淺談初中學(xué)生物理實驗設(shè)計能力的培養(yǎng)

陳可挺

【摘 要】 培養(yǎng)學(xué)生的實驗設(shè)計能力是培養(yǎng)學(xué)生實驗?zāi)芰Φ淖罡邔哟危ㄟ^對課本實驗的重新設(shè)計能使學(xué)生的視野得到拓寬，思維更為活躍，能力得到培養(yǎng)，初中的教學(xué)中對學(xué)生進行早期的物理實驗設(shè)計能力的培養(yǎng)可以進一步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)及實驗思維能力，并且使學(xué)生的創(chuàng)新能力得到極大的提高。

【關(guān)鍵詞】 物理實驗 ?科學(xué)素質(zhì) ?探索

一、初中物理實驗設(shè)計的特點和作用

培養(yǎng)學(xué)生的實驗設(shè)計能力是培養(yǎng)學(xué)生實驗?zāi)芰Φ淖罡邔哟危彩菍W(xué)生在實驗研究中能否實現(xiàn)實驗?zāi)康牡闹匾ＷC和具體的操作指南，其本身具有較強的綜合性、創(chuàng)造性和靈活性等特點。學(xué)生在進行物理實驗設(shè)計時，必須以一定的知識和實驗技能為基礎(chǔ)，不墨守陳規(guī)，要新穎巧妙地設(shè)計出解決問題的途徑和方法。并且能根據(jù)不同的實驗條件設(shè)計出不同的方案，即使在相同的條件下，也能進行不同的設(shè)計。

學(xué)生設(shè)計能力的培養(yǎng)作用是：

1. 可以激發(fā)學(xué)生的探索興趣

學(xué)生根據(jù)所學(xué)的物理知識和實驗技巧獨立地或在老師指導(dǎo)下設(shè)計出實驗方案，在付諸實施并解決問題時，會產(chǎn)生成功的喜悅，會激發(fā)出一種對知識進行學(xué)習(xí)的深層次的動力，并上升到研究實驗的興趣。例如在上完初二“功”的一節(jié)內(nèi)容后，我便提出，能否設(shè)計一個實驗，測出每個學(xué)生“提高”自己最多能做多少功？學(xué)生接到題目便一下子興奮起來，想了很多方法，最后群策群力地總結(jié)出一個“最佳”方案：取一條足夠長的繩，一段系于腰間，一端通過“羊眼”垂于地下，并在通過“羊眼”的繩上做個記號，并讓測量的人使勁豎直地向上跳后，量出拉出的繩子的長度，應(yīng)用公式W=Gh便可算出。在做這個實驗時，學(xué)生的參與性與探索興趣及學(xué)習(xí)的積極主動性得到了很大的提高。

2. 實驗設(shè)計可培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造精神和實踐能力

實驗設(shè)計本身就是一個綜合運用所學(xué)知識和技能構(gòu)思解決問題的過程，在這個過程中，可以從不同角度、不同層面采用不同方法進行設(shè)計，其中必然蘊涵著對學(xué)生創(chuàng)新精神的培養(yǎng)和訓(xùn)練……。例如：在“測定大氣壓”的實驗中，課本上由于水銀的劇毒而舍去了對大氣壓進行測定的“托里拆利實驗”。如何能讓學(xué)生更具體地掌握這方面的知識呢？我在上這節(jié)課的時候就給學(xué)生布置了一個題目：設(shè)計一個改進“托利拆利實驗”，測定大氣壓強的實驗。結(jié)果學(xué)生設(shè)計出不少的測量方案來。有的建議用水柱代替水銀柱重復(fù)托利拆利實驗，有的建議把皮碗壓在玻璃板上用彈簧秤拉，在拉開的瞬間讀出拉力，并用P=F/S算出大氣壓的值等等。在設(shè)計新的實驗方案的過程中，學(xué)生的創(chuàng)造思維得到了發(fā)揮，解決問題的能力也得到了提高。

