注重培養(yǎng)學(xué)生的實驗設(shè)計能力

江蘇省泰州靖江市劉國鈞中學(xué)  陳美

物理教學(xué)中實驗是薄弱環(huán)節(jié)，實驗設(shè)計更沒有受到重視，學(xué)生基本是被動按實驗步驟照方抓藥，或是看實驗和聽實驗，沒有實現(xiàn)在實驗中學(xué)生的“主體”地位，要真正提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)，必須要學(xué)生參于實驗設(shè)計，向?qū)W生展示科學(xué)實驗方法和設(shè)計方法，培養(yǎng)實驗設(shè)計能力就是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力。

一、注重滲透實驗設(shè)計方法

認(rèn)識方法是提高能力的基礎(chǔ)，方法是“船”和“橋”，所以實驗教學(xué)中應(yīng)滲透設(shè)計方法。

1、實驗儀器的設(shè)計方法

在中學(xué)實驗中許多儀器設(shè)計簡單而巧妙，在教學(xué)中應(yīng)適當(dāng)介紹實驗儀器的設(shè)計思想和巧妙構(gòu)思，發(fā)掘它的教育功能，提高學(xué)生探究的興趣，使學(xué)生認(rèn)識到看似簡單的事物，實含有深刻的物理思想。如電流表、電壓表、歐姆表設(shè)計思想是轉(zhuǎn)換方法：把電流測量轉(zhuǎn)換為指針的偏轉(zhuǎn)大小的觀測，電壓，電阻轉(zhuǎn)換為電流大小的觀測；打點計時器就巧妙地把物體運動的時間和位移通過點轉(zhuǎn)換記錄在紙帶上�；瑒幼冏杵髟O(shè)計是運用放大方法，滑片移動一小段能改變導(dǎo)線較大長度；螺旋測微器設(shè)計思想是將其固定刻度上一個螺距的微小長度，轉(zhuǎn)換放大為一個周長的可動刻度，通過平動和轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)了放大觀察和測量。

2、實驗原理的設(shè)計方法

中學(xué)物理實驗原理設(shè)計方法一般有：轉(zhuǎn)換法、模擬法、比較法、對稱法，近似法、“控制變量”法等，透設(shè)計方法就是培養(yǎng)科學(xué)的研究方法。如“驗證牛頓第二定律”實驗運用到了“控制變量”的方法，“驗證牛頓第二定律”還運用近似方法，將砂桶重力近似地處理為小車的拉力；“電場中等勢線的描述”是用導(dǎo)電紙上形成的恒定電場模擬靜電場；“觀察雙縫干涉現(xiàn)象”中運用對稱方法，把一束光分成兩束，巧妙獲得相干光源。

3、實驗過程的設(shè)計方法

實驗過程必須含有豐富的物理思維方法，能充分展示物理過程，操作步驟，條件控制，應(yīng)是手、眼、耳、腦并用，以培養(yǎng)操作能力和靈敏觀察力。如“光的折射”演示實驗中，運用比較方法讓學(xué)生觀察光在空氣中，光從空氣斜射入水中的物理現(xiàn)象，為了新穎和集中學(xué)生注意力運用逆向思維方法改變傳統(tǒng)操作順序，為了充分展示物理情景，水槽里的水是逐漸的注入。

4、實驗數(shù)據(jù)的測量，記錄和處理的設(shè)計方法

測量經(jīng)常運用累積方大方法，取平均值方法。如“單擺測重力加速度”中周期的測量運用累積放大方法，再運用求平均值方法得到周期；“碰撞中動量守恒”實驗中，小球落點就是運用盡可能小的圓把所有落點都圈在里面，圓心就是平均位置。數(shù)據(jù)處理設(shè)計常用圖表法。圖象法，圖象中的外推方法，如“測電池的電動勢和內(nèi)阻”實驗中，運用圖象法可減小誤差，合理建立坐標(biāo)系，運用外推方法求電動勢和短路電流Im。

二、增加探索性實驗設(shè)計和創(chuàng)造性應(yīng)用設(shè)計

1、注重自制教具設(shè)計和啟發(fā)和示范作用

教具制作是教師培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造力的好方法，簡單材料就能制造出實用教具，對學(xué)生具有很好的啟迪方法。如在研究電磁鐵的磁場強弱時，往往是通過吸引小鐵釘?shù)亩嗌賮矸从炒艌鰪娙�，此時我們就啟發(fā)學(xué)生，能否制造出測量磁場強弱的儀表。

2、增加探索性實驗和實驗設(shè)計

實驗設(shè)計就是暴露思維過程，使學(xué)生從過程中掌握思維方法，實現(xiàn)學(xué)生的“主體”地位，提高了創(chuàng)造能力和發(fā)現(xiàn)能力。如“電磁感應(yīng)”教學(xué)就可以由演示和講授變?yōu)樘剿餍詫W(xué)習(xí)。由奧斯特實驗引導(dǎo)學(xué)生思考，由逆向思維提出磁場能否產(chǎn)生電流，需要什么條件，由學(xué)生設(shè)計方案，選擇儀器，進(jìn)行探索實驗。注意啟發(fā)學(xué)生運用比較方法和發(fā)散思維探索出產(chǎn)生感生電流的條件。

3、培養(yǎng)應(yīng)用性設(shè)計能力

學(xué)習(xí)在于應(yīng)用，教學(xué)中根據(jù)教材提出一些實際問題，組織和鼓勵學(xué)生構(gòu)思各種方案，發(fā)揮他們的探索精神和獨創(chuàng)意識來解決實際問題。如在學(xué)習(xí)“運動快慢的描述”時，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計速度計，他們一般有運用轉(zhuǎn)換方法的思路。又如在“自感”學(xué)習(xí)時，要提出問題，思考怎樣消除自感現(xiàn)象的危害，他們一般的平衡思路是運用雙線繞法。

應(yīng)用設(shè)計，反映了科學(xué)和技術(shù)的統(tǒng)一，使學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識的同時，受到探索和創(chuàng)造發(fā)明教育，學(xué)生學(xué)到了“有用的物理”，實現(xiàn)了素質(zhì)的提高。