探究中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

楊水賢

摘 要 物理實(shí)驗(yàn)課是以學(xué)生為主體，以實(shí)驗(yàn)為主要教學(xué)內(nèi)容的一種物理課型，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰退季S能力，發(fā)展學(xué)生創(chuàng)造力和實(shí)施素質(zhì)教育的主要途徑。因此，教師加強(qiáng)對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的研究，學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，對(duì)促進(jìn)物理教學(xué)改革具有深遠(yuǎn)的意義。

關(guān)鍵詞 探究；中學(xué)物理；實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1002-7661（2018）07-0139-01

物理實(shí)驗(yàn)課是以學(xué)生為主體，以實(shí)驗(yàn)為主要教學(xué)內(nèi)容的一種物理課型，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰退季S能力，發(fā)展學(xué)生創(chuàng)造力和實(shí)施素質(zhì)教育的主要途徑。因此，教師加強(qiáng)對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的研究，學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，對(duì)促進(jìn)物理教學(xué)改革具有深遠(yuǎn)的意義。設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)，應(yīng)突出以下幾個(gè)方面：

一、科學(xué)性原則、明確目的

（一）實(shí)驗(yàn)原理的科學(xué)性主要指物理原理是否正確，演示實(shí)驗(yàn)的物理現(xiàn)象是否真實(shí)、正確地反映了實(shí)驗(yàn)原理。原理的正確性要求不能弄虛作假、制造假象代替真實(shí)的物理現(xiàn)象來(lái)欺騙學(xué)生。實(shí)驗(yàn)的誤差是不可避免的，但決不能把一切不成功的實(shí)驗(yàn)結(jié)果都?xì)w于誤差了事，而是要用正確的原理來(lái)解釋誤差。例如，用電壓表、電流表測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)中，所測(cè)的幾組數(shù)據(jù)不同不僅僅是誤差，還要解釋跟溫度有關(guān)。

（二）題目或課題要求測(cè)定什么物理量，或要求驗(yàn)證、探索什么規(guī)律，這是實(shí)驗(yàn)的目的，是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)?zāi)康拿鞔_后，應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，廣泛聯(lián)系，看看該物理量或物理規(guī)律在哪些內(nèi)容中出現(xiàn)過(guò)，與哪些物理現(xiàn)象有關(guān)，與哪些物理量有直接的聯(lián)系。教材中某些重要的概念、規(guī)律等通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)歸納得出，比教師單純地講授更容易使學(xué)生接受。所以，我們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)一定要牢記，設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)一定要重點(diǎn)突出，結(jié)論直接。例如聲音是怎樣產(chǎn)生的？在細(xì)線下吊一個(gè)小球，小球與音叉靠近并靜止，用小錘輕擊音叉，音叉發(fā)聲，小球就隨之跳動(dòng)起來(lái)，悟出了發(fā)聲有振動(dòng)，振動(dòng)可以發(fā)聲的原理。

二、選擇方案、簡(jiǎn)便精確

（一）簡(jiǎn)便性原則即要求所選方案原理簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便，易量易測(cè)，應(yīng)盡量避免實(shí)施那些原理復(fù)雜、操作繁瑣和被測(cè)量而不易直接測(cè)量的實(shí)驗(yàn)方案。只要演示實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性強(qiáng)，現(xiàn)象明顯，越簡(jiǎn)單越好。例如，利用內(nèi)能來(lái)做功的實(shí)驗(yàn)，在試管內(nèi)裝些水，用軟木塞塞住，加熱使水沸騰，水蒸氣會(huì)把軟木塞沖出。這個(gè)實(shí)驗(yàn)，簡(jiǎn)單明了，但很能說(shuō)明問(wèn)題。

（二）可行性原則實(shí)驗(yàn)方案的實(shí)施要安全可靠。可行性是指從儀器制作、器材選擇、實(shí)驗(yàn)條件和操作等各個(gè)步驟來(lái)保證實(shí)驗(yàn)的成功。常常有這樣的情況，設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案是正確的，但是在實(shí)驗(yàn)的實(shí)施過(guò)程中，由于受到多方面因素的限制而無(wú)法成功。例如，靜電實(shí)驗(yàn)的演示一般比較困難，其主要原因是靜電電壓高，使通常情況下的的絕緣體在高壓下變成了導(dǎo)體，因靜電量少，電荷很快就“漏掉”了，特別是天氣潮濕時(shí)更容易“漏掉”。所以可以增加這樣一個(gè)步驟，做一個(gè)簡(jiǎn)易烘干箱，用來(lái)烘干箱內(nèi)的“濕氣”，里面再放一些靜電器材，如玻璃棒、橡膠棒、毛皮、絲綢、驗(yàn)電器等，有這樣一個(gè)全天候靜電實(shí)驗(yàn)箱，這個(gè)實(shí)驗(yàn)受天氣的影響就小多了。

