“试误学习”在高中通用技术课堂的应用——以“水飞车”的设计与制作为例

□南京师范大学附属中学 乔翠玲

通用技术课堂如果全盘采用以教师为主导传授知识的传统教学方法，那么学习力强的学生勉强能获取一定的知识，但所获取知识的深度不足。而枯燥的学习方法加上对学习的惧怕心理使基础薄弱的学生想掌握所学则是难上加难。笔者结合在实际工作中发现的问题，对“试误学习”在高中通用技术教学中的应用做了一些探索。

一、创设试误情境，调动学生主动性

“水火箭”是一个利用质量比和气压作用而设计的项目，很多学生在科技活动中都参与过水火箭的制作。教师采用学生接触过的项目作为通用技术学科的实践项目，容易拉近学生与课程的距离，但不利于保持神秘感。再者“水火箭”测试需要较为广阔的空间，高楼林立的城市实难满足要求，存在一定的安全隐患。综合以上因素，教师应调整项目，运用的科学原理不变，呈现的方式有变，结构的设计上有相似也有差异，测试高度变为测试滑行距离，将“水火箭”变“水飞车”。使原以为是轻车熟路的复制，变得没有把握和不确定，尤其是走廊上拉好的近60米的测试绳索，引起学生无尽的好奇。重新整合的实践项目主要目的在于恰当地抓住学生的兴趣点，点燃设计制作体验的激情，保持学生在项目进程中的热情。

学生认真阅读任务，在学案上设计“水飞车”方案，勾画结构草图，确定部件尺寸，清点工具、材料箱。学生发现材料箱里备有剪刀、美工刀、2.25L的可乐瓶、橡皮塞、双面胶、卡纸、软管、哥俩好胶、A4纸等。手脚快的学生用剪刀开始裁剪可乐瓶，拼接成他设计的“水飞车”，动力舱、车头、尾翼一样都不少，然后将部件用胶带缠裹起来，装水，打气。气压接近1.5个大气压时，瓶身接口处开始往外冒水，并且伴有“呲呲”的漏气声。此时学生可以从现象中总结错误：作为动力舱的可乐瓶是不能裁剪拼接的。因为这个“错误”，学生会思考：为什么项目中选用的瓶子是塑料瓶，而且是装可乐、雪碧等碳酸饮料的塑料瓶？有的学生会主动地寻找相关资料弄清楚这类塑料与其他塑料的区别，有的同学对结构感兴趣，会深入思考什么样的结构利于盛装碳酸饮料等。这样的思维扩散像水中涟漪一样一圈圈地往外延展拓宽，想必新的研究就在其中。

二、通过试误，深刻理解原理

高压水气动力“水飞车”的任务是制作一辆以喷射压缩空气和水的混合物为动力的“飞车”。“水飞车”的“动力舱”内装有水，采用气泵通过气门芯注入气体，使“舱”内气压达到3个标准大气压。之后将“水飞车”悬挂在近60米长的绳索“轨道”上，手动拔去喷口的螺纹喷嘴，“水飞车”向后喷出气水混合物，获得反作用力，向前“飞出”，待“水飞车”停稳后，测量滑过的距离，远者胜。

刚开始学生对自己设计制作的能力预估比较保守，估算的距离偏近，最多10米。心中没底的时候，一些学生会直接做试验获得关键参数，另一些学生通过观看试验间接获取：①未装水的可乐瓶，外观结构不做任何改变，充气至3 个标准大气压后，释放，观察它的运动状态。发现可乐瓶出发那一刻，瓶口被释放的气体冲击，有抬起的动作，使塑料瓶脱离轨道，“水飞车”不能正常滑行。即便偶尔几次塑料瓶没有脱轨，“水飞车”滑行的距离也不超过2米。②装满水的可乐瓶，气泵充气时，发现喷嘴处流水、漏气现象严重，瓶内气压很难达到3 个大气压。③装有部分水的可乐瓶，外观结构同样不做任何改变，瓶内气压3个标准大气压，发现“水飞车”滑行距离明显增长至5 米左右。通过尝试，学生发现滑行距离与水、气二者皆有关系，新的问题产生了：水、气最佳比例是多少？以什么标准来衡量这个比例为“最佳”？

实践中，学生测试①②两种情况时，教师不去直接说明这样做“行”还是“不行”，“对”还是“不对”，也不提议他们参照“水火箭”项目中水、气比例。目的是希望学生用极限法弄透“水飞车”滑行的远近与水气占比的关系以及科学依据。当只有水气占比成一个变量时，学生发现“水飞车”在单位时间内喷出去物质质量越大，获得的反向作用力越大，学生在实践中近距离观察书本上文字描述的动量原理，使后续设计每个环节有理有据。同样体积水的质量大于气体的质量，气体的存在为了保证气压的大小，而气压能使水、气混合物尽可能地喷发出去。学生结合科学理论知识和实践知识，确定水、气比例最佳的状态是瓶内气体压力刚好把水喷净。

“试误”的过程是学生主动地学习、探索的过程。这不同于传统实验，有实验操作步骤参照，一旦出现数据不符就手足无措，复制粘贴的克隆操作只是信息的反复强调，不利于帮助学生深入理解原理，更不必谈提升学生设计、物化的能力。正如当代科学哲学家波普尔所说：“错误中往往孕育着比正确更丰富的发现和创造因素，发现的方法就是试错方法。”

三、通过试误，利于新发现

学生确认水、气的最佳比例之后，开始对“水飞车”外观做设计，目的是减少空气阻力。当学生把“水飞车”挂到绳索上测试时，发现瓶内的水不能完全喷空。瓶身的形状导致“水飞车”横向挂在绳索上时，低于瓶口的水喷不出去。这一新的发现让学生开始讨论并相继提出解决方案，他们分组尝试，不再恐惧出错，内心深处对错误还有些许期待，这时的学生不再是漫无目的地学，教师也无须苦口婆心地教。无数的试错之后，学生最终确定使用橡胶管将水导流干净，橡胶管的一端用纸和胶包裹安装进螺纹喷嘴，最主要的是要将缝隙塞紧，确保不漏水不漏气。“水飞车”滑行的距离反证了学生之前所有分析与归纳。试误的过程中，学生不断对自己的学习过程进行监控、调整，加深了对所学知识的理解，对错误有了正面的认识，以此增强对错误的“免疫力”，提升灵活变通的能力。

四、结语

试误学习过程中，教师引导学生正确认识错误，承认“当时”的不足与局限，在有限的时间里，教师不舍得让学生走弯路，总是担心学生会犯错误而不敢放手，这样做看似节约了时间，事实上阻碍了学生自身蕴藏着的巨大发展潜能。教师应让学生在“误”中得“悟”，适当“试误”，享受学习。