實(shí)驗(yàn)教學(xué)重在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力

蔣美惠

摘 要：實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)的基礎(chǔ)，是檢驗(yàn)物理結(jié)果的惟一標(biāo)準(zhǔn)。中學(xué)階段，通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，對(duì)學(xué)生體會(huì)物理規(guī)律的探究過(guò)程，把握物理規(guī)律，形成良好的科學(xué)探究思想，培養(yǎng)良好的科學(xué)探究方法與“自主、合作、交流”的新課程理念都有重要的意義。

關(guān)鍵詞：物理；實(shí)驗(yàn)；能力

物理學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。新課程標(biāo)準(zhǔn)指出：“物理課程應(yīng)促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，讓學(xué)生積極參與、樂(lè)于探究、勇于實(shí)驗(yàn)、勤于思考。通過(guò)多樣化的教學(xué)方式，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)與技能，培養(yǎng)其科學(xué)探究能力，使其逐步形成科學(xué)態(tài)度與科學(xué)精神?！睂?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力是指學(xué)生能綜合、靈活地運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)、方法對(duì)實(shí)驗(yàn)的儀器、裝置、步驟和操作方法等實(shí)驗(yàn)因素進(jìn)行規(guī)劃的能力.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)是新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求。這種能力的培養(yǎng)過(guò)程實(shí)質(zhì)也就是科學(xué)素質(zhì)、創(chuàng)新精神的形成過(guò)程，同時(shí)它也是中學(xué)生將來(lái)在社會(huì)生產(chǎn)實(shí)踐中必須具備的能力。

一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原則

1.實(shí)驗(yàn)的可行性原則。實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，擬定好實(shí)驗(yàn)方案后，所需實(shí)驗(yàn)器材是否容易獲取，不易獲取的的器材就應(yīng)避免實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。試驗(yàn)中物理量是否可測(cè) ，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是否可觀察。只有設(shè)計(jì)研究和分析的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都能夠容易測(cè)量，設(shè)計(jì)才有實(shí)際意義。

2.實(shí)驗(yàn)的簡(jiǎn)化性原則。一個(gè)好的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，以簡(jiǎn)單易行為首選。從器材到步驟，盡量選取費(fèi)力少、效果明顯的實(shí)驗(yàn)器具和操作流程。

3.實(shí)驗(yàn)的可操作性原則。器材的選取、實(shí)驗(yàn)的測(cè)量、數(shù)據(jù)的記錄和分析在實(shí)際實(shí)驗(yàn)時(shí)，容易操作且操作程序簡(jiǎn)單為最佳。

二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)

1.學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)的一般原理、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)方法的能力。首先要求學(xué)生明確各個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的、原理或理論根據(jù)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理、要求對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括用什么物理定律、公式，電學(xué)實(shí)驗(yàn)用什么電路圖等。還要搞清哪些是已知量、被測(cè)量，然后選擇所需的儀器和實(shí)驗(yàn)條件，進(jìn)而設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)步驟，畫(huà)好記錄表格等。

其次，培養(yǎng)學(xué)生正確調(diào)整和安裝儀器，正確連接電路的技能。正確的實(shí)驗(yàn)，首先是安裝、調(diào)整好儀器或正確連接電路。如：力學(xué)實(shí)驗(yàn)中的支架滑輪的安裝，牽引線的走向，斜面的架設(shè)等，有時(shí)要對(duì)一些儀器做機(jī)械調(diào)整或電氣調(diào)整（對(duì)儀器的調(diào)零前面已介紹，這里略），電氣調(diào)整如：使用氣墊導(dǎo)軌前必須先調(diào)水平位置；在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，依照電路圖連接線路，連線時(shí)，應(yīng)將電路分為主回路和支路，從電源一端開(kāi)始沿主回路按順序進(jìn)行，其次為支路；主回路中必須有開(kāi)關(guān)（先斷開(kāi)）；導(dǎo)線最好選用幾種顏色，主、支回路分別用一種顏色。往接線柱上接導(dǎo)線時(shí)，應(yīng)按順時(shí)針?lè)较驅(qū)?dǎo)線纏上。電路連接后，必須復(fù)查，確認(rèn)正確后方能通電。這種技能的培養(yǎng)，從初中開(kāi)始應(yīng)先有示范，讓學(xué)生模仿學(xué)習(xí)，然后逐步提高到由老師講述方法及注意事項(xiàng)，由學(xué)生獨(dú)立去安裝、調(diào)整。

2.日常教學(xué)和活動(dòng)中滲透設(shè)計(jì)思維，提高實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力 。物理離不開(kāi)生活也離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)。每一個(gè)實(shí)驗(yàn)都包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)操作及操作規(guī)程、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理、實(shí)驗(yàn)誤差的分析等幾個(gè)方面的要素。只有讓學(xué)生在平時(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S方式和習(xí)慣，才能為進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)。因此在日常實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師就應(yīng)有意識(shí)的通過(guò)對(duì)一些常規(guī)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行不同類型實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)和實(shí)施，來(lái)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)。

