失败实验,物理课堂的一笔财富

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【摘 要】实验是初中物理教学的重要组成部分，大部分实验都是验证性实验，因此大多数实验都是“成功的”。有成功就有失败，“失败实验”同样也是物理课堂的一笔财富。

【关键词】初中物理；失败实验；教学策略

实际上，实验并没有成功与失败之分，通过现象了解规律才是实验的真正目的所在。所谓的“失败实验”，指的是期望现象没有出现的实验。本文以人教版教材为例，浅析“失败实验”的价值，与各位同行共享。

一、有意为之，强化认知

初中阶段的物理实验主要以演示实验为主，重点让学生观察现象，加深印象。换句话说，所谓的演示实验就是给学生增长见识，可以不出意外的成功，但是反过来一想，当然也可以“有所企图”地失败。有意设计“失败”的物理实验，可以强化学生的认知。

例如九年级第十五章的“两种电荷”一节。本节有一个引入实验，是摩擦起电的小实验。摩擦起电的实验由一对玻璃棒与丝绸、橡胶棒与动物毛皮来完成，但是在设计实验时，我特意改换了摩擦棒，换成了铁棒。铁棒当然不能完成这个实验的要求，我的目的在于通过“成功”与“失败”的对比，强化学生的认知，使学生真正了解实验原理。我拿着铁棒在丝绸上不断摩擦，然后试图吸引碎纸屑，当然没有任何反应。这时同学们就有疑问了：难道老师把实验搞砸了？我见时机成熟，就适时提问：同学们，这个铁棒摩擦丝绸，试了好多次都没有成功，我们怎么解决呢？有同学提出换一个新的丝绸，还有同学提出摩擦得快一些。可是经过尝试之后，这些方法都不可行，此时同学们也发现了问题出在了铁棒上。我进而解释道：铁棒是可以导电的，带上电荷后迅速就传导没了，一直带不上电。要想实验成功，必须选用绝缘棒，它们的电荷是“给出”和“接受”的关系，不能进行传导。这样一来，电荷形成的原理就大致形成在学生的头脑中了。

实验虽“失败”了，但是却“成功”地引起学生的注意力。这样的实验结果也可以是一种反向说明，强化了学生对实验原理的认知，加深了印象。

二、顺水推舟，引导探究

实验的成功与否由多个因素决定，操作者、实验器材、环境等很多因素都影响到实验结果。因此在课堂上出现实验的失误也很正常。但是失误也是一种资源，一旦实验出现失误，教师一定要随机应变，将“失败实验”顺水推舟，引导学生进一步探究。

以九年级第十五章第2节为例。本章节的实验主要是电路实验的演示，学生首次接触电路与电流，因此重点演示电路的组成与原理。我在课堂上连接好由电源、开关、灯泡、导线组成的简单电路后，然后闭合开关，灯泡并没有亮起。这不是我有意为之的，本意是向大家简单演示电路中的电流现象，因此看到实验“失败”后，我反复调整电源、灯泡，可是没有任何反应。想要按照原计划进行实验是不可能了，再调整的话又浪费时间，我灵机一动，借失败现象给大家讲讲“故障排除”。我问学生：同学们看，经过老师反复调整，电路中没有电流形成，这说明电路是“断着的”，我们该如何排除故障？这时候有同学反映可能是电源没电了，还有同学们提出可能是灯泡坏了。我听取学生的意见分别更换了电源和灯泡，结果更换之后灯泡还是不亮。此时的课堂氛围已经非常浓郁了，大家纷纷献计献策。有一位同学终于发现了“隐秘之处”，提出可能是导线有问题。我开始向大家展示逐根更换导线，最终检查出原来是开关与灯泡之间的导线故障导致灯泡不亮。

任何实验都不是能百分之百成功的，故障在所难免，排除故障也是一项重要的实验技能。教师不仅要教会学生实验“应该”是什么样，更要教会学生“为什么”是这样，也就是出现问题、解决问题。

三、积极挖掘，升华态度

（一）如实记录，实事求是

实验是物理学科的基础，我们所有的大部分物理知识都是由历代物理学家通过实验总结而出的，物理实验的精神讲求一个“真”字。尊重数据、实事求是应该是每一个实验者的基本素质。

在八年级下册的第十一章有这样一个实验，验证重力势能与动能的转化。我们设计的实验是验证重力势能转化为动能，具体操作是将小物块与纸条相连接，纸条穿过打点计时器，让物块自由下落，测出物块下落的高度h和落地的瞬间速度v，验证mgh=mv2/2是否成立。下落高度是预先量好的，物体下落的瞬间速度用该区间的平均速度代替。学生按部就班进行实验，实验过程中比较顺利。但是在处理数据时，有几位同学的数据出现了问题，实验结论没有成立，动能与重力势能相差了有一倍之多。因此我用他们的实验器材重新做了一遍实验之后，发现数据仍然与结论不符。这时我下意识地检查器材，发现了实验室配给的纸条与打点计时器不匹配，使纸条与计时器之间产生了较大摩擦力，导致了重力势能的流失。我突然认识到，其他学生的数据很有可能也有这种情况，但是为了“迎合”结论而改造了数据。实验结束后，我当众表扬了几位如实记录实验数据的几位同学，并渗透给大家实验要求真求实的思想。

实验数据是了解规律的第一手资料，保持数据的原貌堪比“保护现场”。实事求是也是一种必要的科学态度。

（二）反复试验，磨练意志

在物理中还有一种就是制作型实验，要求学生组装一些物理小模型。平时学生动手机会较少，在制作时出现失误在所难免，作为教师要鼓励学生反复实验，培养他们永不言弃的实验品质。

例如在九年级第二十章有一个制作电磁铁的实验。实验材料非常简单，只需一根铁钉、一卷漆包线和一个电源即可。但是在实验室，我的要求高了一些，要求学生把电磁铁装在相应的实验盒里，并且理清线路。在实验过程中，有几位同学迟迟安装不上，显得有一些焦急。在多数学生完成安装后，我开始鼓励他们：别着急，试试换另一种接线方式看看？铁钉缠绕的长度可不可以再调整一下呢？学生遵照我的建议进行尝试，期间我还为他们更换了难用的实验器材。最终令人欣慰的是，学生反复进行尝试，终于安装成功。实验失败的客观原因固然存在，但是不惧失败、坚持努力的精神却是非常宝贵的。

做科学的过程也是不断尝试、不断失败、不断改进的过程。方法可以改进，器材可以维修，但是攻克实验的意志是需要不断磨练、逐渐积累的。

以上是笔者对失败实验的几项应用，希望对教育同行们有所启发。失败实验作为一种物理资源，同样具有教学意义，也是初中物理课堂的一笔宝贵财富。

参考文献：

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[3] 徐浩.初中物理实验教学现状分析及对策研究[J].中学物理：初中版，2015，33（11）：84-85.