如何幫助學(xué)生突破實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)障礙

【關(guān)鍵詞】 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 障礙 以生為本

【中圖分類號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2012）11B-0025-02

在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生要完成一個(gè)探究實(shí)驗(yàn)，需要突破不少的障礙，其中第一個(gè)障礙就是學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。學(xué)生往往在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)無從下手，或者設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案不周全。這種在農(nóng)村學(xué)生中普遍存在的情況，嚴(yán)重影響了學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的順利進(jìn)行，影響到師生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論的分析。要突破實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)障礙，教師的教學(xué)引導(dǎo)必須得當(dāng)，必須以學(xué)生為本，切合學(xué)生的實(shí)際。

一、讓學(xué)生溫故而知新

學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，需要掌握一定的知識(shí)和方法才能進(jìn)行。對(duì)這些相關(guān)知識(shí)和方法的掌握程度，決定了學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)順利與否。當(dāng)學(xué)生有基礎(chǔ)知識(shí)缺陷，或?qū)W生對(duì)實(shí)驗(yàn)尚未形成正確的研究方法時(shí)，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)就會(huì)遇到障礙。這時(shí)，就要對(duì)學(xué)生擁有的知識(shí)進(jìn)行檢查，讓學(xué)生通過溫故而知新。初中物理出現(xiàn)的35個(gè)探究實(shí)驗(yàn)，有40%以上的重要實(shí)驗(yàn)需要用到以下的知識(shí)和方法：

1.公式原理法

相當(dāng)部分的學(xué)生之所以不會(huì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，是因?yàn)椴幻靼讓?shí)驗(yàn)的原理。初中物理中的眾多實(shí)驗(yàn)，大多數(shù)是以公式為依據(jù)來進(jìn)行的，通過對(duì)公式的分析即可引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。如在“測(cè)量小燈泡的電阻”實(shí)驗(yàn)中，沒有直接測(cè)量電阻的儀器，因此需要采用間接測(cè)量的方法，從公式R=U/I就可以看出如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)?！皽y(cè)平均速度”“測(cè)量小燈泡的電功率”“阿基米德原理”和“測(cè)量物質(zhì)的密度”等實(shí)驗(yàn)都用到了公式原理法。

2.控制變量法

控制變量法是初中學(xué)生需要掌握的重要的實(shí)驗(yàn)探究方法。“研究電磁鐵”實(shí)驗(yàn)就是一個(gè)很好的使用控制變量法的范例。該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有三個(gè)步驟，實(shí)驗(yàn)記錄表格中每一步都有“保持不變的因素”和“變化的因素”，隨后是觀察現(xiàn)象和判斷結(jié)論。這個(gè)使用控制變量法的典型范例能為學(xué)生以后進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)提供很好的借鑒，如“摩擦力的大小與什么因素有關(guān)”“探究電阻上電流跟兩端電壓的關(guān)系”“壓力的作用效果跟什么因素有關(guān)”“動(dòng)能的大小與什么因素有關(guān)”“重力勢(shì)能的大小與哪些因素有關(guān)”“探究物質(zhì)的質(zhì)量和體積的關(guān)系”“牛頓第一定律”“斜面的機(jī)械效率”“比熱容”等實(shí)驗(yàn)都要用到 控制變量法，可見它在探究實(shí)驗(yàn)中的重要性。教師一定要下工夫引導(dǎo)學(xué)生掌握好控制變量法。

二、讓學(xué)生觸景而生情

1.在課堂上展現(xiàn)場(chǎng)景

學(xué)生在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，往往由于受到生活閱歷的限制，沒有足夠的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)積累而不知從何處下手，出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)障礙。因此教師在課堂上應(yīng)該向?qū)W生提供必要的直觀材料，讓學(xué)生有一定的感知，才能引發(fā)學(xué)生的猜想與假設(shè)，找到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的突破口。

如“動(dòng)能與什么因素有關(guān)”實(shí)驗(yàn)中，要求學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來探究物體動(dòng)能的大小與什么因素有關(guān)，學(xué)生感到困難。這時(shí)，我們不妨利用多媒體演示兩個(gè)具體場(chǎng)景：一個(gè)是央視“我愛發(fā)明”欄目中的“以水為刀”這個(gè)節(jié)目，高速的水流在三分鐘內(nèi)能把菜刀割斷，這使學(xué)生很自然地猜想動(dòng)能與物體的速度有關(guān)；另一個(gè)是日本海嘯時(shí)岸邊房屋被沖垮的場(chǎng)面，水速很慢，卻能把房屋毀壞，這使學(xué)生想到是水的質(zhì)量很大的原因，從而猜想動(dòng)能與物體的質(zhì)量有關(guān)。這樣，物體動(dòng)能的大小與物體的質(zhì)量和速度有關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案就不難得到。

在“重力勢(shì)能的大小與哪些因素有關(guān)”“二力平衡的條件”“比較不同物質(zhì)的吸熱能力”等實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生也面臨著類似的困惑，教師如果在課堂上提供各種直觀材料使學(xué)生獲得相關(guān)的感知，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)障礙就不難突破。

2.讓學(xué)生聯(lián)想親身經(jīng)歷

物理知識(shí)來源于生活，因此學(xué)生的生活體驗(yàn)對(duì)物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有著很大的影響。學(xué)生往往不善于將生活情景和物理知識(shí)聯(lián)系起來，這就要求教師適時(shí)舉例引導(dǎo)，使學(xué)生觸景生情，回想有關(guān)物理知識(shí)，從而能順利地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。

