柴水林
海宁市行知初级中学 浙江 海宁 314415
【摘要】初中科学核心素养包括了科学思维、科学观念、实验探究、科学态度与责任。其中，实验探究是建立在证据和理性思维的基础上的，其基本动力是人类的好奇心和求知欲以及经济和技术发展的要求。试错法教学既符合学生的好奇心，也符合学生认知规律，更符合课程改革理念。本文，将利用牛顿第一定律的实验活动，结合学生前概念知识的误区等实际，例谈试错法在初中科学实验探究中的优势，尝试让学生自己发现问题，修正错误，从而提高学生分析解决问题的能力。
【关键词】初中科学；实验探究；试错法
科学知识的形成是一个不断修正、不断深入，以逐步逼近客观存在的过程。而科学知识往往需要实验探究得以论证，科学实验探究是创造性的思维活动、实验活动和逻辑推理交互作用的过程，往往需要多次循环，不断有新的发现和问题，在解决这些问题的过程中推动科学的发展。既然要多次循环，就意味着允许学生犯错， 错误可以变成我们独特的教学资源。 这就要求教师在实验探究中放开学生的手脚，让学生出现错误，分析错误，并寻找解决问题的途径。通过试错法教学，可以培养学生寻找证据和提升思维的能力，从而帮助学生了解科学，认识科学，爱上科学。
一、试错法的由来及理念
试错法最早是由波普尔提出的，他指出：“科学是试验性的，而且是难免要犯错误的”，因此，从根本上说，科学知识是一种猜测，是可错的，要提高科学知识的逼真度，求得科学的进步，就要利用试错法不断地引错、出错、改错、防错。桑代克也认为学习的过程是一种渐进的、盲目的、尝试错误的过程。在此过程中，随着错误的减少，正确的反应将会逐渐增加，所以他提出“尝试—错误—再尝试”的学习方式。基于以上两种理论，我们在教学设计过程中就可以有的放矢，将学生的学习行为看做一个不断试错的过程。可以先利用问题引出学生前认知的错误做铺垫，学生在设计实验中就会出现错误，出现错误以后学生就会想办法改正错误，改完以后同伴之间相互评价，这样可以防止类似的错误再出现，即引错—出错—改错—防错，最终达成学习目标。在这一过程中，学生既获得了科学知识，又进一步提升了科学思维能力、评价能力，更体现了学生科学探究的精神。
二、试错法在实验探究教学中的意义
通过学生小组合作实验，并且在实验中不断出现错误，修正错误，避免错误的过程中，帮助学生理解科学规律的建立与实验的关系，培养学生一定的自主实验能力。科学试错法在实验探究中既有较强的实验性和趣味性，又容易激发学生的学习兴趣，有利于培养学生的观察能力和动手能力以及探索创新意识，从而帮助学生获得具体的，明确的科学认识，为学生更好地理解科学探究提供了一定的理论基础。并且试错法实验探究在初中科学实验教学中还存在以下优势1、初中科学实验探究对学生而言还是个起步阶段，学生对实验的操作和实验的规范性都还没有系统的认识，在一步步犯错中可以培养良好的自我纠错能力并逐步提高实验的规范性和精确度。2、试错法实验探究是中学实验探究的一个铺垫，可以为将来更高层次的科学实验探究提供一定的经验积累。本文中所设计的范例是针对学生的课内活动内容而设计的，当学生逐步掌握核心知识之后，可以将此方法拓展到课外的实验探究中。3、试错法在实验探究中可以帮助学生更好地进行小组合作，操作者不断地错误，可以帮助观察者以及发言者提供素材，形成更高层次的思维，从而更好地解决小组内的问题。
三、试错法在实验探究教学中的应用策略
