试论学生物理学习错误的教学价值

窦 瑾

(南京晓庄学院物理与电子工程学院,江苏 南京 211171)



试论学生物理学习错误的教学价值

窦 瑾

(南京晓庄学院物理与电子工程学院,江苏 南京 211171)

学习错误是指学生学习过程中出现的失误或偏差．物理学习错误具有辨析概念、澄清规律、强化方法、培养习惯、激发创新等教学价值．立足于学生学习错误的物理教学是一种有效的教学．

学习错误;价值;物理教学

所谓学习错误,是指学生学习过程中出现的失误或偏差．长期以来,人们对待学习错误的态度存在不同的看法:[1]行为主义认为,学习者在学习过程中不应出错,一旦出错,应立即更正,否则便会形成习惯而难以更改,所以应不惜一切代价来避免错误．认知心理学派对错误抱有希望,认为错误是学习的必然产物,是可以接受的．建构主义认为,学习就是理解,而理解需要经历犯错,因为,对错误的探讨和反思会促进理解．今天,人们普遍认识到,出错是成长中的学生的权利,是通向“正确”的必经之路;经受错误、认识错误、改正错误是非常重要的学习态度和心理品质;错误是教学中的生成性资源．

1 利用学习错误辨析概念

物理概念是物理对象的本质属性在人们头脑中的反映．物理概念教学是物理知识教学的基础．对学生学习错误的探讨和反思,能促进对概念的辨析．

图1

例1.如图1所示,匀强磁场的磁感应强度为B,方向竖直向上．在磁场中有一个总电阻为R、边长为L的正方形导线框abcd,其中cd边固定在一根水平轴上,整个导线框可以自由地绕水平轴转动．已知ab、cd两边的质量均为m,其余两边的质量可忽略不计．现将导线框从水平位置无初速地释放,若不计一切摩擦,则导线框经时间t后刚好到达竖直位置．设此过程中导线框产生的焦耳热为Q,试求ab边在最低位置时所受的安培力大小?

学生中出现的解法有以下几种.

学生在课堂上的表现是如此地丰富多彩,真让教师感到“意外”．但是,学生的“表现”真实地反映了他们对交变电流相关概念的实际掌握情况,也在一定程度上反映了学生主动学习、独立思考的良性学习生态．所以,面对这样的“局面”,教师可把学生的解逐一地投影出来进行辨析,使犯错的学生意识到自己的错误进而纠正错误,使其他学生在他人的错误中加深对概念的正确理解．

2 利用学习错误理解规律

物理规律通常以原理、定则、定理和定律等“形式”出现,反映的是物理事物、现象和过程等在一定条件下发生、发展和变化的必然趋势及其本质联系．物理规律教学是物理知识教学的核心．对学生学习错误的探讨和反思,能促进对规律的理解．

例2.有4个电源,电动势均为8V,内阻分别为1Ω、2Ω、4Ω、8Ω．现在要对一个阻值R=2Ω的电阻供电,为使该电阻获得最大的功率,你认为应该选用内阻为多少Ω的电源?

这是一则让众多学生“阴沟里翻船”的问题:受“外电阻等于内电阻(R=r)时,外电路上的电功率有最大值”的影响,选择了内阻为2Ω的电源．但经过师生们的一番定性分析和定量推导之后,正确便在差错中成长、形成了:应该选用内阻为1Ω的电源．不仅如此,通过“花时间讨论错误”,学生们还发现了错误背后的意义:“外电阻等于内电阻(R=r)时,外电路上的电功率有最大值”适用于电源确定而外电阻可选的情形,而这里是“外电阻确定而电源可选”的情况．背景不一样,也就不能混为一谈了．

3 利用学习错误强化方法

赵凯华先生曾经指出:“物理学中有一套获得知识、组织知识和应用知识的最有效的方法,通过物理课程学习和掌握物理学的研究方法,对于科学素质、人生智慧的培养有好处．” 物理方法教学是物理知识教学的关键．对学生学习错误的探讨和反思,能促进对方法的强化．

图2

例3.如图2所示,摆球质量为m,摆线长为L．现将小球拉至摆线与水平方向成30°角的P点处,然后自由释放．求摆球到达最低点时摆线中张力的大小．

学生典型的解法有以下两种.

