探究中学物理实验设计

杨水贤

摘 要 物理实验课是以学生为主体，以实验为主要教学内容的一种物理课型，是培养学生实验能力和思维能力，发展学生创造力和实施素质教育的主要途径。因此，教师加强对物理实验的研究，学会设计实验，对促进物理教学改革具有深远的意义。

关键词 探究；中学物理；实验设计

中图分类号：G632 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2018）07-0139-01

物理实验课是以学生为主体，以实验为主要教学内容的一种物理课型，是培养学生实验能力和思维能力，发展学生创造力和实施素质教育的主要途径。因此，教师加强对物理实验的研究，学会设计实验，对促进物理教学改革具有深远的意义。设计好实验，应突出以下几个方面：

一、科学性原则、明确目的

（一）实验原理的科学性主要指物理原理是否正确，演示实验的物理现象是否真实、正确地反映了实验原理。原理的正确性要求不能弄虚作假、制造假象代替真实的物理现象来欺骗学生。实验的误差是不可避免的，但决不能把一切不成功的实验结果都归于误差了事，而是要用正确的原理来解释误差。例如，用电压表、电流表测电阻的实验中，所测的几组数据不同不仅仅是误差，还要解释跟温度有关。

（二）题目或课题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。教材中某些重要的概念、规律等通过演示实验归纳得出，比教师单纯地讲授更容易使学生接受。所以，我们设计实验时一定要牢记，设计的实验一定要重点突出，结论直接。例如声音是怎样产生的？在细线下吊一个小球，小球与音叉靠近并静止，用小锤轻击音叉，音叉发声，小球就随之跳动起来，悟出了发声有振动，振动可以发声的原理。

二、选择方案、简便精确

（一）简便性原则即要求所选方案原理简单、操作简便，易量易测，应尽量避免实施那些原理复杂、操作繁琐和被测量而不易直接测量的实验方案。只要演示实验的科学性强，现象明显，越简单越好。例如，利用內能来做功的实验，在试管内装些水，用软木塞塞住，加热使水沸腾，水蒸气会把软木塞冲出。这个实验，简单明了，但很能说明问题。

（二）可行性原则实验方案的实施要安全可靠。可行性是指从仪器制作、器材选择、实验条件和操作等各个步骤来保证实验的成功。常常有这样的情况，设计的实验方案是正确的，但是在实验的实施过程中，由于受到多方面因素的限制而无法成功。例如，静电实验的演示一般比较困难，其主要原因是静电电压高，使通常情况下的的绝缘体在高压下变成了导体，因静电量少，电荷很快就“漏掉”了，特别是天气潮湿时更容易“漏掉”。所以可以增加这样一个步骤，做一个简易烘干箱，用来烘干箱内的“湿气”，里面再放一些静电器材，如玻璃棒、橡胶棒、毛皮、丝绸、验电器等，有这样一个全天候静电实验箱，这个实验受天气的影响就小多了。

（三）要尽量使结果明显。一般地说，观察明显、清晰的现象比观察细微、模糊的现象效果更佳，学生兴趣更浓。为了使实验效果明显清晰，我们应从这样几个方面来考虑：变小为大、变弱为强、变快为慢、变淡为浓……。例如，扩散现象的实验中滴入红墨水可将烧杯里的水染为红色。还有一些实验现象，发生在一瞬间，可借助录像、电脑进行慢放、延时等手段来解决，使实验结果更容易观察、区分和比较。

三、形象直观，激发兴趣，联系生活

心理学研究表明：注意的指向性和集中性与刺激物的新异性有关，刻板的、千篇一律的习惯性刺激不易引起人们的注意。因此实验的设计除了考虑以上的三个方面外，还要突出实验现象的直观、有趣、联系生活。

（一）演示实验就其自身特点来说，实验现象首先应直观形象。现象越直观，越有利于学生利用直觉思维进行有效学习。

（二）学生都有好奇心理，奇特的物理现象、出乎意料的实验结论，都会在不同程度上激发起学生的求知欲望，从而促使学生更用心地学习。

（三）联系学生生活的实验，会使学生具有“亲近感”，学习起来更有效率。例如，很多人碰到过家用电器如风扇、抽油烟机，洗衣机等不转、易烧坏的烦恼。为什么呢？怎样防范这种现象？有位同学带这样的问题进实验玩了一回电动机，设计做了以下实验：用电流表测量电动机工作时的电流，在电动机转动时，突然捆住转轴让它停下来，这时电流表的指针偏转的幅度突然增大，立即断电触摸线圈，感觉到很烫。弄明了电动机运转受阻塞时有很大的电流通过线圈容易烧毁电机的道理。

四、要尽量选择常见、耐用、易制的实验器材

（一）实验器材的选择要从多方面考虑，但首先要取材方便，经济实惠，且为学生所常见。一项试验，使用的材料越简单，学生越熟悉，就越能透彻地获得所验证的结果。

（二）在演示实验时，为了能让所有学生都清楚地观察到实验现象，经常会一而再、再而三地重复实验，故所选的实验器材一定要经得起“考验”，不能在中途损坏而影响教学的正常进行。

（三）由于购买实验器材往往需要一定的资金，所以我们提倡教师能够尽量自制一些实验器材。例如，影响蒸发快慢所用的玻璃片，测定物体运动速度快慢所用的木槽等。尽量地做到一物多用，即利用实验室现有的装置，进行尽可能多做实验。

加强实验教学，在平时的实验教学过程中，不仅要重视教材上的学生实验，还要对学生实验进行多角度、全方位的分析讨论，对某些实验进行改进、变换、重新设计新的实验方案等。因此，作为中学物理教师必须跟上当前形势，不断地探索物理实验设计思想，丰富自己实验教学。