注重培养学生的实验设计能力

注重培养学生的实验设计能力

江苏省泰州靖江市刘国钧中学  陈美

物理教学中实验是薄弱环节，实验设计更没有受到重视，学生基本是被动按实验步骤照方抓药，或是看实验和听实验，没有实现在实验中学生的“主体”地位，要真正提高学生的科学素质，必须要学生参于实验设计，向学生展示科学实验方法和设计方法，培养实验设计能力就是培养学生的创造能力。

一、注重渗透实验设计方法

认识方法是提高能力的基础，方法是“船”和“桥”，所以实验教学中应渗透设计方法。

1、实验仪器的设计方法

在中学实验中许多仪器设计简单而巧妙，在教学中应适当介绍实验仪器的设计思想和巧妙构思，发掘它的教育功能，提高学生探究的兴趣，使学生认识到看似简单的事物，实含有深刻的物理思想。如电流表、电压表、欧姆表设计思想是转换方法：把电流测量转换为指针的偏转大小的观测，电压，电阻转换为电流大小的观测；打点计时器就巧妙地把物体运动的时间和位移通过点转换记录在纸带上。滑动变阻器设计是运用放大方法，滑片移动一小段能改变导线较大长度；螺旋测微器设计思想是将其固定刻度上一个螺距的微小长度，转换放大为一个周长的可动刻度，通过平动和转动的转换，实现了放大观察和测量。

2、实验原理的设计方法

中学物理实验原理设计方法一般有：转换法、模拟法、比较法、对称法，近似法、“控制变量”法等，透设计方法就是培养科学的研究方法。如“验证牛顿第二定律”实验运用到了“控制变量”的方法，“验证牛顿第二定律”还运用近似方法，将砂桶重力近似地处理为小车的拉力；“电场中等势线的描述”是用导电纸上形成的恒定电场模拟静电场；“观察双缝干涉现象”中运用对称方法，把一束光分成两束，巧妙获得相干光源。

3、实验过程的设计方法

实验过程必须含有丰富的物理思维方法，能充分展示物理过程，操作步骤，条件控制，应是手、眼、耳、脑并用，以培养操作能力和灵敏观察力。如“光的折射”演示实验中，运用比较方法让学生观察光在空气中，光从空气斜射入水中的物理现象，为了新颖和集中学生注意力运用逆向思维方法改变传统操作顺序，为了充分展示物理情景，水槽里的水是逐渐的注入。

4、实验数据的测量，记录和处理的设计方法

测量经常运用累积方大方法，取平均值方法。如“单摆测重力加速度”中周期的测量运用累积放大方法，再运用求平均值方法得到周期；“碰撞中动量守恒”实验中，小球落点就是运用尽可能小的圆把所有落点都圈在里面，圆心就是平均位置。数据处理设计常用图表法。图象法，图象中的外推方法，如“测电池的电动势和内阻”实验中，运用图象法可减小误差，合理建立坐标系，运用外推方法求电动势和短路电流Im。

二、增加探索性实验设计和创造性应用设计

1、注重自制教具设计和启发和示范作用

教具制作是教师培养学生创造力的好方法，简单材料就能制造出实用教具，对学生具有很好的启迪方法。如在研究电磁铁的磁场强弱时，往往是通过吸引小铁钉的多少来反映磁场强弱，此时我们就启发学生，能否制造出测量磁场强弱的仪表。

2、增加探索性实验和实验设计

实验设计就是暴露思维过程，使学生从过程中掌握思维方法，实现学生的“主体”地位，提高了创造能力和发现能力。如“电磁感应”教学就可以由演示和讲授变为探索性学习。由奥斯特实验引导学生思考，由逆向思维提出磁场能否产生电流，需要什么条件，由学生设计方案，选择仪器，进行探索实验。注意启发学生运用比较方法和发散思维探索出产生感生电流的条件。

3、培养应用性设计能力

学习在于应用，教学中根据教材提出一些实际问题，组织和鼓励学生构思各种方案，发挥他们的探索精神和独创意识来解决实际问题。如在学习“运动快慢的描述”时，引导学生设计速度计，他们一般有运用转换方法的思路。又如在“自感”学习时，要提出问题，思考怎样消除自感现象的危害，他们一般的平衡思路是运用双线绕法。

应用设计，反映了科学和技术的统一，使学生在学习理论知识的同时，受到探索和创造发明教育，学生学到了“有用的物理”，实现了素质的提高。