高中物理实验教学的错因分析与对策

唐惠强

【摘要】  高三实验复习很多学生都有这样的心理“想说爱你不容易”，实验题作为高考的必考题型之一，无论是历年的高考还是各地的模拟考，一直以来得分率都不尽如人意。本文在作者多年的教学实践中借助错因分析，通过引导学生正确归因、增加基本体验与经历、实验变式训练、以及利用病历诊断卡等对策来完成学生在实验考试中的逆袭，从错误走向正确。

【关键词】  错因分析 实验教学 对策 变式训练

【中图分类号】  G633.7                   【文献标识码】  A                       【文章编号】  1992-7711（2015）08-074-02

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在课堂上，物理因实验而让人兴奋，在考场上，物理又因实验而让人纠心。在实际的实验教学中，很多学生都有这样矛盾的心理，既期待实验又害怕实验，尤其在高三的复习中，实验成为了部分学生永远的“痛”，在经历了十多遍的反复操练后，面对实验考题还是茫然不知所措。学生慌了神，老师乱了谱，如何来解决这个难题？本人在实验复习的过程中尝试用错因分析的方法，采取恰当的对策，把脉学生的学习，收到了一定的效果。

一、实验教学实施错因分析与对策的必要性

1.实施错因分析，能充分挖掘错误价值

科德是现代意义上的错误分析理论的先驱，在他的著作《学习者错误之重要意义》一文中明确指出：错误是学习过程中不可缺少的重要组成部分。错误是学习者在探索未知世界领域必然要经历的一个过程，可以说没有错误或失败，人类就不会进步。所以我们不需要也完全没有必要面对失败或错误，就象洪水猛兽般惊慌失措，而更多的应该冷静客观地分析错误产生的原因，只有这样你才能正视错误，从另一个侧面充分挖掘错误或失败的价值，把握住更多的具有教育价值的机会。

2.实施错因分析，能提高策略的有效性

“失败乃成功之母”这句至理名言大家耳熟能详，在成功的道路上失败或错误是在所难免的，但不是经历了多次失败或错误就一定会成功，失败多次与成功这两者不是充要条件。只有经历了大量的失败或错误尝试之后，总结经验，找出失败或错误的真正原因，抓住事物的本质，正本清源才能采取切实有效的应对之策，一步步逼近成功，否则再多的努力都无助于问题的解决。

二、实验教学中的常见错误现象及原因分析

高中物理实验考查主要围绕以下几个方面：基本实验仪器的选择和使用、实验原理和电路设计、数据处理与分析以及实验误差分析。学生在这些实验的高频考点上常常出现失误，以下是学生在实验复习中常见的典型错误以及产生的原因。

1.基本实验仪器的读数

仪器读数是学生实验考查中最常见的形式，涉及到的仪器有刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、秒表、电阻箱、多用电表等，读数方法各不相同，对物理基础知识不扎实的学生而言，这一关往往屡战屡败。例如，20分度游标卡尺的读数：

甲学生读数为：7.4mm

乙学生读数为：7.2mm

丙学生读数为：6.20mm

错因分析：以上几位学生读数都存在问题，甲学生把20分度的游标卡尺当成是10分度;乙学生在读数过程中把0.05×4=0.20的最后的零去掉了，认为这个零可有可无，其实小数点后面的零实际反映着这个数据的精度程度，不能随意增加或删除。丙学生的错误在于把游标尺的边缘作为读数的起点，正确的读数应为：7+0.05×4=7.20mm。

2.实验电路设计

伏安法测电阻是三大电学实验之一，在电学实验的复习中肯定作为大餐来点、尝、品。但就是如此关照，学生还是错误连连。例如：某待测电阻Rx的阻值在80-100Ω之间，现要测量其阻值，实验室提供如下器材：

