注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力

江蘇省泰州靖江市劉國(guó)鈞中學(xué)  陳美

物理教學(xué)中實(shí)驗(yàn)是薄弱環(huán)節(jié)，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)更沒(méi)有受到重視，學(xué)生基本是被動(dòng)按實(shí)驗(yàn)步驟照方抓藥，或是看實(shí)驗(yàn)和聽(tīng)實(shí)驗(yàn)，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，向?qū)W生展示科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法和設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力就是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力。

一、注重滲透實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法

認(rèn)識(shí)方法是提高能力的基礎(chǔ)，方法是“船”和“橋”，所以實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)滲透設(shè)計(jì)方法。

1、實(shí)驗(yàn)儀器的設(shè)計(jì)方法

在中學(xué)實(shí)驗(yàn)中許多儀器設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單而巧妙，在教學(xué)中應(yīng)適當(dāng)介紹實(shí)驗(yàn)儀器的設(shè)計(jì)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(shí)到看似簡(jiǎn)單的事物，實(shí)含有深刻的物理思想。如電流表、電壓表、歐姆表設(shè)計(jì)思想是轉(zhuǎn)換方法：把電流測(cè)量轉(zhuǎn)換為指針的偏轉(zhuǎn)大小的觀測(cè)，電壓，電阻轉(zhuǎn)換為電流大小的觀測(cè)；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就巧妙地把物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和位移通過(guò)點(diǎn)轉(zhuǎn)換記錄在紙帶上�；瑒�(dòng)變阻器設(shè)計(jì)是運(yùn)用放大方法，滑片移動(dòng)一小段能改變導(dǎo)線較大長(zhǎng)度；螺旋測(cè)微器設(shè)計(jì)思想是將其固定刻度上一個(gè)螺距的微小長(zhǎng)度，轉(zhuǎn)換放大為一個(gè)周長(zhǎng)的可動(dòng)刻度，通過(guò)平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)了放大觀察和測(cè)量。

2、實(shí)驗(yàn)原理的設(shè)計(jì)方法

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

3、實(shí)驗(yàn)過(guò)程的設(shè)計(jì)方法

實(shí)驗(yàn)過(guò)程必須含有豐富的物理思維方法，能充分展示物理過(guò)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(shí)驗(yàn)中，運(yùn)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(yùn)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)量，記錄和處理的設(shè)計(jì)方法

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

二、增加探索性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和創(chuàng)造性應(yīng)用設(shè)計(jì)

1、注重自制教具設(shè)計(jì)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(jiǎn)單材料就能制造出實(shí)用教具，對(duì)學(xué)生具有很好的啟迪方法。如在研究電磁鐵的磁場(chǎng)強(qiáng)弱時(shí)，往往是通過(guò)吸引小鐵釘?shù)亩嗌賮?lái)反映磁場(chǎng)強(qiáng)弱，此時(shí)我們就啟發(fā)學(xué)生，能否制造出測(cè)量磁場(chǎng)強(qiáng)弱的儀表。

2、增加探索性實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)就是暴露思維過(guò)程，使學(xué)生從過(guò)程中掌握思維方法，實(shí)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(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生思考，由逆向思維提出磁場(chǎng)能否產(chǎn)生電流，需要什么條件，由學(xué)生設(shè)計(jì)方案，選擇儀器，進(jìn)行探索實(shí)驗(yàn)。注意啟發(fā)學(xué)生運(yùn)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(jì)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(shí)際問(wèn)題，組織和鼓勵(lì)學(xué)生構(gòu)思各種方案，發(fā)揮他們的探索精神和獨(dú)創(chuàng)意識(shí)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題。如在學(xué)習(xí)“運(yùn)動(dòng)快慢的描述”時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)速度計(jì)，他們一般有運(yùn)用轉(zhuǎn)換方法的思路。又如在“自感”學(xué)習(xí)時(shí)，要提出問(wèn)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(yùn)用雙線繞法。

應(yīng)用設(shè)計(jì)，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(shí)的同時(shí)，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(shí)現(xiàn)了素質(zhì)的提高。