3. 實驗設(shè)計能力的培養(yǎng)可以強化學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)

在學(xué)生運用物理知識和技能進行學(xué)習(xí)實驗設(shè)計的過程中，必須對設(shè)計問題的每一個環(huán)節(jié)、每一種方法、步驟細(xì)致的分析和研究，這有助于學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍、實事求是的科學(xué)態(tài)度，提高學(xué)生思維的嚴(yán)密性。例如：在學(xué)到機械效率這章時，書上的實驗是《測滑輪組的機械效率》。做這個實驗時，除了按書上的提示及注意事項做實驗外，還必須弄清楚為何要將繩子末端豎直地勻速上拉，這可使學(xué)生在拓展做《測定斜面的效率》的實驗設(shè)計時，考慮到拉力的速度和方向的細(xì)節(jié)，提高實驗的準(zhǔn)確性及探索問題的嚴(yán)密性。

二、加強教學(xué)實踐，培養(yǎng)學(xué)生物理實驗設(shè)計能力

1. 挖掘教材中，實驗設(shè)計理論知識

教師應(yīng)善于發(fā)現(xiàn)并挖掘教材中的隱含信息，幫助學(xué)生了解和掌握實驗設(shè)計的理論基礎(chǔ)知識，豐富知識點。

在學(xué)完電學(xué)的初步知識后，學(xué)生對電路中的部分電路的短路現(xiàn)象有了一定的認(rèn)識，所謂的部分短路是導(dǎo)線相接的兩點間的電壓為0，則被短路的部分電路沒有電流通過，電燈如果被短路，燈不亮。電壓表如果被短路，指針不動。有的學(xué)生就提出電流表如果被短路呢？是否指針也不動？通過實驗探索，學(xué)生得出由于電流表內(nèi)阻極小，加上導(dǎo)線連接時有接觸電阻，所以不大可能電流表的指針不動。這樣的實驗可讓學(xué)生充分了解探索性實驗的方法及實驗設(shè)計的思想。

2. 補充經(jīng)典實驗，優(yōu)化實驗理論知識

對于書本上的經(jīng)典實驗，不僅要學(xué)生能完全掌握而且還應(yīng)該能靈活應(yīng)用并做適當(dāng)?shù)难a充。例如傳統(tǒng)的測量電阻的方法可用伏安法，還可加個用一個電流表加上一個已知電阻（或者滑動變阻器）的方法，或一個電壓表加上一個已知電阻的方法來測。 這對于學(xué)生進一步了解實驗設(shè)計的原則以及掌握實驗設(shè)計的方法都是十分重要的。

3. 課本實驗的重新設(shè)計

課本實驗的重新設(shè)計可以樹立學(xué)生實驗設(shè)計的信心，克服學(xué)生對實驗設(shè)計方案的思路模糊及存在的畏懼心理。在測定物質(zhì)密度的實驗中，課本實驗只做不溶于水的固體物質(zhì)如：銅塊、鋁塊等物質(zhì)的密度的實驗。能否在做好原實驗的基礎(chǔ)上加上測定生石灰及白糖等物質(zhì)的密度呢？生石灰由于會與水發(fā)生反應(yīng)而不能用排水法測其體積，則可用油代替水。而白糖密度的測定可先做成白糖的飽和溶液，再用排液法測出白糖的體積加以測定。通過對課本實驗的重新設(shè)計能使學(xué)生的視野得到拓寬，思維更為活躍，能力得到培養(yǎng)。

在初中的教學(xué)中對學(xué)生進行早期的物理實驗設(shè)計能力的培養(yǎng)可以進一步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)及實驗思維能力，并且使學(xué)生的創(chuàng)新能力得到極大的提高。最終對實驗設(shè)計的興趣得到質(zhì)的飛躍。

參考文獻

[1] 許壽延.在物理教學(xué)中提高學(xué)生的邏輯思維能力探索M.福建基礎(chǔ)教育研究，2011（05）.