A.电流表A1（量程60mA，内阻r1约为15Ω）

B.电流表A2（量程0.6A，内阻r2约为0.2Ω）

C.电压表V（量程3V，内阻r=100Ω）

D.滑动变阻器R，最大阻值约为10Ω

E.电源E（电动势4V，内阻很小）

F.开关s、导线若干

甲学生的电路设计        乙学生的电路设计          正确的电路图

错因分析：以上两位学生电路设计上都想到了伏安法测电阻，只是在电表的选择以及位置的摆放上有所不同，虽然思路是正确的，但在细节上都没有处理好。甲学生在电表选择上只是凭惯性思维（学生电流表量程0.6A为主），没有做数据的估算，本题中流经Rx的电流在30mA左右，如选择A2，指针偏转过小不能进行读数。乙学生考虑了估算问题，结合伏安法中误差问题的分析，依据Rx>■故采有了内接法来减小测量误差，按理来说已经考虑得很周到，但这里却在内外接法适用条件上张冠李戴，当电表内阻已知时，待测电阻可以得到精确值，内外接法原则就不再适用了。故本题的正确电路如右上图所示，Rx=■

3.实验数据处理

测电源电动势和内阻实验给我们展示了实验数据处理的另一种方法——图象法，图象法优点在于直观，缺点过于抽象，所以学生在运用过程中错误率较高。例如，某次测量电源电动势和内阻的实验如图甲所示，其中保护电阻R0=2Ω，通过描点法作图得到图乙，求电源的电动势和内阻。

甲学生：电动势E=1.5V，内阻r≈3.9Ω

乙学生：电动势E=1.5V，内阻r≈1.9Ω

丙学生：电动势E=1.5V，内阻r≈2.6Ω

错因分析：根据闭合电路欧姆定律U=E-Ir，三位学生都利用了图象与纵轴的交点和斜率信息，但在运用过程中没有灵活应变，生搬硬套导致了种种错误。其中甲学生的错误最明显既没有考虑纵轴的起始刻度问题又没有考虑等效电源问题;乙学生的错误在于考虑了等效电源但没有顾及坐标原点问题;丙学生考虑了坐标原点问题，却又疏忽了等效电源问题。这些错误来源于学生平时拿来主义惯了，揣摩考题设计思路，深入研究问题本质的机会过少。

4.实验误差分析

误差是实验与生俱来的产物，不可分割，进行误差分析能帮助我们更全面的来认识事物本质，我们学生在这方面往往研究不够深入，多数情况都停留在背实验的基础上。例如，测量土豆电池的电动势与内阻，电路图选择图一还是图二呢？

错因分析：多数学生会选择左图，原因在于学生对测电源电动势和内阻实验电路图很熟悉，形成了条件反射，往往就会无视考题的变形，跳入陷阱。水果电池内阻很大，是普通干电池内阻的几百甚至上千倍，这时如果采用左图，电压表上的分流作用非常明显，这时总电流的测量误差就相当大，从而导致实验结果失真。右图能很好的规避这个问题，电流表的分压影响在小电流和小内阻的双重作用下变得微不足道，能较准确的得到实验结果。

在面对学生实验过程中出现的种种错误，我们该抱有怎样的态度？若要纠正错误，又该采取怎样的策略才能达到最佳效果呢？

三、基于错因分析，采取有效策略

1.正确归因，增强学习动机和信心

在大量学生错误的调查中发现这样的现象，学生起初都有很好的愿景，学习欲望强烈，但在经历了一次次的失败与挫折后，“我是不是真的不行”这种念头会越发强烈，信心开始动摇，付出开始怀疑，如何让学生摆脱这样的困局？韦纳的归因理论认为，一个人解释自己行为结果的原因会反过来激发他的动机，影响他的行为、期望和情感反应。当务之急我们要帮助引导学生形成正确的归因，从内因导向外因，从稳定导向不稳定，挽救学习的欲望，增强学习动机，打造健康的心理防线。

