制定計劃與設(shè)計實驗

科學(xué)探究是新課程標準的一個突出亮點，它既是學(xué)生的學(xué)習(xí)目標，又是重要的學(xué)習(xí)方式之一. “制定計劃與設(shè)計實驗”是科學(xué)探究過程中重要的環(huán)節(jié)，它要求探究者從操作的角度把猜想與假設(shè)具體化、程序化，為科學(xué)探究的具體實施做出規(guī)劃.

一、把握能力要求，制定發(fā)展目標

要達到科學(xué)探究所要求的能力，不能一蹴而就，教師在教學(xué)過程中要善于將能力要求分解成若干可操作的細則，逐漸由探究的“指導(dǎo)性”過渡到學(xué)生的“開放性”.

1. 會說，這是制定計劃與設(shè)計實驗的初級階段，要求有:會說出實驗需要的器材，如要比較兩個人的運動快慢，需要哪些器材呢?會說出實驗的操作過程，如測量人的體溫該怎樣操作呢?會說出實驗的所需的器材、操作過程及要測量的量，如探究串聯(lián)電路中的電流關(guān)系.

2. 會寫，這是制定計劃與設(shè)計實驗的發(fā)展階段，要經(jīng)歷反復(fù)操練，要求有:會寫實驗的操作過程;會記錄實驗的測量數(shù)據(jù);會設(shè)計實驗的數(shù)據(jù)記錄與分析表格;會根據(jù)要求設(shè)計需要考慮影響問題因素的實驗操作方案.

二、根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，實施培養(yǎng)目標

作為科學(xué)探究組成部分的“制定計劃與設(shè)計實驗”，必須要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容靈活掌握，靈活確定是否要“制定計劃與設(shè)計實驗”，制定什么形式、什么內(nèi)容的計劃與方案.

1. 口頭表述

口頭表達就是學(xué)生能提出探究活動的大致思路.是針對學(xué)生在觀察中產(chǎn)生的問題或?qū)栴}的猜測進行討論，形成口頭的解決問題或驗證猜測的方法與大致思路，它的特點是交流方便，容易操作.

2. 書面計劃

“制定計劃與設(shè)計實驗”在學(xué)生實驗中的體現(xiàn)形式就是書面計劃，它要求學(xué)生圍繞探究實驗的主題，從研究的問題、研究的方法和步驟、數(shù)據(jù)的分析與處理等方面制定計劃.對于學(xué)生分組實驗，過去有些學(xué)生課前沒有制定計劃與設(shè)計實驗，進入實驗室后無從下手，以至于快下課了還理不清頭緒，針對這種現(xiàn)象，教師要求學(xué)生在進入實驗室前都要了解實驗內(nèi)容，交流各自對實驗的認識，完成書面的制定計劃或設(shè)計實驗方案，使學(xué)生實驗達到預(yù)期的效果.

電學(xué)實驗是初中階段的重要實驗，它們之間既有關(guān)聯(lián)又各有側(cè)重點.如用電流表測電流是進入電學(xué)學(xué)習(xí)的第一個重要實驗，它既要掌握串并聯(lián)電路的連接，又要學(xué)會電流表的使用，還要測定電路中的一系列數(shù)據(jù)，應(yīng)該花充裕的時間和精力來指導(dǎo)學(xué)生完成制定計劃與設(shè)計實驗的方案.為了使探究順利進行，在學(xué)生進入實驗室前先安排一節(jié)“說課”，將實驗程序分解為說電流表的使用，說串并聯(lián)電路的特點，說電路的連接順序，最后說探究串并聯(lián)電路中電流特點的方案;學(xué)生在此基礎(chǔ)上完成書面的探究方案，這樣進入實驗室后效果明顯不同，以后的電壓表使用及探究電壓特點的方案學(xué)生也積極完成，也為其它電學(xué)實驗鋪平了道路.

3. 設(shè)計實驗

“制定計劃與設(shè)計實驗”研究物理問題，需要考慮影響問題的因素，以便確定觀察、測量對象等事項.具體的物理問題，有的是由多個因素共同造成的，如影響液體的蒸發(fā)快慢就是與液體的溫度、表面積和液面的空氣流動情況等因素有關(guān)，要確認每個自變量的關(guān)系就要控制其它變量的變化.這對于初學(xué)物理的初中學(xué)生來說具有一定的難度，對于教師來說其基本的策略是“引導(dǎo)”.

引導(dǎo)學(xué)生進行案例學(xué)習(xí)，建立控制變量的意識.在學(xué)習(xí)“快與慢”時，教師將學(xué)生帶到操場，先讓甲學(xué)生跑30m，再讓乙學(xué)生跑50m，由學(xué)生指出甲乙兩學(xué)生的運動快慢.學(xué)生之間討論熱烈，方案較多，其中包括兩人同時起跑，跑在前面的快(控制時間)、兩人同時跑50m，先到終點的快(控制路程).教師重點分析這兩種方案，引出當研究的對象與多個量(因素)有關(guān)時，要將其它變量控制為相同或不變，這種方法就叫做控制變量法，在以后的學(xué)習(xí)中要經(jīng)常用到.

通過重現(xiàn)他人已進行過的探究案例，使學(xué)生得到啟示.在學(xué)習(xí)“科學(xué)探究:牛頓第一定律”時，有一個伽利略的理想實驗，即伽利略在慣性原理發(fā)現(xiàn)之前做的斜槽小球?qū)嶒灒褪遣捎昧丝刂谱兞康姆椒ǎ潭ǖ谝恍辈鄣慕嵌龋刂仆|(zhì)量的小球滾到斜槽底端時的速度相同，通過改變第二斜槽的坡度和光滑程度來觀察小球在第二斜槽上運動的距離.在后來學(xué)習(xí)的“動能的大小跟哪些因素有關(guān)”探究實驗時，學(xué)生很容易接受了用斜面和小球來控制變量的思路.

在探究摩擦力、壓強、歐姆定律等實驗時，也要引導(dǎo)學(xué)生對控制變量法的理解和應(yīng)用.

責(zé)任編輯羅峰