如何制定計劃與設計實驗方案

王力平

制定計劃與設計實驗方案是探究過程中不可缺少的重要環節。它承上啟下。決定著猜想與假設能否得到驗證。對制定計劃與設計實驗方案。課標要求是：①明確探究目的和已有條件。經歷制定計劃與設計實驗的過程。②嘗試選擇科學探究的方法及所需要的器材。③嘗試考慮影響問題的主要因素。有控制變量的初步意識。④認識制定計劃與設計實驗在科學探究中的作用。

制定計劃與設計實驗方案是從操作的角度把探究猜想與假設具體化、程序化。這個環節具有較強的創造性。并且直接影響著探究的結果。在具體設計實驗方案時。同學們要注意以下幾點：一是要明確實驗目的，設計的方案要與猜想緊密相連。并且能夠驗證猜想是否正確。二是要選擇合適的研究方法。一般常用的方法有控制變量法、轉換法、現象或數據歸納法等。三是要根據需要列出實驗器材。設計實驗步驟和記錄表格等。

如設計實驗方案驗證猜想“蠟燭燃燒時外焰溫度是最高的”時。可設計為把一根火柴迅速平放在火焰中。約1s后取出?？茨囊徊糠肿钕缺粺埂Ｓ捎谑且桓鸩裱杆倨椒旁诨鹧嬷?s。實際上相當于控制了材料和時間兩個變量，同時注意了語言的準確表達，以此確定火焰溫度最高的地方。

例 小王同學最喜愛的玩具是叔叔送給他的三個大小、形狀完全相同的凸透鏡，分別由玻璃、水晶、塑料制成。現在小王想要探究凸透鏡的焦距與制作材料是否有關。請你幫他設計這次探究的全過程，完成如下工作：

（1）列出這次探究所用的器材。

（2）寫出探究的步驟。

（3）設計出實驗數據記錄表格。

f4）寫出你在這次探究過程中運用的一種主要的研究方法。

分析：該類題目一般要求同學們通過設計實驗方案來得出一定的結論。解這類題需明確要考查的知識，合理運用器材，設計出探究的方案。由于題目中已經告訴我們三個凸透鏡大小、形狀完全相同，只有材料不同。所以考慮使用控制變量法。實際上。我們只要測定三個凸透鏡的焦距就可以了。根據我們所學知識。測定焦距一般用平行光源法。同時。為了實驗便于操作，一定要事先設計好記錄實驗數據的表格。這樣做的好處是：一是可以明確在實驗中需要記錄哪些數據。避免設計方案中的缺陷。造成實驗結束后數據不全，沒辦法得出結論；二是便于對照表格中的數據。看能否驗證或推理出猜想和假設的結論。

參考答案：（1）探究器材：白紙、刻度尺、平行光源、三種透鏡。

（2）探究步驟：a.用平行光分別正對凸透鏡照射。測出它們的焦距。并做好記錄。

b.比較三種凸透鏡的焦距大小。

c.討論。若焦距不相同。則凸透鏡的焦距與制作材料有關；若相同，則與制作材料無關。

（3）實驗數據記錄表格如表1。

（4）研究方法：控制變量法。

牛刀小試：

小月和小明看見一個橢圓形的金魚缸里一條金魚正在歡快地游動。他們走近并用手拍了一下金魚缸。金魚馬上被嚇跑了。小月認為是拍魚缸的聲音把金魚嚇跑的。小明認為是金魚看到人的手勢被嚇跑的。你認為金魚被嚇跑的原因是什么？請說出你的觀點并設計實驗方案證明你的觀點。

參考答案：猜想：金魚是被拍魚缸的聲音嚇跑的。

實驗器材：養有金魚的金魚缸一個。

實驗方案：①先將手慢慢靠近魚缸內魚的頭部，變換手勢，但手不要碰觸魚缸壁。觀察魚的反應。②用毛巾遮住魚缸的一側。用手在魚缸被毛巾遮住處輕輕敲打魚缸。觀察魚的反應。③如果前者無反應，后者有反應。則證明猜想是正確的。

責任編輯 程哲