浙教版七年级科学下册第三章第四节“牛顿第一定律”中有这样一个实验探究：小车从同一斜面同一高度静止下滑，观察小车在粗糙程度不同的水平面上滑行，观察滑行的距离，从而得出相应结论，再经过推论，得出“牛顿第一定律”。这个实验设计过程当中同一高度静止下滑是实验的难点，学生往往会忽略。而一部分教师由于时间关系，往往会直接告诉学生为什么要同一高度静止下滑，也有一部分教师会让学生分析为什么要这么做。其实无论直接告知还是学生分析，都缺少直观感受和体验。学生此时获得的知识往往只是暂时性的，并且思维的提升也是不明显的，学生只知道我必须要这么做，而不知道如果我不这么做，会怎么样，缺少科学的批判精神。
基于上述实际情况，我们以该实验探究为例，利用试错法设计实验教学方案。
1、问题引错示盲区
科学研究的对象是科学问题，而不是纯粹的科学事实。科学问题，是指科学认识主体在特定知识背景下提出的关于科学认识和科学实践中需要解决而又尚未解决的矛盾（对学生而言是未知科学知识，实验设计等），是科学认识中目标状态与目前状态的差距。而在利用试错法解决实验探究问题中，设计问题帮助学生建立目标状态与目前状态的桥梁显得尤为重要。
师：该实验要求设置不同的摩擦力，如何设置？
生：利用不同的材料铺在水平面上。（没有疑问）
师：那如何判断水平面上不同材料的摩擦力大小呢？
生：小车运动速度减小的快慢或者直接观察小车在水平面上运动的距离。（需要相互讨论才能得出判断的方法）
师：结合实验仪器，如何让小车在水平面上运动呢？
生：让小车在斜面上滑下来（结合实验仪器，很容易获得答案）
设计意图：通过以上几个问题，既直接引出了实验的主题，又引出了学生的易错点，即不清楚小车在斜面上下滑的条件。利用这个知识盲区，让学生不断地尝试错误，发现问题，解决问题，培养学生的主观能动性。
2.设计出错品过程
心理学家阿瑟科博斯在研究教师观念时说，影响教育成败的因素也许莫过于教师相信的是什么，容许学生在学习中出错，作为教师，我们应该正视学生的错误，形成正确的学生观，在学生“错误”中帮助学生建立科学观念。
在水平木板上分别铺上毛巾和棉布，让小车在斜面上滑下来，观察小车在水平面上运动的距离，记录下表。注意让学生多次实验，避免实验的偶然性。
水平面的材料 小车受到的阻力（大，较大，小） 小车运动的距离（大，较大，小）
毛巾
棉布
木板
设计意图：让学生自己通过尝试找到自己的设计的漏洞：多次实验后，如果随意的让小车从不同高度释放下去，小车每次在相同的水平面滑动的距离是不一样的，这就很难比较小车到底在哪种材料的水平面上运动的距离是最大的。实验的结果就很难得出相应的结论，学生从中就可以发现自己设计时存在的问题。从而修正自己实验的方案，即必须让小车从斜面的同一高度下滑。
追问：小车从斜面的同一高度下滑就一定可以满足实验要求吗？
学生继续实验发现如果在同一高度给小车一个向前的推力，使其在斜面上就获得一个初速度，会发现与上面的实验产生相同的问题。
设计意图：试错法的核心就是错误、修正、完善的过程，并以此循环。所以本环节是本节课的核心环节，是试错的重点步骤。教师在这个过程中，要允许学生犯错，要求学生积极讨论修正实验错误，从而完善实验方案。这样的教学过程可以帮助学生透过现象看本质，从错误出发进行思考，培养学生的学习兴趣和学习欲望。
3.修正改错明方法
错误的出现可以帮助学生抓住问题的关键，条理化、系统化的解决问题。通过错误，实验的疏漏得以弥补。
通过学生的不断试错，小组之间会很容易发现实验中两个不足之处，这也是很多学生犯的错误，具有一定的普遍性。
通过讨论，学生总结实验设计中问题。一是必须保证小车是同一高度滑下来的，二是小车在斜面上必须保持静止下滑，这实际上就是初中科学实验探究中最常用的方法--控制变量法，让隐形问题变得显性。
