淺談初中學生物理實驗設計能力的培養

陳可挺

【摘 要】 培養學生的實驗設計能力是培養學生實驗能力的最高層次，通過對課本實驗的重新設計能使學生的視野得到拓寬，思維更為活躍，能力得到培養，初中的教學中對學生進行早期的物理實驗設計能力的培養可以進一步培養學生的科學素質及實驗思維能力，并且使學生的創新能力得到極大的提高。

【關鍵詞】 物理實驗 ?科學素質 ?探索

一、初中物理實驗設計的特點和作用

培養學生的實驗設計能力是培養學生實驗能力的最高層次，也是學生在實驗研究中能否實現實驗目的的重要保證和具體的操作指南，其本身具有較強的綜合性、創造性和靈活性等特點。學生在進行物理實驗設計時，必須以一定的知識和實驗技能為基礎，不墨守陳規，要新穎巧妙地設計出解決問題的途徑和方法。并且能根據不同的實驗條件設計出不同的方案，即使在相同的條件下，也能進行不同的設計。

學生設計能力的培養作用是：

1. 可以激發學生的探索興趣

學生根據所學的物理知識和實驗技巧獨立地或在老師指導下設計出實驗方案，在付諸實施并解決問題時，會產生成功的喜悅，會激發出一種對知識進行學習的深層次的動力，并上升到研究實驗的興趣。例如在上完初二“功”的一節內容后，我便提出，能否設計一個實驗，測出每個學生“提高”自己最多能做多少功？學生接到題目便一下子興奮起來，想了很多方法，最后群策群力地總結出一個“最佳”方案：取一條足夠長的繩，一段系于腰間，一端通過“羊眼”垂于地下，并在通過“羊眼”的繩上做個記號，并讓測量的人使勁豎直地向上跳后，量出拉出的繩子的長度，應用公式W=Gh便可算出。在做這個實驗時，學生的參與性與探索興趣及學習的積極主動性得到了很大的提高。

2. 實驗設計可培養學生的創造精神和實踐能力

實驗設計本身就是一個綜合運用所學知識和技能構思解決問題的過程，在這個過程中，可以從不同角度、不同層面采用不同方法進行設計，其中必然蘊涵著對學生創新精神的培養和訓練……。例如：在“測定大氣壓”的實驗中，課本上由于水銀的劇毒而舍去了對大氣壓進行測定的“托里拆利實驗”。如何能讓學生更具體地掌握這方面的知識呢？我在上這節課的時候就給學生布置了一個題目：設計一個改進“托利拆利實驗”，測定大氣壓強的實驗。結果學生設計出不少的測量方案來。有的建議用水柱代替水銀柱重復托利拆利實驗，有的建議把皮碗壓在玻璃板上用彈簧秤拉，在拉開的瞬間讀出拉力，并用P=F/S算出大氣壓的值等等。在設計新的實驗方案的過程中，學生的創造思維得到了發揮，解決問題的能力也得到了提高。

3. 實驗設計能力的培養可以強化學生的科學素質

在學生運用物理知識和技能進行學習實驗設計的過程中，必須對設計問題的每一個環節、每一種方法、步驟細致的分析和研究，這有助于學生嚴肅認真、一絲不茍、實事求是的科學態度，提高學生思維的嚴密性。例如：在學到機械效率這章時，書上的實驗是《測滑輪組的機械效率》。做這個實驗時，除了按書上的提示及注意事項做實驗外，還必須弄清楚為何要將繩子末端豎直地勻速上拉，這可使學生在拓展做《測定斜面的效率》的實驗設計時，考慮到拉力的速度和方向的細節，提高實驗的準確性及探索問題的嚴密性。

二、加強教學實踐，培養學生物理實驗設計能力

1. 挖掘教材中，實驗設計理論知識

教師應善于發現并挖掘教材中的隱含信息，幫助學生了解和掌握實驗設計的理論基礎知識，豐富知識點。

在學完電學的初步知識后，學生對電路中的部分電路的短路現象有了一定的認識，所謂的部分短路是導線相接的兩點間的電壓為0，則被短路的部分電路沒有電流通過，電燈如果被短路，燈不亮。電壓表如果被短路，指針不動。有的學生就提出電流表如果被短路呢？是否指針也不動？通過實驗探索，學生得出由于電流表內阻極小，加上導線連接時有接觸電阻，所以不大可能電流表的指針不動。這樣的實驗可讓學生充分了解探索性實驗的方法及實驗設計的思想。

2. 補充經典實驗，優化實驗理論知識

對于書本上的經典實驗，不僅要學生能完全掌握而且還應該能靈活應用并做適當的補充。例如傳統的測量電阻的方法可用伏安法，還可加個用一個電流表加上一個已知電阻（或者滑動變阻器）的方法，或一個電壓表加上一個已知電阻的方法來測。 這對于學生進一步了解實驗設計的原則以及掌握實驗設計的方法都是十分重要的。

3. 課本實驗的重新設計

課本實驗的重新設計可以樹立學生實驗設計的信心，克服學生對實驗設計方案的思路模糊及存在的畏懼心理。在測定物質密度的實驗中，課本實驗只做不溶于水的固體物質如：銅塊、鋁塊等物質的密度的實驗。能否在做好原實驗的基礎上加上測定生石灰及白糖等物質的密度呢？生石灰由于會與水發生反應而不能用排水法測其體積，則可用油代替水。而白糖密度的測定可先做成白糖的飽和溶液，再用排液法測出白糖的體積加以測定。通過對課本實驗的重新設計能使學生的視野得到拓寬，思維更為活躍，能力得到培養。

在初中的教學中對學生進行早期的物理實驗設計能力的培養可以進一步培養學生的科學素質及實驗思維能力，并且使學生的創新能力得到極大的提高。最終對實驗設計的興趣得到質的飛躍。

參考文獻

[1] 許壽延.在物理教學中提高學生的邏輯思維能力探索M.福建基礎教育研究，2011（05）.