2.增加基本经历和体验，理论联系实际

“重教材、轻实践，重课堂、轻课外，重知识、轻方法”在这样的教育大背景下学生很少有机会参与各种学习探究活动，都是在老师精心设计的速成班中成长起来。学生建构起来的知识多半是直接经验和拿来主义为主，少有探究，在大型考试面前这样的知识体系就如同历经风雨的古老城墙一样轰然倒下。

3.运用变式训练，盘活知识

高三学生进行了系统的实验复习，经过了几轮习题训练，解题的速度上来了，但是得分率却迟迟不见起色，问题在哪？冷静下来想一想，是不是我们更多的在进行机械的、重复的训练，方法在反复操练中僵化，知识在反复操练中变质。如何才能变被动为主动，让实验训练收到奇效，变式训练是一剂行之有效的良方，运用一题多变、一题多解、多题归一的思想，定能化解困局，盘活知识。

4.构建认知冲突，增强知识记忆

在认知领域，老师的讲评、实验的演示等行为都可以理解为对大脑的刺激，刺激越强，兴奋度越高，就如同水面上扔一石块，石块越大，激起的涟漪越大，激荡的时间就越长，所以我们要扔一块“大石头”在学生的脑海里，使学生记忆更加深刻，知识掌握更加牢固，如何才能形成“大石头”？在实验教学中创设一些与学生原有的认知结构不同甚至是矛盾的现象，给学生制造认知冲突，形成强烈的刺激，激发学生的求知欲，引发学生的积极思维。

例如，在串并联规律的教学中可设计如下实验情景和问题设问：

白炽灯俗称“灯泡”是我们照明设备中最常见的元件之一，常见的有“220V25W”、“220V40W”、“220V60W”、“220V100W”，众所周知，功率越大，照明效果越好。现在分别用功率为40W和25W的两灯串联接入电路进行实验……

（1）通过观察比较两灯的亮暗

（2）猜测两盏灯的功率分别是多少？（猜完后来查看电灯标识，看看猜测的对不对）

（3）能否用所学的物理知识来解释？

5.建立“病历诊断卡”，根治错误

在实际教学中学生在同一个问题上接二连三的犯错，这里就体现出学生在“匆忙”解决问题后不能很好的进行解题的反思，没有进行知识序和思维序的重构。学生在碰到困难时，经同学交流、老师点拨后在问题与方法之间初步建立起一对脆弱关系，在变式训练大行其道的今天这对关系往往不堪一击。如何才能牢固维系这对关系？尝试建立“病历诊断卡”就是不错的选择，它需要学生在“病历卡”上详实记录出错事实，以及诊断自已出错的原因，弄清问题的本质，提炼方法与经验。从心理学来看，一是可以对头脑中错误的认知联系进行重组，建立知识间的“非人为的，实质性联系”，防止理解的片面性，二是可以强化对相关知识的理解和记忆，防止知识模棱两可，从根本上破除自己不正确的思考方式，有利于错误的纠正。建立和整理“病历诊断卡”虽然需要一定的时间投入，但只有找到了病因，才能对症下药，所以它比靠不断机械强化来达到解决问题的目的要经济有效的多。

想学生之所想，急学生之所急，在考分提升与能力发展的双重标准下，通过错因分析，抓住教育契机，寻找行之有效的解决策略，让学生多一些“吃一堑，长一智”的经历，少一些“好了伤疤忘了疼”的遗憾，从错误走向正确，从失败走向成功。

[ 参  考  文  献 ]

[1]中学物理教学2014（1）（2）.

[2]安奈特·科莫斯安奈特.《基于问题的学习：理论与实践》，高等教育出版社2013.1.

[3]伯纳德·维纳.《动机和情绪的归因理论》，1986年出版.

[4]蒋毅晖.高中物理实验图解广西师范大学出版社.

[5]梁旭.用“四基目标”指导物理教学《物理教学》，2013年第07期.