浅析初中物理课堂中实验的有效失败
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有时实验过程中的有效失败比实验过程的完美成功更为重要，失败可能给学生带来更大的收获，让学生的思维更深、更广，实验细节更为清晰，实验目标更显著。笔者结合多年的课堂实践和反思，就如何利用物理实验的有效失败，谈以下几点。
第一，失败让细节更清晰
在很多实验过程中，我们不仅要学生的通过实验体验出一个新的物理量价值或者感受新的物理规律的存在，更要让学生体会到这个实验过程中的注意点。因为实验的目标不仅仅为了得到一个新的认识或收获新的物理知识，也不是为了得到一个单纯的物理结论、解决一个物理疑惑，更要让学生体验整个实验的过程，这也是素质教育中，一再强调的多维目标中的过程和方法的目标。而在物理实验过程中，无论是学生的体验实验，还是分组探究实验，或是教师的演示实验，我们都要充分创造一些有效的失败元素，让学生经历必须的失败过程和，收获真正的成功。案例在凸透镜成像规律实验中，通常采用带有刻度尺的光具座做实验，实验要求让烛焰和光屏的中心处在凸透镜的主光轴上，而在这个环节中，就是要让学生把烛焰的中心、光屏的中心及凸透镜的中心处在同一高度，而三者处在同一高度和处在同一直线对于学生而言是很难理解的，因为学生是很难产生这个空间思维来区分同一高度和同一直线的差异。那么在实际应用过程中，更是难以突破的。这时我们就要让学生在他们的分组实验过程中，出现这个问题，在学生完成这个实验的过程中，不去介绍三者处在同一高度，在实验中有几组学生把三者处在了同一直线时，并能在光屏中呈现清晰的像，（如图1所示），但是学生移动烛焰后，想在光屏的中央再次承接清晰的像却是不可能的。在学生经历这个失败之后，多次调节，才发现必须让烛焰、凸透镜、光屏三者的中心处于“同一高度”上才能达到理想的效果，而“同一高度”是完全不同于“同一直线”上的。
分析失败的实验经历让实验细节更加清晰，在对“同一高度”和“同一直线”的理解的过程中，用失败的实验经历让学生体验实验细节的重要性，从而给学生留下深刻的印象。在初中物理中，这样类似的细节还有很多，关键是老师要善于挖掘和利用实验中的失败元素，能充分经历体验这些元素，让学生在失败中发现原因，发现哪些细节是必须注意的，哪些细节是决定成败的。
第二，失败让目的更明了
每个实验都有其明确的实验目的，而在实验过程中如何让学生明白我们某些实验行为的目的是学生理解实验操作的关键所在，也是学生实验探究能力提升的有效平台，是提升学生实验思维目的性的有效途径，学生在目的性的有效训练下，提升了学生对探究内容分析的准确性和科学性。这些环节中，老师要不惜一切代价给学生深刻感受到如果不这样做会产生怎样的实验后果，也让学生在失败中，真正明白实验过程的严密性和科学性。案例在气体压强的教学过程中，其教学重点：一是让学生体验大气压的存在，从而明白气体也是具有压强的；二是估测大气压的大小。以苏科版教材设计为例，教材给出的器材是注射器、弹簧测力计、刻度尺等器材，这个探究活动的理解难点是让学生掌握如何测量注射器的横截面积，而这个难点从数学角度，学生很容易会突破的，但是本实验的一个更有价值的目的是让学生感受到估测大气压过程中误差的产生，比如注射器的气密性不好，比如活塞与内壁之间的较大摩擦等，都是直接影响大气压的估测，而且使得测量值与实际值之间相差很大。这时教师应该给学生准备几组气密性不好的注射器，还要准备几组活塞和注射器内壁摩擦较大的器材，让学生测量过程中发现测量值与其他学生相差很大，与标准大气压的值也相差很大。在学生结束实验后，再次把他们的失败实验过程演示给每个学生，让问题暴露给所有学生，比如针对摩擦较大的注射器，我们可以不堵住注射器的注射口，用弹簧测力计拉注射器，学生会发现弹簧测力计也会有一个较大的值，而这个值在刚才的堵住注射器的注射口的情况下，拉动弹簧测力计也是存在的。这时学生对误差的产生就一目了然了。