（三）要盡量使結(jié)果明顯。一般地說(shuō)，觀察明顯、清晰的現(xiàn)象比觀察細(xì)微、模糊的現(xiàn)象效果更佳，學(xué)生興趣更濃。為了使實(shí)驗(yàn)效果明顯清晰，我們應(yīng)從這樣幾個(gè)方面來(lái)考慮：變小為大、變?nèi)鯙閺?qiáng)、變快為慢、變淡為濃……。例如，擴(kuò)散現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)中滴入紅墨水可將燒杯里的水染為紅色。還有一些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，發(fā)生在一瞬間，可借助錄像、電腦進(jìn)行慢放、延時(shí)等手段來(lái)解決，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更容易觀察、區(qū)分和比較。

三、形象直觀，激發(fā)興趣，聯(lián)系生活

心理學(xué)研究表明：注意的指向性和集中性與刺激物的新異性有關(guān)，刻板的、千篇一律的習(xí)慣性刺激不易引起人們的注意。因此實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)除了考慮以上的三個(gè)方面外，還要突出實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的直觀、有趣、聯(lián)系生活。

（一）演示實(shí)驗(yàn)就其自身特點(diǎn)來(lái)說(shuō)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象首先應(yīng)直觀形象?，F(xiàn)象越直觀，越有利于學(xué)生利用直覺(jué)思維進(jìn)行有效學(xué)習(xí)。

（二）學(xué)生都有好奇心理，奇特的物理現(xiàn)象、出乎意料的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，都會(huì)在不同程度上激發(fā)起學(xué)生的求知欲望，從而促使學(xué)生更用心地學(xué)習(xí)。

（三）聯(lián)系學(xué)生生活的實(shí)驗(yàn)，會(huì)使學(xué)生具有“親近感”，學(xué)習(xí)起來(lái)更有效率。例如，很多人碰到過(guò)家用電器如風(fēng)扇、抽油煙機(jī)，洗衣機(jī)等不轉(zhuǎn)、易燒壞的煩惱。為什么呢？怎樣防范這種現(xiàn)象？有位同學(xué)帶這樣的問(wèn)題進(jìn)實(shí)驗(yàn)玩了一回電動(dòng)機(jī)，設(shè)計(jì)做了以下實(shí)驗(yàn)：用電流表測(cè)量電動(dòng)機(jī)工作時(shí)的電流，在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，突然捆住轉(zhuǎn)軸讓它停下來(lái)，這時(shí)電流表的指針偏轉(zhuǎn)的幅度突然增大，立即斷電觸摸線圈，感覺(jué)到很燙。弄明了電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)受阻塞時(shí)有很大的電流通過(guò)線圈容易燒毀電機(jī)的道理。

四、要盡量選擇常見(jiàn)、耐用、易制的實(shí)驗(yàn)器材

（一）實(shí)驗(yàn)器材的選擇要從多方面考慮，但首先要取材方便，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，且為學(xué)生所常見(jiàn)。一項(xiàng)試驗(yàn)，使用的材料越簡(jiǎn)單，學(xué)生越熟悉，就越能透徹地獲得所驗(yàn)證的結(jié)果。

（二）在演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，為了能讓所有學(xué)生都清楚地觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，經(jīng)常會(huì)一而再、再而三地重復(fù)實(shí)驗(yàn)，故所選的實(shí)驗(yàn)器材一定要經(jīng)得起“考驗(yàn)”，不能在中途損壞而影響教學(xué)的正常進(jìn)行。

（三）由于購(gòu)買(mǎi)實(shí)驗(yàn)器材往往需要一定的資金，所以我們提倡教師能夠盡量自制一些實(shí)驗(yàn)器材。例如，影響蒸發(fā)快慢所用的玻璃片，測(cè)定物體運(yùn)動(dòng)速度快慢所用的木槽等。盡量地做到一物多用，即利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的裝置，進(jìn)行盡可能多做實(shí)驗(yàn)。

加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，在平時(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，不僅要重視教材上的學(xué)生實(shí)驗(yàn)，還要對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)進(jìn)行多角度、全方位的分析討論，對(duì)某些實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)、變換、重新設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)方案等。因此，作為中學(xué)物理教師必須跟上當(dāng)前形勢(shì)，不斷地探索物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想，豐富自己實(shí)驗(yàn)教學(xué)。