注重培養(yǎng)學生的實驗設計能力

江蘇省泰州靖江市劉國鈞中學  陳美

物理教學中實驗是薄弱環(huán)節(jié)，實驗設計更沒有受到重視，學生基本是被動按實驗步驟照方抓藥，或是看實驗和聽實驗，沒有實現(xiàn)在實驗中學生的“主體”地位，要真正提高學生的科學素質(zhì)，必須要學生參于實驗設計，向學生展示科學實驗方法和設計方法，培養(yǎng)實驗設計能力就是培養(yǎng)學生的創(chuàng)造能力。

一、注重滲透實驗設計方法

認識方法是提高能力的基礎，方法是“船”和“橋”，所以實驗教學中應滲透設計方法。

1、實驗儀器的設計方法

在中學實驗中許多儀器設計簡單而巧妙，在教學中應適當介紹實驗儀器的設計思想和巧妙構思，發(fā)掘它的教育功能，提高學生探究的興趣，使學生認識到看似簡單的事物，實含有深刻的物理思想。如電流表、電壓表、歐姆表設計思想是轉換方法：把電流測量轉換為指針的偏轉大小的觀測，電壓，電阻轉換為電流大小的觀測；打點計時器就巧妙地把物體運動的時間和位移通過點轉換記錄在紙帶上。滑動變阻器設計是運用放大方法，滑片移動一小段能改變導線較大長度；螺旋測微器設計思想是將其固定刻度上一個螺距的微小長度，轉換放大為一個周長的可動刻度，通過平動和轉動的轉換，實現(xiàn)了放大觀察和測量。

2、實驗原理的設計方法

中學物理實驗原理設計方法一般有：轉換法、模擬法、比較法、對稱法，近似法、“控制變量”法等，透設計方法就是培養(yǎng)科學的研究方法。如“驗證牛頓第二定律”實驗運用到了“控制變量”的方法，“驗證牛頓第二定律”還運用近似方法，將砂桶重力近似地處理為小車的拉力；“電場中等勢線的描述”是用導電紙上形成的恒定電場模擬靜電場；“觀察雙縫干涉現(xiàn)象”中運用對稱方法，把一束光分成兩束，巧妙獲得相干光源。

3、實驗過程的設計方法

實驗過程必須含有豐富的物理思維方法，能充分展示物理過程，操作步驟，條件控制，應是手、眼、耳、腦并用，以培養(yǎng)操作能力和靈敏觀察力。如“光的折射”演示實驗中，運用比較方法讓學生觀察光在空氣中，光從空氣斜射入水中的物理現(xiàn)象，為了新穎和集中學生注意力運用逆向思維方法改變傳統(tǒng)操作順序，為了充分展示物理情景，水槽里的水是逐漸的注入。

4、實驗數(shù)據(jù)的測量，記錄和處理的設計方法

測量經(jīng)常運用累積方大方法，取平均值方法。如“單擺測重力加速度”中周期的測量運用累積放大方法，再運用求平均值方法得到周期；“碰撞中動量守恒”實驗中，小球落點就是運用盡可能小的圓把所有落點都圈在里面，圓心就是平均位置。數(shù)據(jù)處理設計常用圖表法。圖象法，圖象中的外推方法，如“測電池的電動勢和內(nèi)阻”實驗中，運用圖象法可減小誤差，合理建立坐標系，運用外推方法求電動勢和短路電流Im。

二、增加探索性實驗設計和創(chuàng)造性應用設計

1、注重自制教具設計和啟發(fā)和示范作用

教具制作是教師培養(yǎng)學生創(chuàng)造力的好方法，簡單材料就能制造出實用教具，對學生具有很好的啟迪方法。如在研究電磁鐵的磁場強弱時，往往是通過吸引小鐵釘?shù)亩嗌賮矸从炒艌鰪娙酰�此時我們就啟發(fā)學生，能否制造出測量磁場強弱的儀表。

2、增加探索性實驗和實驗設計

實驗設計就是暴露思維過程，使學生從過程中掌握思維方法，實現(xiàn)學生的“主體”地位，提高了創(chuàng)造能力和發(fā)現(xiàn)能力。如“電磁感應”教學就可以由演示和講授變?yōu)樘剿餍詫W習。由奧斯特實驗引導學生思考，由逆向思維提出磁場能否產(chǎn)生電流，需要什么條件，由學生設計方案，選擇儀器，進行探索實驗。注意啟發(fā)學生運用比較方法和發(fā)散思維探索出產(chǎn)生感生電流的條件。

3、培養(yǎng)應用性設計能力

學習在于應用，教學中根據(jù)教材提出一些實際問題，組織和鼓勵學生構思各種方案，發(fā)揮他們的探索精神和獨創(chuàng)意識來解決實際問題。如在學習“運動快慢的描述”時，引導學生設計速度計，他們一般有運用轉換方法的思路。又如在“自感”學習時，要提出問題，思考怎樣消除自感現(xiàn)象的危害，他們一般的平衡思路是運用雙線繞法。

應用設計，反映了科學和技術的統(tǒng)一，使學生在學習理論知識的同時，受到探索和創(chuàng)造發(fā)明教育，學生學到了“有用的物理”，實現(xiàn)了素質(zhì)的提高。