分析学生在经历这样的测量失败后，虽然没有测量出意料之中的理想数据，但是学生在整个过程中却得到了比数据更有价值的体验，学生在这样的失败经历过程中，不仅明白误差产生的原因，还要记住这样的实验要想成功，该注意哪些环节，更培养了学生在实验探究过程中养成良好的科学素养，提升学生对误差的分析能力和实际问题的解决能力。
第三，失败让实验更有价值
从多维目标的过程和方法目标的达成情况来分析，很多教师和学生很注重实验本身的数据和现象的收获，而忽略了实验的过程，更会忽略课程标准强调要以实验来提升学生的能力的基本出发点，实验的作用不仅让学生掌握基本的实验操作技能，也不仅仅去用实验收集相关证据去验证实验的猜想，而最终的目标达成和能力的提升是学生利用科学探究实验的方法来解决实际问题的能力，这是我们素质教育中的核心价值所在，即培养学生的可持续发展。案例本人在A班中演示筷子提米的实验时，课前准备比较好，在演示的过程中，一下子就用筷子把米和杯子提了起来，学生在课堂中出现大声的惊讶，并在笔者的引导下，获知是因为筷子给米一个静摩擦力，是静摩擦力把米提了起来。而在B班执教时，由于上课前仪器准备不充分，在给学生演示这个实验时，第一次一提筷子，米和杯子都没被提起，而且还撒了一桌的米粒在讲台上，当时的效果是，学生哄堂大笑，在学生的笑声中，笔者用手往下压了压米，还听到学生在下面起哄地喊道，老师，给你一点水，倒点水会好点。最后多花了一分钟，实验最后成功。而在当年的期末考试过程中出现了如下一问：如何在筷子提米的实验过程中，提高实验的成功率。请你提出一种可行的方法？这个问题后来在新授课后的习题课中提过一次，A班提的更为详细，而B班是一带而过，最后时隔三个月的期末考试，B班正确率是98%，A班的正确率只有32%。
分析在A班和B班的两次演示实验，一次是成功的演示实验，而在后面的习题课中，把如何提高实验的成功率用语言讲解了一次，学生对这个提高实验成功率的细节是一个听力接受的过程，时隔三个月已经完全忘却，由于整个实验的是成功的，学生对如何提高实验的成功率没有留下特别的印象，在三个月后的检测中，学生对这个实验印象已经不深，而对于如何提高实验的成功率更是迷茫一片。相反的，在B班的实验过程中，因为失败后，这个失败更出乎学生的意料，这个无意注意有效地吸引了学生的注意力，同时也让学生无意中激发了对失败的思考，可能放点水会使实验更易成功，而老师在学生的笑声中压米，这个动作也无意之中映入了学生的思维中，让学生发现，如果我们用力压紧一下米，或者加点水都能提高本实验的成功率。这个失败所带来的效果大大超出我们预设的目标，学生的课后也无需对这样的题目再进行反复的题海训练，真正达到了减负高效的目标。但是本实验的失败还有个更好的价值空间，那就是课堂拓展延伸，如果面对基础较好的学生，我们完全可以引导学生思考，为什么加水或者压一下会提高本实验的成功率。很多实验的价值远超越教材本身的预设，有效地提升了学生的综合应用的能力。
只有经历过失败的成功才是真正的成功，初中物理的实验探究也是如此，在教学过程中，要实事求是地注重学生在学习和探究过程中生成的真实性、价值性的生成性元素，把预设情节和生成性元素有效结合，让失败的经历和细节适当地放大或还原，这样的课堂生成是智慧课堂的智慧之星，不仅能从出乎意料的实验结果中吸引学生眼球，更能提高学生的课堂参与度和思维度，让抽象思维形象化、具体化，让学生有更多的思维拓展的空间。