浅谈中学生物理实验设计能力的培养

郑行春

摘 要：物理实验设计能力的培养是新课程目标的需要，物理新课程目标就是提高学生的科学素养，而科学探究学习方式是提高学生科学素养的一种重要而有效的途径。科学探究包含提出问题、猜想与假设、设计实验和制定计划、进行实验、分析论证、评估、交流与合作。实验设计能力的培养是学生创新思维发展的需要，是提高学生的科学素养重中之重。本人从物理实验设计能力培养的意义和方法两方面展开论述了该论文。参考了多方面的资料，理论联系实际充分阐述了该论点。

关键词：设计能力

物理是一门以实验为基础的学科，每一个物理实验的完成能更具体、更形象地展示物理知识的形成和发展过程，为学生学习提供丰富的感性材料，为学生掌握和理解物理概念、物理规律打下扎实的基础，所以很多教师特别注重对学生的动手能力培养，却忽视了科学探究过程中一个尤为重要的环节培养：学生实验方案设计能力的培养。导致许多学生在实验探究过程中存在拿来主义思想，照着课本或老师的方案去动手实验。这样就不利于学生科学创新思维发展的培养，也不利于新课程目标培养的需求，对此本人在平时的物理教学中，对物理实验设计能力的培养谈谈一些看法。

一、物理实验设计能力培养的意义

物理实验设计能力的培养是新课程目标的需要，物理新课程目标就是提高学生的科学素养，而科学探究学习方式是提高学生科学素养的一种重要而有效的途径。科学探究包含提出问题、猜想与假设、设计实验和制定计划、进行实验、分析论证、评估、交流与合作。实验设计能力的培养是学生创新思维发展的需要，是提高学生的科学素养重中之重。

如在测量铁 块密度实验中，我放弃原有以教师主导讲实验的方法，尝试着营造成目标明确、结构合理、条理清晰的完美课堂。放弃向学生讲解实验原理、实验方法以及实验步骤，放弃学生按教师指导方案进行实验，引导学生课外思考并独立完成实验方案设计，让学生带着有准备、有目的地进入实验室。通过这样我培养了学生独立探究和勇于创新的能力。再如测量小灯泡电功率的实验，是很值得让学生探究掌握的实验，学生在通过实验设计过程，首先要掌握基本物理实验方法和技巧，然后再充分运用所学知识，对实验进行分析设计，不断探索出创新的实验方案。另外，在设计实验中还涉及器材和仪器的选择，这些都有效地提高了学生的思维和综合能力。

通过一个个设计性实验的展开，我们培养了学生独立思考、勇于创新的精神，也使学生在分析问题和解决问题的过程的过程中获得知识的积累和科学探究能力的提高，同时学生在设计出一个个成功的实验中体验到学习的兴趣，更激发了学生的学习动力和创新欲望，进而使学生的创新思维得到提高，这样我们就达到培养和提高学生的科学素养目的、完成了物理新课标的重要目标。

二、物理实验设计能力培养的方法

1.感受科学家经历的探索过程，增强学生实验设计思想教学，培养实验设计能力。

科学家完成一个成功的实验需经历曲折的探索设计过程，因此引导学生领悟前人的实验设计思想，体验科学家所经历的探索过程，是培养学生具有设计能力的有效途径。如探究声音是由于物体振动而产生的实验，在敲桌子产生声音时，桌子振动很微弱，看不出振动。我们感受科学家利用放大法的设计思想，在桌子上放些沙子或纸屑可完成此实验。再如体验探究动能大小与什么因素有关体现的转换法，棱镜分解太阳光所用的再现法等等。这些可激发学生探究物理问题的兴趣，又可培养学生设计实验的理念。

2.放手学生独立经历设计实验与制定计划过程。

长期以来，一些老师认为：做实验不如讲实验、讲实验不如做实验题。同时出现片面强调教师的作用，忽视学生的主体地位；重视应试知识教育，轻视潜能开启和能力培养。所以新型课堂应让学生独立经历实验的设计和制定过程，展示学生潜能，激发学生的创造能力，设计能力。下面谈谈具体培养与引导方法：

1）明确目的，引发定向思维。

如《测量小铁块密度》实验，明确目的是测量固体的密度。要达目的，必须明确实验原理，然后才能拟定实验思路，选择合适的器材，为此在实验前要有意识地启发学生朝着这一方向去思索。

2）根据实验目的，找出实验原理确定待测物理量。

要测量小铁块密度，需要那些数据呢？要引导学生理解密度计算公式入手，得出理论依据ρ=m/v，从而确定应测出m和v。为有目的地选用仪器找出依据。

3）根据确定的待测物理量选用器材。

要测量小铁块密度，必须测量小铁块的m和v， 因此，实验器材应选用天平、量筒，由于要测量固体体积，应该间接测量，还要水和细线等器材。

4）设计实验步骤。

根据此实验的特殊性，在制定步骤过程中应引导学生思考，是先测小铁块质量好，还是测小铁块的体积好；为什么？通过引导让学生理解实验设计的重要性与必要性。

3.重视培养学生的课外小实验、小制作和小发明。

开展课外小实验、小制作和小发明活动，是培养和提高学生实验设计能力的延续和补充，要想真正提高设计实验能力的培养，仅在课堂内是不够的，还必须多开展课外小实验、小制作和小发明活动，才能达到最佳效果。因为这些活动中，学生的手脚充分解放、思维充分活跃、更有利于充分发挥学生的潜能，激发创造的灵感，设计出更多的小发明及小制作方案， 在实际教学过程中，我校学生制作设计出了“自动浇花器 ”“演示肺呼吸的原理器”等等。充分说明通过课外创新方案设计能力的培养，开发和培养学生的实验设计能力。

三、结语

总之在今后的教学中，教师应结合学生年龄特点和物理学科特点，激发学生创新思维火花，提高学生探究实验方案设计能力，为祖国培养更多创造型人才做出贡献。

参考文献：

[1] 刘晋伦《能力与能力的培养》 山东教育出版社2001 05

[2] 中国教育部《物理课程标准》 北京师范大学出版社 2011endprint