(1)

(2)

由(1)、(2)联立方程组解得T=4mg．

解法2:设小球自由下落高度L时速度为v,则由机械能守恒定律得

(1)

这时,摆线刚好由松弛状态变为绷直状态．绷直瞬间,小球速度发生突变——法向速度消失而切向速度保持不变．之后,小球将以速度

vt=vcos30°.

(2)

开始沿圆弧做圆周运动．至最低位置的过程中,由机械能守恒定律和牛顿第二定律可得

(3)

(4)

由(1)～(4)式联立方程组解得T=3.5mg．

解法1可能只是少数学生的解法,但少数学生甚至个别学生所犯的错误之中经常蕴含着一些带有普遍性的东西,[2]因而教师不能简单地否定学生的错误,而应巧妙地彰显错误的积极意义,要在使犯错学生看到问题所在、帮助他们进行更合理的建构的同时,让其他学生也能够从中获得启发或教训．通过对本题两种解法的比较,可以进一步强化学生求解力学综合题的方法意识:“对象”、“过程”、“状态”、“规律”样样落实.

4 利用学习错误培养习惯

学习习惯是在学习过程中经过反复练习形成并发展,成为一种个体需要的自动化学习行为方式．良好的学习习惯,有利于激发学生学习的积极性和主动性;有利于形成学习策略,提高学习效率;有利于培养自主学习能力,使学生终身受益．对学生学习错误的探讨和反思,能促进对良好学习习惯的培养．

例4.“用天平测量物体的质量”教学(片段).

(在“用天平测量物体的质量”实验探究课上,将同桌的两名学生编成一组,要求各组用天平测出同样大小实心铁块的质量)

……．

师:同学们,能告诉我你们的测量结果了吗?

组1:我们一组测出来是8.0g．

组2:我们一组测出7.9g．

组3:我们一组的测量结果是8.1g．

……．

(学生们报出的结果基本都在“情理”之中．但教师突然发现第4组两位学生的神情有点“不对劲”,且在嘀咕着什么)

师:第4组同学,你们的结果怎样?

组4:(愣了一下)我们测出的结果是12.2g．

师:好像偏差有些过大．(感觉有“货”)你们能不能来讲台上,再给我们重复测一下呢?

(两人走下座位．重新用讲台上的设备进行测量)

师:请其他同学注意观察和思考,等等再请你们发表高见．

……．

学生1:你们的实验操作不对,你们把铁块和砝码放错了位置．

(众学生附和)

师:同学们讲得很有道理．“左物右砝”是我们平时使用天平时的一项“常规要求”、习惯做法．这2位同学的测量结果之所以出问题其原因就在于他们忽视了“左物右砝”这个常规要求、这个习惯做法．(稍后,突然地)放反了就真的不能准确测量了吗?

(众学生愣了一会,接着便开始思考和比划起来)

……．

学生2:我认为可以这样来考虑:天平左盘放物体、右盘放砝码时,所测物体的质量等于右盘中砝码的总质量与游码在标尺上的指示值之和．而天平左盘放砝码、右盘放物体时,是砝码的总质量等于物体的质量与游码在标尺上的指示值之和．

师:(紧逼地)你什么意思?

学生2:我认为这种情况下所测物体质量应该等于左盘中砝码的质量减去游码在标尺上的指示值．

师:(大喜)同学们看呢?

学生:(众人)有道理、……．是的!

师:真是太好了!想必还有很多同学也是这么想的．不过我尤其欣赏这位同学的两个“我认为”,体现了人应有的自信．(稍后)那按这位同学的说法,组4同学的测量结果实际应该是多少啊?

……．

师:这一“加”、一“减”背后的道理,要留到我们以后来揭示．但相比较来说,你们更喜欢“加”还是“减”?

学生:(异口同声地)加!

