探究中學物理實驗設計

楊水賢

摘 要 物理實驗課是以學生為主體，以實驗為主要教學內(nèi)容的一種物理課型，是培養(yǎng)學生實驗能力和思維能力，發(fā)展學生創(chuàng)造力和實施素質(zhì)教育的主要途徑。因此，教師加強對物理實驗的研究，學會設計實驗，對促進物理教學改革具有深遠的意義。

關鍵詞 探究；中學物理；實驗設計

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1002-7661（2018）07-0139-01

物理實驗課是以學生為主體，以實驗為主要教學內(nèi)容的一種物理課型，是培養(yǎng)學生實驗能力和思維能力，發(fā)展學生創(chuàng)造力和實施素質(zhì)教育的主要途徑。因此，教師加強對物理實驗的研究，學會設計實驗，對促進物理教學改革具有深遠的意義。設計好實驗，應突出以下幾個方面：

一、科學性原則、明確目的

（一）實驗原理的科學性主要指物理原理是否正確，演示實驗的物理現(xiàn)象是否真實、正確地反映了實驗原理。原理的正確性要求不能弄虛作假、制造假象代替真實的物理現(xiàn)象來欺騙學生。實驗的誤差是不可避免的，但決不能把一切不成功的實驗結(jié)果都歸于誤差了事，而是要用正確的原理來解釋誤差。例如，用電壓表、電流表測電阻的實驗中，所測的幾組數(shù)據(jù)不同不僅僅是誤差，還要解釋跟溫度有關。

（二）題目或課題要求測定什么物理量，或要求驗證、探索什么規(guī)律，這是實驗的目的，是實驗設計的出發(fā)點。實驗目的明確后，應用所學知識，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，與哪些物理量有直接的聯(lián)系。教材中某些重要的概念、規(guī)律等通過演示實驗歸納得出，比教師單純地講授更容易使學生接受。所以，我們設計實驗時一定要牢記，設計的實驗一定要重點突出，結(jié)論直接。例如聲音是怎樣產(chǎn)生的？在細線下吊一個小球，小球與音叉靠近并靜止，用小錘輕擊音叉，音叉發(fā)聲，小球就隨之跳動起來，悟出了發(fā)聲有振動，振動可以發(fā)聲的原理。

二、選擇方案、簡便精確

（一）簡便性原則即要求所選方案原理簡單、操作簡便，易量易測，應盡量避免實施那些原理復雜、操作繁瑣和被測量而不易直接測量的實驗方案。只要演示實驗的科學性強，現(xiàn)象明顯，越簡單越好。例如，利用內(nèi)能來做功的實驗，在試管內(nèi)裝些水，用軟木塞塞住，加熱使水沸騰，水蒸氣會把軟木塞沖出。這個實驗，簡單明了，但很能說明問題。

（二）可行性原則實驗方案的實施要安全可靠。可行性是指從儀器制作、器材選擇、實驗條件和操作等各個步驟來保證實驗的成功。常常有這樣的情況，設計的實驗方案是正確的，但是在實驗的實施過程中，由于受到多方面因素的限制而無法成功。例如，靜電實驗的演示一般比較困難，其主要原因是靜電電壓高，使通常情況下的的絕緣體在高壓下變成了導體，因靜電量少，電荷很快就“漏掉”了，特別是天氣潮濕時更容易“漏掉”。所以可以增加這樣一個步驟，做一個簡易烘干箱，用來烘干箱內(nèi)的“濕氣”，里面再放一些靜電器材，如玻璃棒、橡膠棒、毛皮、絲綢、驗電器等，有這樣一個全天候靜電實驗箱，這個實驗受天氣的影響就小多了。

（三）要盡量使結(jié)果明顯。一般地說，觀察明顯、清晰的現(xiàn)象比觀察細微、模糊的現(xiàn)象效果更佳，學生興趣更濃。為了使實驗效果明顯清晰，我們應從這樣幾個方面來考慮：變小為大、變?nèi)鯙閺姟⒆兛鞛槁⒆兊瓰闈狻＠纾瑪U散現(xiàn)象的實驗中滴入紅墨水可將燒杯里的水染為紅色。還有一些實驗現(xiàn)象，發(fā)生在一瞬間，可借助錄像、電腦進行慢放、延時等手段來解決，使實驗結(jié)果更容易觀察、區(qū)分和比較。

三、形象直觀，激發(fā)興趣，聯(lián)系生活

心理學研究表明：注意的指向性和集中性與刺激物的新異性有關，刻板的、千篇一律的習慣性刺激不易引起人們的注意。因此實驗的設計除了考慮以上的三個方面外，還要突出實驗現(xiàn)象的直觀、有趣、聯(lián)系生活。

（一）演示實驗就其自身特點來說，實驗現(xiàn)象首先應直觀形象。現(xiàn)象越直觀，越有利于學生利用直覺思維進行有效學習。

（二）學生都有好奇心理，奇特的物理現(xiàn)象、出乎意料的實驗結(jié)論，都會在不同程度上激發(fā)起學生的求知欲望，從而促使學生更用心地學習。

（三）聯(lián)系學生生活的實驗，會使學生具有“親近感”，學習起來更有效率。例如，很多人碰到過家用電器如風扇、抽油煙機，洗衣機等不轉(zhuǎn)、易燒壞的煩惱。為什么呢？怎樣防范這種現(xiàn)象？有位同學帶這樣的問題進實驗玩了一回電動機，設計做了以下實驗：用電流表測量電動機工作時的電流，在電動機轉(zhuǎn)動時，突然捆住轉(zhuǎn)軸讓它停下來，這時電流表的指針偏轉(zhuǎn)的幅度突然增大，立即斷電觸摸線圈，感覺到很燙。弄明了電動機運轉(zhuǎn)受阻塞時有很大的電流通過線圈容易燒毀電機的道理。

四、要盡量選擇常見、耐用、易制的實驗器材

（一）實驗器材的選擇要從多方面考慮，但首先要取材方便，經(jīng)濟實惠，且為學生所常見。一項試驗，使用的材料越簡單，學生越熟悉，就越能透徹地獲得所驗證的結(jié)果。

（二）在演示實驗時，為了能讓所有學生都清楚地觀察到實驗現(xiàn)象，經(jīng)常會一而再、再而三地重復實驗，故所選的實驗器材一定要經(jīng)得起“考驗”，不能在中途損壞而影響教學的正常進行。

（三）由于購買實驗器材往往需要一定的資金，所以我們提倡教師能夠盡量自制一些實驗器材。例如，影響蒸發(fā)快慢所用的玻璃片，測定物體運動速度快慢所用的木槽等。盡量地做到一物多用，即利用實驗室現(xiàn)有的裝置，進行盡可能多做實驗。

加強實驗教學，在平時的實驗教學過程中，不僅要重視教材上的學生實驗，還要對學生實驗進行多角度、全方位的分析討論，對某些實驗進行改進、變換、重新設計新的實驗方案等。因此，作為中學物理教師必須跟上當前形勢，不斷地探索物理實驗設計思想，豐富自己實驗教學。