初中物理設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)研究

劉喜梅

摘 要：設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)有助于培養(yǎng)學(xué)生勇于探究、勤于思考的核心素養(yǎng)。充分調(diào)動學(xué)生實(shí)驗(yàn)的積極性，培養(yǎng)良好的實(shí)驗(yàn)探究習(xí)慣，注重實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路和方法的教學(xué)，教會學(xué)生規(guī)范敘述實(shí)驗(yàn)步驟，能分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確描述實(shí)驗(yàn)結(jié)論，可以使設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)順利高效進(jìn)行。

關(guān)鍵詞：初中物理；設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)；教學(xué)方法

中圖分類號：G63 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1673-9132（2017）35-0061-02

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2017.35.035

物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，在初中階段的學(xué)生實(shí)驗(yàn)包括測量性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，其中設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是研究、探索物理規(guī)律、應(yīng)用物理規(guī)律的重要手段。充分利用設(shè)計(jì)性試驗(yàn)，既可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，又可以培養(yǎng)學(xué)生勇于探究、勤于反思精神，從而提高學(xué)生的核心素養(yǎng)，現(xiàn)重點(diǎn)討論初中物理設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

一、充分調(diào)動學(xué)生實(shí)驗(yàn)的積極性

教師要充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和實(shí)驗(yàn)的積極性。在八年級開學(xué)上第一堂課時，可以做很多小實(shí)驗(yàn)，比如試管上升實(shí)驗(yàn)、慣性小球?qū)嶒?yàn)、漏斗吹乒乓球?qū)嶒?yàn)，等等。還可以提出許多學(xué)生熟悉但不知道原因的生活常識問題，比如夏天吃冰棍為什么會冒白氣？白氣向哪兒飄？比如小鳥站在電線上為什么不會被電死？同時還可利用多媒體播放許多有趣但學(xué)生又不懂原因的實(shí)驗(yàn)，比如會喝水的小鳥、頭發(fā)帶電實(shí)驗(yàn)，等等。此外，還可在日常教學(xué)中開展豐富的、適合學(xué)生的活動，如研究家庭電路各種開關(guān)的工作原理、開展制作競賽等，可大大調(diào)動學(xué)生動手實(shí)驗(yàn)的積極性。

二、培養(yǎng)良好的實(shí)驗(yàn)探究的習(xí)慣

雖然很多學(xué)生動手能力強(qiáng)，也有探究問題的愛好和欲望，但缺乏良好的實(shí)驗(yàn)探究的習(xí)慣。教師布置實(shí)驗(yàn)探究任務(wù)希望學(xué)生能自覺主動地觀察教師的演示實(shí)驗(yàn)，或者到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)探究活動時，有相當(dāng)一部分學(xué)生是抱著好玩的心理觀察實(shí)驗(yàn)、進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的，他們認(rèn)為實(shí)驗(yàn)課好看、熱鬧、沒有課堂作業(yè)，一節(jié)課下來有的學(xué)生根本不知道觀察什么或者根本就沒有動手操作。這就要求教師從第一次演示實(shí)驗(yàn)、分組實(shí)驗(yàn)開始，培養(yǎng)學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹W(xué)會設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、確定實(shí)驗(yàn)方法、仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、學(xué)會收集數(shù)據(jù)、學(xué)會設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)表格、學(xué)會分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、學(xué)會歸納總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論，等等，養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)探究習(xí)慣。

三、教會實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思路和方法

（一）探究性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)

這類實(shí)驗(yàn)所探究的物理量一般和多個因素有關(guān)，教會學(xué)生設(shè)計(jì)的思路和方法尤其重要。

設(shè)計(jì)方案基本思路：根據(jù)猜想明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹ㄟ^控制變量確定實(shí)驗(yàn)條件和需要測量的物理量——思考測量物理量需要解決的問題——構(gòu)思解決每個問題的方法——選擇適當(dāng)方法構(gòu)成實(shí)驗(yàn)方案。

具體做法：先根據(jù)控制變量的設(shè)計(jì)思想明確實(shí)驗(yàn)條件，思考哪些量應(yīng)保持不變，需改變和測量哪些量；隨后分析測量這幾個量需解決哪幾個問題；再分析每個問題有哪幾種解決辦法，各需要哪些器材；最后根據(jù)現(xiàn)有條件和探究要求選擇其中某種最優(yōu)方法，確定實(shí)驗(yàn)方案，形成操作步驟。