例如，研究摩擦力的大小與什么因素有關(guān)時(shí)，要求學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。對(duì)摩擦力的大小與什么因素有關(guān)，學(xué)生都有過體驗(yàn)，教師稍作點(diǎn)撥，學(xué)生就會(huì)想起推車時(shí)車子越重，推動(dòng)就越費(fèi)力，于是會(huì)提出“摩擦力大小與壓力大小”有關(guān)；還想起鞋子底面越光滑，越容易滑到，于是又提出“摩擦力大小與接觸面的粗糙程度”有關(guān)。此外，也有學(xué)生說 “車輪氣壓足夠時(shí)推車較省力”，所以認(rèn)為“摩擦力大小與接觸面的寬度有關(guān)”等。這樣，學(xué)生就能設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證提出的這些推測(cè)。

“壓力的作用效果與什么因素有關(guān)”等實(shí)驗(yàn)也可以利用這種方法來引導(dǎo)學(xué)生。

三、讓學(xué)生吃一塹長(zhǎng)一智

1.在交流中提高認(rèn)識(shí)

開始時(shí)學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案往往有各種問題，其中有些方案步驟缺項(xiàng)或多余，或不準(zhǔn)確，甚至不正確。讓學(xué)生進(jìn)行交流，他們就會(huì)想“為什么我的和別人的不一樣，問題在哪里？”這樣他們就能在異中互補(bǔ)、在異中求同，在挫折中生長(zhǎng)智慧。

例如“用天平量筒測(cè)量一塊形狀不規(guī)則的塑料塊的密度”實(shí)驗(yàn)，根據(jù)公式ρ=m/v，有的學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)記錄表中只有待測(cè)體積V一項(xiàng)，而實(shí)際上實(shí)驗(yàn)中需要分別測(cè)出塑料塊放入水中之前水的體積V1和放入水中之后水的體積V2，V2與V1之差才是塑料塊的體積。學(xué)生通過對(duì)比別人的方案就可以發(fā)現(xiàn)自己的問題。

又如“摩擦力的大小與什么因素有關(guān)”實(shí)驗(yàn)，有的學(xué)生設(shè)計(jì)了如下的表1。顯然，這樣的表格記錄過于籠統(tǒng)、簡(jiǎn)單，不便于實(shí)驗(yàn)操作、分析數(shù)據(jù)。有的學(xué)生較好地掌握了控制變量法，設(shè)計(jì)了更全面、更科學(xué)的表格，如表2所示。他們通過交流就能得到互補(bǔ)。

再如“測(cè)量鹽水的密度”實(shí)驗(yàn)，學(xué)生的設(shè)計(jì)中出現(xiàn)三種方法。

方法1：先測(cè)空燒杯質(zhì)量m1，再測(cè)倒入鹽水后燒杯的總質(zhì)量m2，最后把燒杯內(nèi)所有鹽水倒入量筒中測(cè)出其體積V。

方法2：先測(cè)量筒中鹽水的體積V，再測(cè)空燒杯質(zhì)量m1，最后測(cè)出把量筒中所有鹽水倒入燒杯后的總質(zhì)量m2。

方法3：先測(cè)燒杯和鹽水的總質(zhì)量m1，再把所有鹽水倒入量筒測(cè)出其體積V，最后測(cè)出空燒杯的質(zhì)量m2。

這三種實(shí)驗(yàn)方法都可以測(cè)出鹽水的密度，但是哪種方法最好呢？它們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確度是不是一樣的呢？教師畫圖引導(dǎo)學(xué)生觀察討論。學(xué)生發(fā)現(xiàn)，方法1中測(cè)出的V偏小，方法2中測(cè)出的m2偏小，從而造成測(cè)出的鹽水密度分別變大和變小。通過多中選優(yōu)，達(dá)到了異中求同的目的。

同樣，在“測(cè)量小燈泡的電阻”實(shí)驗(yàn)中，有的學(xué)生采用電流表內(nèi)接法，有的則采用電流表外接法，都可以進(jìn)行測(cè)量，但這兩種方法對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性都有影響。哪一種接法的實(shí)驗(yàn)誤差較小呢？可以讓學(xué)生進(jìn)行交流討論，這有利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。

2.在挫折中獲得感悟

學(xué)生在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，難免出現(xiàn)錯(cuò)誤。有的教師一旦發(fā)現(xiàn)學(xué)生出現(xiàn)錯(cuò)誤，就馬上進(jìn)行糾正。其實(shí)，吃一暫才能長(zhǎng)一智，不妨讓學(xué)生體驗(yàn)一下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤，從錯(cuò)誤中感悟正確的做法。

例如“怎樣用變阻器改變燈泡的亮度”實(shí)驗(yàn)，在設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路中變阻器應(yīng)該與燈泡串聯(lián)還是并聯(lián)？有的學(xué)生設(shè)計(jì)成了并聯(lián)電路，我們不妨讓他們按此方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，用事實(shí)來說話。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，不管怎樣移動(dòng)變阻器的滑片，燈泡的亮度都不改變，而且滑片移到某一位置，燈泡會(huì)突然不亮。學(xué)生馬上把并聯(lián)電路改成串聯(lián)電路，實(shí)驗(yàn)就成功了，這給學(xué)生留下了深刻的印象。

以上這些方法能有效幫助學(xué)生突破實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)障礙，完善和補(bǔ)充這些方法，就能進(jìn)一步提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。

（責(zé)編 王學(xué)軍）