芻議高中物理電學實驗設計

李旭航

哈爾濱市省實驗中學

芻議高中物理電學實驗設計

李旭航

哈爾濱市省實驗中學

物理學，一門源遠流長的自然學科，不僅推動著人類文明化進程，而且對人類創(chuàng)新性思維的發(fā)展起引導作用。從宏觀上分析，物理是一門描述物質運動基本規(guī)律的自然學科；從微觀上講，物理是一門以完備的實驗操作水平為基礎，精細入微的觀察力為依托的數(shù)理性、實驗性學科，其科學理論的形成及發(fā)展均離不開實驗。而高中物理電學不僅是物理電學的重要組成，同時也是高考的必考內容。電學實驗作為高中物理電學不可或缺的一部分，是培養(yǎng)學生物理學習積極性、觀察力及空間思維的切入點。筆者從電學實驗設計思想、原則及如何提升實驗教學水平三個維度論述，力求為提升高中物理電學實驗設計能力、增強學生求知欲提出淺薄見解。

設計思想；設計原則；教學提升

眾所周知，百年大計，教育為先。教育是一個國家興旺發(fā)達的基石。課程標準的不斷更新，教育理念的深刻變革，推動教育不斷從應試教育向素質教育轉變。傳統(tǒng)高中物理電學實驗教學，對實驗的重要性認識不足，多流于形式，缺乏實驗的探究、互動的教學活動。在新課標指引下，物理實驗教學從“怎么做”向“為什么這么做”過渡，引導學生理解實驗設計理念及方法，重在培養(yǎng)學生的分析能力、概括總結能力及語言表達能力。本文從電學實驗設計思想、原則及如何提升實驗教學水平三個維度論述，力求為提升高中物理電學實驗設計能力、增強學生求知欲提出淺薄見解。

一、實驗設計思想是實驗設計的核心

設計是實驗設計的核心，是開展實驗的理論支撐。實驗原理和實驗方案是實驗設計優(yōu)先考慮的兩個點。二者既相互獨立又緊密聯(lián)系。依據實驗室現(xiàn)有儀器及對實驗的要求，參考各類實驗思想，挑選適宜的實驗方法和測量方法，方可遵循實驗原理設計出細致精巧、滿足標準的實驗，為獲取準確的、有價值的實驗成果提供理論保障。[1]

在眾多實驗思想中，最常用也最基本的思想便是比較思想。物理實驗中，經常要對物理量進行測定，此時就需要先選定標準物理量，并將比較系統(tǒng)及比較環(huán)境調整至最佳，最后同待測物理量進行比對。

在實際的實驗設計中，經常會面對一些直接精確測量的物理量，此時我們可以融合各類實驗思想，比如運用其他物理量進行等效替換，或用幾個基礎量進行計算求得等方法探究解決問題的思路。

二、電學實驗設計的基本原則

就高中物理電學實驗設計的基本原則，眾說紛紜，但萬變不離其宗，總結為如下四方面：

1.安全性原則是保障。電學實驗過程中，時刻防范由于試驗器選擇不當、電路選擇不正確而導致實驗人員遭受電擊、儀器損害的嚴重后果。對于電學實驗而言，人身安全和實驗器材安全，才是電學實驗能夠成功的基本保障。

2.精確性原則是目的。毋庸置疑，精確、有價值的實驗成果，是電學實驗追求的最終目的。極小的實驗誤差、超高實驗精度的實現(xiàn)，離不開優(yōu)質的實驗器材和科學規(guī)范的實驗思想的支撐。

3.方便性原則是理想。以安全性、適用性為基礎，在確保實驗順利完成的條件下，要采用簡潔易行的實驗操作方法。例如互動變阻器阻值大小的選擇；控制電路（限流和分壓接法）的選擇；[2]在缺少適用器材時，可在習得實驗器材原理之后，進行自制簡易測量工具和電路，如電流表與電阻組合來測量大量程或替代電壓表，調節(jié)電路測電源電阻等，在補充器材同時實現(xiàn)更精確測量；如無法高精度實驗，應選擇在誤差允許范圍內估讀，并進行誤差分析，或尋求更優(yōu)、更精確方案。

4.經濟性原則。在制定實驗方案時，要有節(jié)約材料和能源的意識，盡可能地節(jié)約能量和實驗設備，使電學實驗實現(xiàn)低成本高價值。

三、探究提升高中物理電學實驗設計的方法

素質教育、能力教育培養(yǎng)成為當下教育理念的核心思想。高中物理課改標準明確指出：變革教學方式，融入藝術教學，以興趣為出發(fā)點，借助現(xiàn)代教育手段，從而革新高中物理教學方式。如何在教學過程中引導學生理清實驗設計思想，明確實驗設計原則，充分掌握電路的特征并且明確實驗器材選擇呢？如何培養(yǎng)高中生電學實驗設計的能力呢？大致可從如下幾方面著手。

1.興趣，引領學生步入實驗設計殿堂。是激發(fā)求知欲的源泉，可使不喜歡變?yōu)橄矚g，低效轉變?yōu)楦咝АＲ虼耍ぐl(fā)學習興趣是開啟高效學習的金鑰匙。電學實驗教學，同樣要求教師創(chuàng)設精彩紛呈的情境，不落窠臼的導入新課。從而激發(fā)學生的求知欲望。

2.確定實驗目的。雖然器材選擇、測量電路的選擇及控制電路的選擇，是實驗設計中的重中之重。而端正的實驗態(tài)度，明確的實驗目的，是影響電學實驗設計成敗的關鍵因素。明確的實驗目的，可以在學生頭腦中形成“怎么做—為什么做—學習目的”的實驗思路。唯有如此，學生在實驗過程中方可做到心中有數(shù)，不僅熟練的完成實驗操作，還可以深入細致的觀察實驗現(xiàn)象，從而得出有價值的實驗結論。

3.培養(yǎng)整理數(shù)據和分析數(shù)據的能力。實驗過程中，教師要及時引導學生讀取和記錄實驗數(shù)據，并以直觀簡潔的方法呈現(xiàn)數(shù)據背后的規(guī)律，如表格、表達式、圖像等方式，依據已有知識，及時對實驗數(shù)據進行分析，并利用發(fā)散性思維，對實驗現(xiàn)象進行解釋說明。

4.以實際操作為出發(fā)點，培養(yǎng)學生創(chuàng)造力。電學實驗講授后，教師可以點撥學生對課本中的演示實驗進行實際操作，不僅可以熟悉各種實驗設備，而且可以用實驗驗證物理理論，提升對物理電學的認知力。針對能力強的學生，教師引導學生設計類型實驗，書寫實驗設計方案，并對其不當之處加以糾正，以避免同類問題再次發(fā)生，對學生思想方法加以總結，鼓勵學生創(chuàng)新之處，從而提升學生在物理電學方面的創(chuàng)新意識與興趣。

四、結語

綜上所述，物理電學是物理學習中的重要組成部分，電學能力是學生解決日常生活難題的重要基礎。在學習中，要樹立科學意識，從小處著手，多觀察、勤思；多動手動腦，理論與實踐結合，為從根本上學好物理電學提供保障。

[1]劉添義.高中物理電學實驗設計芻議.廣東教育教研，2008第12期

[2]何善亮.高中物理電學實驗設計的思想、原則和方法.實驗教學與儀器，2002

李旭航（1999-），男，漢族，黑龍江省哈爾濱市人，高中學歷，研究方向：物理方向。