高中物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)教學(xué)的基本方法初探

劉強(qiáng)

【摘要】為了更好地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)與創(chuàng)新能力，教師需要在教學(xué)中設(shè)計(jì)創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)。這要求教師提高自身的知識(shí)儲(chǔ)量，培養(yǎng)自身的創(chuàng)新意識(shí)，掌握一定的創(chuàng)新方法。缺點(diǎn)列舉法、希望點(diǎn)列舉法、信息交合法等創(chuàng)新技法可為物理實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新性設(shè)計(jì)提供廣闊的思路，但不應(yīng)忘記創(chuàng)新性設(shè)計(jì)的目的——為教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)服務(wù)。同時(shí)，安全性、科學(xué)性、實(shí)用性、適用性等原則仍是物理創(chuàng)新性設(shè)計(jì)時(shí)所要考慮的最基本原則。

【關(guān)鍵詞】高中 ?物理實(shí)驗(yàn) ?設(shè)計(jì)教學(xué) ?方法

【中圖分類號(hào)】G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2018）41-0167-01

物理學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，而我們目前的物理教學(xué)，基本上是停留在關(guān)于物理學(xué)的知識(shí)系統(tǒng)的歸納和理論體系的闡述上，就連物理實(shí)驗(yàn)本身的教學(xué)，也是按教材的分析按部就班地進(jìn)行純理論的講解。其弊端是顯而易見的，如果考查的實(shí)驗(yàn)不是教材所限的實(shí)驗(yàn)?zāi)兀?/p>

1.高中物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)教學(xué)的必要性

測(cè)定陶瓷管上均勻電阻膜的厚度，就屬于設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)。由于題目給出了全部實(shí)驗(yàn)器材和所有相關(guān)量，使實(shí)驗(yàn)定位在電阻或電阻率的測(cè)定上，又大大降低了實(shí)驗(yàn)難度，只屬于局部設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)。

1.1從小處著眼，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)教學(xué)

高中物理《考試說明》中要求“會(huì)用在這些實(shí)驗(yàn)中學(xué)過的實(shí)驗(yàn)方法”，也為實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的考查在全國(guó)的推廣提供了可能，因此要從小處著眼，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)教學(xué)。

1.2從大處著眼，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)教學(xué)

著名核物理學(xué)家錢三強(qiáng)先生在為郭奕玲、沈慧君編著的《物理學(xué)史》所作的序中，曾嚴(yán)厲指出：“今天我們科學(xué)界有一個(gè)弱點(diǎn)，這就是思想不很活潑，這也許跟大家過去受的教育有一定關(guān)系……”我們常常教育學(xué)生“應(yīng)該……”“必須……”實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的教學(xué)，正是活躍思想，培養(yǎng)能力的一種好方法，授以實(shí)驗(yàn)的基本方法，讓學(xué)生自己去考慮有哪些可能的做法，自己會(huì)怎么做。

2.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本方法

2.1明確目的，廣泛聯(lián)系

要求測(cè)定什么物理量，或要求驗(yàn)證、探索什么規(guī)律，這是實(shí)驗(yàn)的目的，是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)?zāi)康拿鞔_后，應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，廣泛聯(lián)系，看看該物理量或物理規(guī)律在哪些內(nèi)容中出現(xiàn)過，與哪些物理現(xiàn)象有關(guān)，與哪些物理量有直接的聯(lián)系。舉例來說，要測(cè)定地球表面附近的重力加速度，我們就應(yīng)檢索：在所學(xué)知識(shí)范圍內(nèi)，哪些內(nèi)容涉及到重力加速度，它與其他物理量有何定量關(guān)系，并一一羅列出來：

（1）在靜力學(xué)中，靜止物體對(duì)豎直懸繩的拉力或?qū)λ街С治锏膲毫Υ笮【偷扔谥亓Γ亓铀俣萭可測(cè)定。（2）在超重或失重（但不完全失重）系統(tǒng)中，重力加速度g可測(cè)定。（3）在運(yùn)動(dòng)學(xué)中，物體從光滑斜面上由靜止下滑，重力加速度g也可測(cè)定。（4）在運(yùn)動(dòng)學(xué)中，物體從粗糙斜面上由靜止下滑，則重力加速度g也可測(cè)定。（5）用重力加速度測(cè)定儀測(cè)定。

2.2選擇方案，簡(jiǎn)便精確

對(duì)于每一個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，都可能存在多條思路、多種方案。教材中關(guān)于某個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)的實(shí)驗(yàn)方案，也只是眾多方案中的一種，而且不一定是最好的一種，而只是較可行的一種。

2.3依據(jù)方案，選定器材

在“用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中，是利用單擺裝置來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的，故需鐵架臺(tái)、細(xì)線和擺球等來組裝單擺。周期需用秒表測(cè)定;擺長(zhǎng)l是從懸點(diǎn)到擺球中心的距離，因此需用米尺和游標(biāo)卡尺分別測(cè)定擺線長(zhǎng)度l和擺球直徑d。從實(shí)驗(yàn)原理表達(dá)式可以看出，實(shí)驗(yàn)與擺球質(zhì)量無關(guān)，故毋需使用天平。

2.4擬定步驟，合理有序

在“利用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中。l和T分別為單擺的擺長(zhǎng)和單擺做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的周期。因此應(yīng)先組裝單擺，再測(cè)定擺長(zhǎng)，最后讓單擺做簡(jiǎn)諧振動(dòng)，測(cè)定周期T。根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算出重力加速度g的值。

3.加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)方法的指導(dǎo)

學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)，可能由于某種好奇的驅(qū)使，一時(shí)忘卻了實(shí)驗(yàn)的目的;或者由于一個(gè)實(shí)驗(yàn)的成功體驗(yàn)，而將注意集中在這個(gè)實(shí)驗(yàn)，不再進(jìn)行下面實(shí)驗(yàn)，或許實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象出現(xiàn)后，沒有去認(rèn)真思考等，這樣學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果就得不到交流與評(píng)價(jià)，也就很難發(fā)現(xiàn)問題，得出更準(zhǔn)確的結(jié)論。所以，教師在實(shí)驗(yàn)課中必須要求學(xué)生做到“動(dòng)”、“靜”有序，“動(dòng)中求靜、靜中求動(dòng)”。如《摩擦力》一節(jié)中，在研究摩擦力大小與哪些因素有關(guān)，與哪些因素?zé)o關(guān)時(shí)，老師放手讓學(xué)生自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，并在實(shí)驗(yàn)中教師針對(duì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中存在的問題，給予適當(dāng)?shù)摹皩?dǎo)”、“點(diǎn)”、“撥”，引導(dǎo)學(xué)生在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上繼續(xù)深入探究。

總而言之，要改善中學(xué)物理教學(xué)現(xiàn)狀，培養(yǎng)思想活躍、有創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力的跨世紀(jì)人才，即需中學(xué)教育工作者的切實(shí)努力，也需全國(guó)高考的積極正確導(dǎo)向。

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