加強實驗設計教學

張家提

摘 要：創新教育的目的就是培養學生的創新意識、創新精神和創新能力，這是創新教育的核心。而讓學生設計并評價簡單的實驗方案不失為一種有效方法。

關鍵詞：實驗；設計；創新

什么是實驗設計？依據實驗目的、實驗原理確定實驗步驟、選擇適當的儀器的過程叫實驗設計。在物理教學過程中，要求學生設計多種簡單的實驗方案，引導學生運用已有知識，積極主動地思考，從設計實驗方案的學習中深化和創新新的知識，對學生進行多種思維方法的訓練，可以顯著提高學生的綜合素質和創新能力。以下通過典型課例對此問題作一些探討。

滬科版九年制義務教育九年級教科書物理第十二章第四節“熱機效率和環境保護”一節的課時安排是：首先根據課本圖12-26直接引出熱值的概念，再根據熱值的意義總結出燃料完全燃燒放出熱量的公式，接著進行熱量的計算，最后是熱機效率。而我在帶領學生學習這一節時，沒有按照課本原有的編排，而是采用探究式的教學方式。

讓學生根據課本圖12-26所提供的信息，結合日常生活中相關的實例提出一個從物理學角度可以探究的問題。我們屬于農村學校，學生幾乎全部為農村孩子，日常生活現象認識非常豐富，學生說出了許多有關燃料燃燒的現象，我大致把這些現象歸納為這樣幾類：

用近5 kg的草柴只能做一家三口的飯；

用1 kg的煤球不僅可以做一家三口的飯，還可以炒兩個菜；

用0.2 kg的液化石油氣不但可以做一家三口的飯，還可以炒六個菜。

由以上現象讓學生從中提出一個可以研究的問題。由于學生對此類問題有所認識，（由于在前面我們已經探究過類似的問題：探究物體吸收熱量的多少與哪些因素有關？）學生知道從哪兒入手來提出問題。經過討論、分析，多數學生將問題歸結為：影響燃料燃燒放出熱量多少的因素有哪些？

問題已提出，可對問題的猜想卻成了一個難題。經過學生近20分鐘的討論、分析、歸納，學生將問題的猜想集中于影響燃料燃燒放出熱量多少的因素有：燃料的質量、燃料的種類。可猜想結果畢竟不夠充分。我提示到：同學們，你們有沒有發現這樣一種現象，你奶奶在燒火做飯時，當飯快熟的時候，你奶奶會怎么做呢？學生進行了幾分鐘激烈的討論、爭辯，仍無法統一認識。我看學生實際上是意思明白，就是表達不出，我又引導到實際是燃料燃燒程度問題，到此，對問題的猜想基本上結束，最終的結論是：影響燃料燃燒放出熱量多少的因素可能與燃料的質量、燃料的種類及燃料燃燒程度有關。且強調猜想結論中一定要加入可能一詞讓學生討論其原因，當然，問題很易解決，因為畢竟為猜想，到底是不是有關、是什么關系，我們并不知道，所以，只有加上可能一詞。

我問到：想去掉可能一詞怎么辦？學生當然知道進行實驗，且知道由于是研究一個量與幾個量間的關系，要運用控制變量法、對比實驗法等實驗方法。

問題自然到了對實驗的設計上了，學生對實驗的設計非常的順利。

學生對自己能正確運用控制變量法等實驗方法設計出一個陌生的實驗特別滿意。這時，我反問：“同學們，燃料的種類易于辨認，燃料的質量可以用天平來稱量，那燃料燃燒放出熱量的多少該如何體現呢？燃料燃燒程度又該如何控制呢？”

問題的提出頓時使一個活躍的課堂變得鴉雀無聲。看著學生皺著眉、咬著筆、緊握著拳頭的樣子，我真有點既高興又心疼。

……

在全國如火如荼的強力推進新課程、全面實施素質教育、創新教育的今天，教師作為其中的重要一環，一定要加強實驗教學，特別是實驗設計教學，盡可能地創造條件讓學生多做實驗，盡可能把課本上的驗證性實驗、常規型實驗設計成探究性實驗、開放型實驗，充分調動學生的思維，培養學生素質，不斷提高學生的實踐能力和創新能力。