3.強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)訓(xùn)練，提高實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。目前，中學(xué)物理教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)性試題，一般是根據(jù)課本中已出現(xiàn)的物理實(shí)驗(yàn)的基本原理，所使用的基本器材以及實(shí)驗(yàn)中學(xué)過(guò)的有關(guān)方法，設(shè)計(jì)一些新的實(shí)驗(yàn)，按照實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方案及要求，完成實(shí)驗(yàn)有關(guān)內(nèi)容；或者是提供有關(guān)的實(shí)驗(yàn)器材以及實(shí)驗(yàn)的目的要求，根據(jù)有關(guān)知識(shí)以及在實(shí)驗(yàn)中學(xué)過(guò)的方法，自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并完成實(shí)驗(yàn)要求。設(shè)計(jì)性物理實(shí)驗(yàn)題就是一種對(duì)學(xué)生進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)訓(xùn)練的有效方法。設(shè)計(jì)性物理實(shí)驗(yàn)題一般可分為三種類型：①設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。根據(jù)給定的實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?，由學(xué)生設(shè)計(jì)（或補(bǔ)全）實(shí)驗(yàn)方案，并按要求完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容或進(jìn)行某些測(cè)量。②設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法。根據(jù)給定的實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊约耙恍└郊訔l件，由學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法，并按要求完成實(shí)驗(yàn)的有關(guān)內(nèi)容或進(jìn)行某些測(cè)量。③設(shè)計(jì)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，由學(xué)生設(shè)計(jì)處理方法，求出實(shí)驗(yàn)測(cè)量值并分析實(shí)驗(yàn)誤差等。

4.培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新思維能力，提高實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的核心是思維能力和創(chuàng)造性。物理實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)過(guò)程就是一個(gè)探索、創(chuàng)造的過(guò)程，對(duì)學(xué)生思維能力的要求較高。學(xué)生的創(chuàng)造性思維和學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力是密不可分的，教學(xué)中要爭(zhēng)取盡量讓學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，在教學(xué)中可以讓學(xué)生利用生活中的材料來(lái)嘗試應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)，就地取材，使學(xué)生能隨時(shí)驗(yàn)證自己的新設(shè)想。例如進(jìn)行測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)，所有材料都可以來(lái)自生活，電源可選擇用水果蘋(píng)果代替，或廢舊電池。

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)同一種儀器或裝置，通過(guò)不同的操作或改變其組合方式、先后順序等進(jìn)行改進(jìn)，就可以實(shí)現(xiàn)裝置功能的拓展。對(duì)儀器功能的開(kāi)發(fā)和拓展，實(shí)際上也體現(xiàn)了對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新思維與創(chuàng)新能力的開(kāi)發(fā)和培養(yǎng)。

通過(guò)新實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，啟發(fā)學(xué)生采用多種思維方式，擴(kuò)展創(chuàng)新思維視角，獲得超越實(shí)驗(yàn)本身更廣泛的知識(shí)。使學(xué)生的創(chuàng)造能力得到提高，并激發(fā)了學(xué)生綜合運(yùn)用物理知識(shí)，主動(dòng)思考物理實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)過(guò)程的積極性，從而拓展物理知識(shí)，擴(kuò)展學(xué)生的創(chuàng)新思維視角，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新能力。

5.運(yùn)用課外實(shí)踐活動(dòng)，提高實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。課外實(shí)踐活動(dòng)作為課堂實(shí)驗(yàn)探究的延伸對(duì)提高學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力具有不可估量的作用，學(xué)生在課外小實(shí)驗(yàn)、小制作等實(shí)踐活動(dòng)中，為了達(dá)到解決問(wèn)題的目的，需要查閱有關(guān)資料，尋找有關(guān)材料，運(yùn)用學(xué)過(guò)的物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)知識(shí)和方法，設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方案，并通過(guò)實(shí)際操作驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)方案的正確與否；或者通過(guò)同學(xué)之間的共同討論、設(shè)計(jì)和制作出多種物理實(shí)驗(yàn)方案，最終使問(wèn)題得以解決。

總之物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的提高需要一個(gè)過(guò)程，教師應(yīng)根據(jù)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容特點(diǎn)，學(xué)生知識(shí)與技能的基礎(chǔ)和能力發(fā)展水平，有目的、分階段地制定物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的發(fā)展計(jì)劃。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡森.大學(xué)物理綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)問(wèn)題研究[D]武漢：華中師范大學(xué)，2006.

[2]郭立群.對(duì)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的討論和體會(huì) [M]上海：復(fù)旦大學(xué)出版社2004.

[3]史志明.試論物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力 中小學(xué)實(shí)驗(yàn)與裝備2005 第三期.

[4]鐘登杰.中學(xué)生學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng) 物理教學(xué)探討 2007 21.endprint