比如：探究電流與電壓和電阻的關(guān)系實(shí)驗(yàn)，根據(jù)電壓的作用是形成電流，電阻是導(dǎo)體對電流的阻礙作用，猜想得出電流應(yīng)與電壓和電阻都有關(guān)系，應(yīng)該采用控制變量法：研究電流與電壓的關(guān)系，應(yīng)控制電阻不變，改變電壓，如何改變電壓——改變電池節(jié)數(shù)或者串聯(lián)滑動變阻器，分析兩種方法的優(yōu)劣；研究電流與電阻的關(guān)系，應(yīng)控制電阻兩端的電壓不變，改變電阻，如何控制電阻兩端電壓不變——移動滑動變阻器的滑片；綜合上述分析，得出所用的實(shí)驗(yàn)器材、電路圖、連接方法、實(shí)驗(yàn)方法。

（二）應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)

應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，主要考查學(xué)生日常生活的常識與物理知識的結(jié)合能力，以及實(shí)驗(yàn)操作的基本思維與規(guī)范。難點(diǎn)在于實(shí)驗(yàn)原理未知，學(xué)生要把問題要求和相應(yīng)實(shí)驗(yàn)原理結(jié)合，再用簡潔準(zhǔn)確的物理語言或者畫圖的方法解決問題，敘述時也要注意應(yīng)用控制變量法。

具體方法是：認(rèn)真閱讀題干要求，思考這種生活現(xiàn)象或?qū)嶒?yàn)與學(xué)過的哪個物理知識相聯(lián)系；思考題干已給的器材對達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康乃鸬淖饔?，利用所給工具設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；注意語言的規(guī)范和實(shí)驗(yàn)思路的嚴(yán)謹(jǐn)，比如一些實(shí)驗(yàn)操作需多實(shí)驗(yàn)幾次以保證結(jié)果的普遍性，有些題目也可先通過畫示意圖進(jìn)行說明。

相似的練習(xí)有：如何利用重錘線和三角板判斷桌面是否水平；如何利用透明塑料軟管和水在不同的墻面上找出相同高度；某野外生存小隊(duì)在森林中迷失了方向，如何利用身邊的物品：裝有電池的手電筒，固定帳篷用的大鐵釘、細(xì)線和帶絕緣器的銅絲解決問題，并且反思使裝置效果更明顯的方法等。

通過上述應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的練習(xí)，既可以培養(yǎng)學(xué)生的探究精神，將所學(xué)知識應(yīng)用于實(shí)際解決問題，也使學(xué)生養(yǎng)成善于思考、善于反思的良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，從而提高科學(xué)素養(yǎng)。

四、強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)步驟描述的準(zhǔn)確和簡潔

實(shí)驗(yàn)步驟的規(guī)范敘述包括：對實(shí)驗(yàn)前器材的初始狀態(tài)，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意的地方要有交代。如：研究杠桿平衡條件時要調(diào)節(jié)杠桿使其在水平位置平衡；電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，連接電路時開關(guān)要斷開，滑動變阻器的滑片位于阻值最大位置；研究阻力對物體運(yùn)動的影響時，要使同一小車從同一斜面的同一高度自由滑下，等等。

另外，每一步實(shí)驗(yàn)步驟的敘述要包含：“用什么儀器”“測哪個物體的”“測什么物理量”“用什么符號表示”，及記錄在數(shù)據(jù)表格中的敘述，測量次數(shù)根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康拇_定，力求簡潔準(zhǔn)確。比如要敘述成：用天平測量木塊的質(zhì)量為m；用電流表測量燈泡L1的電流為I1，等等。

五、規(guī)范實(shí)驗(yàn)結(jié)論的描述方法

對于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，初中物理經(jīng)常用到列表法、作圖法等，而實(shí)驗(yàn)結(jié)論的表述方法有文字?jǐn)⑹?、?shù)學(xué)語言表達(dá)等，在平時的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，要規(guī)范學(xué)生物理結(jié)論的表述，要求科學(xué)、準(zhǔn)確、簡潔，同時必須注意實(shí)驗(yàn)結(jié)論的嚴(yán)密性和邏輯性，敘述時不能缺少規(guī)律成立的實(shí)驗(yàn)條件，不能把定性關(guān)系（即：在……相同時，……越……，……越……）和定量關(guān)系[在……相同時，……跟……成正比（反比）]混淆。比如在敘述電流與電壓和電阻關(guān)系時，敘述光的反射定律時既要注意因果關(guān)系，還要注意定量敘述；而在敘述長度、橫截面積、材料等對電阻的影響關(guān)系時，就要依據(jù)實(shí)際情況，如果給出了定量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)則要定量描述，否則只需定性描述即可。

參考文獻(xiàn)：

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