浅谈初中学生物理实验设计能力的培养

陈可挺

【摘 要】 培养学生的实验设计能力是培养学生实验能力的最高层次，通过对课本实验的重新设计能使学生的视野得到拓宽，思维更为活跃，能力得到培养，初中的教学中对学生进行早期的物理实验设计能力的培养可以进一步培养学生的科学素质及实验思维能力，并且使学生的创新能力得到极大的提高。

【关键词】 物理实验  科学素质  探索

一、初中物理实验设计的特点和作用

培养学生的实验设计能力是培养学生实验能力的最高层次，也是学生在实验研究中能否实现实验目的的重要保证和具体的操作指南，其本身具有较强的综合性、创造性和灵活性等特点。学生在进行物理实验设计时，必须以一定的知识和实验技能为基础，不墨守陈规，要新颖巧妙地设计出解决问题的途径和方法。并且能根据不同的实验条件设计出不同的方案，即使在相同的条件下，也能进行不同的设计。

学生设计能力的培养作用是：

1. 可以激发学生的探索兴趣

学生根据所学的物理知识和实验技巧独立地或在老师指导下设计出实验方案，在付诸实施并解决问题时，会产生成功的喜悦，会激发出一种对知识进行学习的深层次的动力，并上升到研究实验的兴趣。例如在上完初二“功”的一节内容后，我便提出，能否设计一个实验，测出每个学生“提高”自己最多能做多少功？学生接到题目便一下子兴奋起来，想了很多方法，最后群策群力地总结出一个“最佳”方案：取一条足够长的绳，一段系于腰间，一端通过“羊眼”垂于地下，并在通过“羊眼”的绳上做个记号，并让测量的人使勁竖直地向上跳后，量出拉出的绳子的长度，应用公式W=Gh便可算出。在做这个实验时，学生的参与性与探索兴趣及学习的积极主动性得到了很大的提高。

2. 实验设计可培养学生的创造精神和实践能力

实验设计本身就是一个综合运用所学知识和技能构思解决问题的过程，在这个过程中，可以从不同角度、不同层面采用不同方法进行设计，其中必然蕴涵着对学生创新精神的培养和训练……。例如：在“测定大气压”的实验中，课本上由于水银的剧毒而舍去了对大气压进行测定的“托里拆利实验”。如何能让学生更具体地掌握这方面的知识呢？我在上这节课的时候就给学生布置了一个题目：设计一个改进“托利拆利实验”，测定大气压强的实验。结果学生设计出不少的测量方案来。有的建议用水柱代替水银柱重复托利拆利实验，有的建议把皮碗压在玻璃板上用弹簧秤拉，在拉开的瞬间读出拉力，并用P=F/S算出大气压的值等等。在设计新的实验方案的过程中，学生的创造思维得到了发挥，解决问题的能力也得到了提高。

3. 实验设计能力的培养可以强化学生的科学素质

在学生运用物理知识和技能进行学习实验设计的过程中，必须对设计问题的每一个环节、每一种方法、步骤细致的分析和研究，这有助于学生严肃认真、一丝不苟、实事求是的科学态度，提高学生思维的严密性。例如：在学到机械效率这章时，书上的实验是《测滑轮组的机械效率》。做这个实验时，除了按书上的提示及注意事项做实验外，还必须弄清楚为何要将绳子末端竖直地匀速上拉，这可使学生在拓展做《测定斜面的效率》的实验设计时，考虑到拉力的速度和方向的细节，提高实验的准确性及探索问题的严密性。

二、加强教学实践，培养学生物理实验设计能力

1. 挖掘教材中，实验设计理论知识

教师应善于发现并挖掘教材中的隐含信息，帮助学生了解和掌握实验设计的理论基础知识，丰富知识点。

在学完电学的初步知识后，学生对电路中的部分电路的短路现象有了一定的认识，所谓的部分短路是导线相接的两点间的电压为0，则被短路的部分电路没有电流通过，电灯如果被短路，灯不亮。电压表如果被短路，指针不动。有的学生就提出电流表如果被短路呢？是否指针也不动？通过实验探索，学生得出由于电流表内阻极小，加上导线连接时有接触电阻，所以不大可能电流表的指针不动。这样的实验可让学生充分了解探索性实验的方法及实验设计的思想。

2. 补充经典实验，优化实验理论知识

对于书本上的经典实验，不仅要学生能完全掌握而且还应该能灵活应用并做适当的补充。例如传统的测量电阻的方法可用伏安法，还可加个用一个电流表加上一个已知电阻（或者滑动变阻器）的方法，或一个电压表加上一个已知电阻的方法来测。 这对于学生进一步了解实验设计的原则以及掌握实验设计的方法都是十分重要的。

3. 课本实验的重新设计

课本实验的重新设计可以树立学生实验设计的信心，克服学生对实验设计方案的思路模糊及存在的畏惧心理。在测定物质密度的实验中，课本实验只做不溶于水的固体物质如：铜块、铝块等物质的密度的实验。能否在做好原实验的基础上加上测定生石灰及白糖等物质的密度呢？生石灰由于会与水发生反应而不能用排水法测其体积，则可用油代替水。而白糖密度的测定可先做成白糖的饱和溶液，再用排液法测出白糖的体积加以测定。通过对课本实验的重新设计能使学生的视野得到拓宽，思维更为活跃，能力得到培养。

在初中的教学中对学生进行早期的物理实验设计能力的培养可以进一步培养学生的科学素质及实验思维能力，并且使学生的创新能力得到极大的提高。最终对实验设计的兴趣得到质的飞跃。

参考文献

[1] 许寿延.在物理教学中提高学生的逻辑思维能力探索M.福建基础教育研究，2011（05）.