高中物理实验设计教学的基本方法初探

刘强

【摘要】为了更好地培养学生的科学素养与创新能力，教师需要在教学中设计创新性的实验。这要求教师提高自身的知识储量，培养自身的创新意识，掌握一定的创新方法。缺点列举法、希望点列举法、信息交合法等创新技法可为物理实验的创新性设计提供广阔的思路，但不应忘记创新性设计的目的——为教学目标的实现服务。同时，安全性、科学性、实用性、适用性等原则仍是物理创新性设计时所要考虑的最基本原则。

【关键词】高中  物理实验  设计教学  方法

【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）41-0167-01

物理学是一门实验科学，而我们目前的物理教学，基本上是停留在关于物理学的知识系统的归纳和理论体系的阐述上，就连物理实验本身的教学，也是按教材的分析按部就班地进行纯理论的讲解。其弊端是显而易见的，如果考查的实验不是教材所限的实验呢？

1.高中物理实验设计教学的必要性

测定陶瓷管上均匀电阻膜的厚度，就属于设计型实验。由于题目给出了全部实验器材和所有相关量，使实验定位在电阻或电阻率的测定上，又大大降低了实验难度，只属于局部设计型实验。

1.1从小处着眼，加强实验设计教学

高中物理《考试说明》中要求“会用在这些实验中学过的实验方法”，也为实验设计的考查在全国的推广提供了可能，因此要从小处着眼，加强实验设计教学。

1.2从大处着眼，加强实验设计教学

著名核物理學家钱三强先生在为郭奕玲、沈慧君编著的《物理学史》所作的序中，曾严厉指出：“今天我们科学界有一个弱点，这就是思想不很活泼，这也许跟大家过去受的教育有一定关系……”我们常常教育学生“应该……”“必须……”实验设计的教学，正是活跃思想，培养能力的一种好方法，授以实验的基本方法，让学生自己去考虑有哪些可能的做法，自己会怎么做。

2.实验设计的基本方法

2.1明确目的，广泛联系

要求测定什么物理量，或要求验证、探索什么规律，这是实验的目的，是实验设计的出发点。实验目的明确后，应用所学知识，广泛联系，看看该物理量或物理规律在哪些内容中出现过，与哪些物理现象有关，与哪些物理量有直接的联系。举例来说，要测定地球表面附近的重力加速度，我们就应检索：在所学知识范围内，哪些内容涉及到重力加速度，它与其他物理量有何定量关系，并一一罗列出来：

（1）在静力学中，静止物体对竖直悬绳的拉力或对水平支持物的压力大小就等于重力，重力加速度g可测定。（2）在超重或失重（但不完全失重）系统中，重力加速度g可测定。（3）在运动学中，物体从光滑斜面上由静止下滑，重力加速度g也可测定。（4）在运动学中，物体从粗糙斜面上由静止下滑，则重力加速度g也可测定。（5）用重力加速度测定仪测定。

2.2选择方案，简便精确

对于每一个实验目标，都可能存在多条思路、多种方案。教材中关于某个实验目标的实验方案，也只是众多方案中的一种，而且不一定是最好的一种，而只是较可行的一种。

2.3依据方案，选定器材

在“用单摆测定重力加速度”的实验中，是利用单摆装置来进行实验的，故需铁架台、细线和摆球等来组装单摆。周期需用秒表测定;摆长l是从悬点到摆球中心的距离，因此需用米尺和游标卡尺分别测定摆线长度l和摆球直径d。从实验原理表达式可以看出，实验与摆球质量无关，故毋需使用天平。

2.4拟定步骤，合理有序

在“利用单摆测定重力加速度”的实验中。l和T分别为单摆的摆长和单摆做简谐振动的周期。因此应先组装单摆，再测定摆长，最后让单摆做简谐振动，测定周期T。根据所测数据计算出重力加速度g的值。

3.加强对实验方法的指导

学生实验时，可能由于某种好奇的驱使，一时忘却了实验的目的;或者由于一个实验的成功体验，而将注意集中在这个实验，不再进行下面实验，或许实验现象出现后，没有去认真思考等，这样学生的实验结果就得不到交流与评价，也就很难发现问题，得出更准确的结论。所以，教师在实验课中必须要求学生做到“动”、“静”有序，“动中求静、静中求动”。如《摩擦力》一节中，在研究摩擦力大小与哪些因素有关，与哪些因素无关时，老师放手让学生自己动手实验，并在实验中教师针对学生在实验中存在的问题，给予适当的“导”、“点”、“拨”，引导学生在现有的基础上继续深入探究。

总而言之，要改善中学物理教学现状，培养思想活跃、有创新精神和创造能力的跨世纪人才，即需中学教育工作者的切实努力，也需全国高考的积极正确导向。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（实验）[M].北京：人民教育出版社，2003年4月.

[2]仲扣庄.沪科教版普通高中物理课程标准实验教科书《物理3—5》的编写思路和特点[J].中学物理教学参考，2008（9）：2-4.

[3]檀润华， 丁辉.创新技法与实践[M].北京：机械工业出版社， 2010.