设计意图：本实验采用的是隐形的控制变量法，有形的是必须保证小车到达斜面时速度是相等的，这一点学生很好理解，但是难点在于如何把有形的条件无形的转换过来。有时候老师在上课的时候直接告知学生为什么要这么做，但是学生并没有直接参与，没有直观体验。基础较弱的学生就会忘记，没有真正的将知识巩固和内化。试错法教学的重点在在于培养学生发现问题，质疑问题，解决问题的能力，而不是仅仅通过强化去否定学生的错误，有时候不断地强化反而适得其反。
4.升华防错促提升
实验中要不断地提升学生的防错意识，提升防错能力，他们就能更好地预防错误，减少错误。从“错”到“不错”，从而使学生的实验探究能力得到升华。
理解书本上的实验后，很多类似的问题就可以举一反三，迎刃而解。比如“一个小球从光滑的半圆形轨道下滑，小球能够上升的高度，慢慢改变轨道的倾斜度，直至变成水平轨道后小球的运动情况”这个问题一直是学生的难点，学生无法理解实验想要的结论到底是什么？为什么要这么做？如果学生充分理解了课本实验，无论题目如何转变，学生的思维有了，纠错能力有了，问题也就不存在了。这样的防错不仅仅防过去，也防未来。
设计意图：在修正错误之后，不仅要提高学生的认识度，让学生将知识内化并提升，学会触类旁通，举一反三。还要让学生获得参与感，满足感，喜悦感，实验自我价值，提高学生学习科学的自信心。
综上所述，在整个实验教学设计过程中，师生组织了“问题引错、设计出错、修正改错、升华防错”等活动。在整个活动中充分暴露了学生的前认知错误，并不断尝试错误，修正错误。整个教学设计搭建了一条明线和一条暗线，形成了如下图所示的课堂线索。
明线：问题引错 设计出错 修正改错 升华防错
内化、升华
暗线： 问题 错误 修正 防错
科学探究式科学的本质特征，具有重要的教育价值。试错法可以体现科学探究的精神，是科学教育中的一种具有启发性科学方法。它可以使学生亲身体会科学精神的实质，培养学生的学习兴趣，有利于提高学生学习的积极性和主动性，有利于提高课堂的学习氛围，有利于课堂效率最大化。
四、反思
以上利用试错法进行实验探究的设计只是涉及到初中科学的部分实验，很多实验并不适合采用这种方法，比如初中阶段的化学实验，存在一定的危险性，并不适合不断地尝试错误。再比如物理实验中电流表的连接，并不适合试错，这会导致电表本身的损坏。其次初中的科学实验往往以简单、易操作为主，因此很多实验的设计本身已十分的精炼，所以这样的实验中试错法就失去了本身探究的价值，比如书本中的膝跳反射。
五、结语
科学课程的基本理念包括面向全体学生、立足学生发展、引导学生逐步认识科学的本质、反应当代科学成果等内容。试错法既让每一个学生都参与其中，让每一个学生都真正成为学习的参与者、组织者、示范者，又帮助学生提高科学素养，培养学生不惧困难的良好态度和勇于探索的能力。从未来社会影响上来说，可以帮助学生认知、理解日常生活中遇到的科学技术以及相关发展规律，培养学生对科学技术产生疑问、并且不断尝试从而解决问题的能力。综上所述，试错法符合科学课程基本理念，可以在今后的实验探究教学中不断尝试、完善。
【参考文献】
[1]桑代克.人类的学习【M】.李月甫,译.杭州：浙江教育出版社,1998.
[2]王鹏飞.尝试错误 教学法初探【J】.中学数学教学参考,1998（7）
[3]叶丹红.试错法在初中生物教学中的尝试【J】.2018
[4]焦继红.初中科学课程标准【M】.2011