失败是成功之母

姜云

[摘 要] 失败实验是一种高中物理教学资源，借助失败实验可以强化学生对基础知识的理解、培养科学探究能力和科学精神。

[关键词] 高中物理；失败实验；教学应用

在高中物理教学中，常常要做实验，大部分教师不希望实验失败，这种想法其实有失偏颇。从历史经验来看，科学发展不可能一帆风顺，在不断失败中总结经验，才能获得进步。实验失败的原因主要来源于三个方面：实验设备故障、实验条件受限、实验设计问题。一般情况下，实验室中的设备使用时间较长，出现故障在所难免。如游标卡尺长期使用出现磨损，造成测量的不精确。物理实验经常受到外界条件的影响。如做静电实验时，由于空气湿度大，造成实验现象不明显。有一些实验是学生自主设计的，由于学生的知识水平和能力有限，实验设计不合理，造成实验失败。如让学生设计测量电池的电动势，学生直接用电压表测量，得到的数据自然不准确。下面探讨失败实验的三方面功用。

一、用失败实验强化学生的知识理解

失败的实验还有一个重要用处，就是用来强化学生对知识的理解。在高中物理中存在着大量的抽象性的概念和规律，这就需要学生深入理解。但是，学生的实际生活经验非常有限，常常无法深入理解，这种现象阻碍了学生在物理方面的发展。教师可以使用失败的实验来强化学生对知识的理解，因为存在着“失败”的因素，学生印象非常深刻。

在“测量小灯泡实际功率”实验中，教师采用分压式连接电路。连接好电路后，教师一边调节滑动变阻器增加小灯泡两端的电压，一边记录数据以计算小灯泡的实际功率。随着小灯泡两端电压的增加，小灯泡越来越亮。小灯泡亮度非常大时，教师再增加小灯泡两端的电压，小灯泡闪一下烧掉了。教师问学生：“为什么小灯泡会烧毁？”学生回答：“小灯泡两端的实际电压超过了额定电压。”接着教师再问学生在做这种实验时要注意什么，学生能够说出小灯泡两端的电压不要超过额定电压，这次失败的实验帮助学生深刻地理解了实际电压和额定电压这两个概念。

二、用失败实验培养学生的探究能力

科学探究能力包括科学探究方法和科学探究意识。科学探究方法具有一定的流程，在人教版高中物理必修1“伽利略对自由落体运动的研究”中提出了“猜想假设——逻辑推理——实验探究——修正推广”的一般模式。学生学过这一节后，基本上知道了科学探究的方法，但是学生的探究意识还相对比较薄弱，在遇到问题时，不会使用这种探究方法去解决问题。失败的实验为学生提供了应用科学探究方法的机会，教师可以引导学生去探究失败的原因，从而强化学生的科学探究意识。

在“测定玻璃折射率”实验中，有些学生测量出的折射率偏差非常大，为了培养学生的科学探究能力，教师将失败实验收集起来，让学生一起分析失败的原因。学生预先猜想产生错误的原因可能有测量问题、操作问题、作图问题等。然后，学生对每一组错误进行分析，发现有些错误是由于角度测量误差大，有些错误是由于两点连线偏离光线实际位置，有些错误是实验中移动玻璃砖导致。学生通过猜想，加以分析，发现了造成错误的原因，这也是一种科学探究的过程。通过这一过程学生的科学探究能力和科学探究意识都得到了有效训练。

三、用失败实验培养学生的科学精神

科学精神包含科学态度和科学品质，是未来学生从事实际工作和科研必须具备的内在条件。科学态度是指在科学探究中所呈现出来的认真、严谨、细致的精神状态，是科学探究成功的保证。科学品质是指在科学探究中遇到困难不气馁、不放弃的品格，是科学进步的必要条件。高中物理新课程标准已经将科学精神的培养放到了一个比较重要的位置，但是受传统教学理念的影响，教师并没有投入太多的精力培养学生的科学精神。

在“描绘小灯泡伏安特性曲线”实验中，教师首先让一位学生到讲台示范连接电路，学生连接好电路后，发现小灯泡不亮，电流表也没有读数，但是电压表的读数等于3V。这位同学的实验失败了。传统的做法是教师指出错误的原因。为了培养学生的科学精神，教师将寻找错误原因的任务抛给了学生。要求学生通过讨论设计一种检查电路故障的方法，然后根据设计来检查并纠正电路。通过讨论，一些学生认为是电路中存在着断路，可以使用电压表来检查故障。教师让一些学生采用这种方法来检查电路。很快，有学生发现是灯泡两端的电路断路所致。重新接好电路后，小灯泡亮了，实验得以正常進行。学生通过讨论和分析，初步估计电路问题后，通过设计检查方法，准确检查出电路的问题，让学生去解决困难，而不是教师直接指出问题，对学生的科学精神具有一定的促进作用。

总之，失败的实验是有效的教育资源，教师要针对失败的原因进行教学，以培养学生的物理基本素养。（责任编辑：吕研）