师:的确,人们一般更喜欢“加”．所以,现在的天平就是按照多数人的习惯设计、制造并约定使用规则的．既然这样,那就让我们遵循现有规则、养成“左物右砝”的好习惯吧．

“习惯是生命成长的根系”．许多教师平时也都重视抓习惯培养,但大多难在学生的心中留下深刻的印象．而“抓住”并利用学生在学习中的差错、失误进行分析和引导,将培养良好学习习惯的总体要求转化到具体的行动细节中,以适合学生、学生喜欢的方式加以培养,更能够促进他们逐步地将外在的矫正性“指示”转变成自己的矫正性技能,并在获得参与感、成就感中将好习惯固化下来．

5 利用学习错误激发创新

培养学生的创新能力是物理教学的核心价值和至高境界,而课堂是学生创新能力成长的主要园地．对学生学习错误的探讨和反思,能使学生获得触类旁通、连接新意向的机会,能促进对创新意识的激发．

例5.“匀变速直线运动的位移与时间的关系”教学(举例阶段)

……．

教师:先请同学们看一道“热身题”．

(投影:平直公路上有一辆汽车以54km/h的速度匀速行驶．现让汽车以5m/s2大小的加速度做匀减速运动．问:刹车后4s内汽车通过的位移是多少?)

……．

学生:(“一窝蜂”地报出答案)20m!

教师:还要解释吗?

学生:不用了,这也太简单了!

教师:(见绝大多数学生无反应,极少数学生无“强硬”反应,便追加设问)那再请大家求一下刹车后8s内汽车的位移．

(不少学生又很快地算出了结果,但再也不像前面那样“一窝蜂”地高声报出答案了)

教师:(见大家都不发表意见)怎么大家都在“闷声大发财”啊?(见大家都“笑嘻嘻”的),请同学坦率地告述我你最初的结果?

学生3:-40m．但肯定不对!

教师:肯定?其他同学呢?

……．

教师:同学们能迷途知返,“还是好同志．”所以,解决具体问题时,分析和理论联系实际都很重要．接下来,让我们来看第2道例题．

学生3:老师请等一下!我还有一个想法:把问题中的汽车换成小球,把平直路面换成坡面,让小球沿坡面运动的话,应该可以出现负位移的吧?

教师:(惊讶之余)想法太好了!大家看呢?(接着,顺势将一个粉笔头竖直向上抛出,……)

学生:(众人)为涛哥点赞!

……．

学生3的“追问”看似简单,但却是由错误生成出的“美丽”,它说明了这样的道理:“成功是长叶的时候,而失败却是长根的时候”、[3]“正确可能只是一种模仿,而错误则可能是一种创新的开始”．[4]物理学习需要在这样的“周折”中走向觉悟、走向创造,物理教学也需要在这样的“曲折”中走向深刻、走向智慧．

总之,中学物理教学面对的是各方面都处在形成状态,又充满多方面需要和发展可能、充满生命活力和潜力的中学生．“人非圣贤,孰能无过”．犯错误是学生生命成长过程中免不了的,也是他们生命成长过程中不可或缺的．对犯错学生而言,学习错误“是有意义的学习所必不可少的”,对其他学生来说,从别人的错误中学习是一条有效的学习途径．所以,正如英国心理学家贝恩布里奇说的“错误人皆有之,作为教师不利用是不可原谅的”那样,教师应正视和厚待学生的学习错误,决不能为了一时的“省事”而绕开错误或直接“自说自话”,要珍惜学生犯错这一“天赐良机”,将教学的节奏慢下来,给足学生时间,让他们不慌不忙地表达想法、暴露差错,及时构建立足于学生学习错误的教学．此外,要注意培养学生的学习反思习惯,因为毕竟,学生的错误常常不可能单纯地靠教师正面的示范、反复的强调和学生反复的训练得以纠正,而必须经由一个由学生自我检查、自我反省、自我否定、自我建构的过程．只有这样,学生对错误的了解才会越发深刻,对正确的认识才会越发透彻．长此以往,学生直面错误、超越错误的求真人格和直面认知、超越认知的求美、求善人格也有望形成．

1 张桂春.建构主义学习思想解读[J].教育科学,2005(4):29-32.

2 韩华球.错误,一笔重要的教学资源[J].课程·教材·教法,2005(3):26-30.

3 华应龙.优化错才有学生真正的学习[N].光明日报,2015-1-13(15).

4 林生.踏错寻美[J].福建中学数学,2011(3):17-19.

2016-10-09)