浅谈实验设计能力的培养

　　【摘 #35201;】实验设计能力是指运用#24050;学过的测量仪器和实#39564;方法以及有关的知识，按题#32473;要求自行设计实验方案，研究#29289;理现象、探索物理规律或测定物理#37327;的能力。
　　【关键#35789;】实验 设计能力 培养
　　
　　近几年新课程标准中，#27880;重了实验原理、实验#27493;骤乃至整个实验方案(包括#21407;理、装置、器材选择、#23454;验步骤和数据处理等)的#35774;计。设计性实验是在一些特#23450;的要求和条件下，自#34892;设计和实验，灵活运用知识和技#33021;，进行的创新性思维和实#36341;活动。设计性实验#33021;全面培养学生综合运用所学知识的#33021;力、收集和处理信息的#33021;力、分析和解决问#39064;的能力、语言文字表达能#21147;以及团结协作的能力。#22240;此以设计性实验为载体，培#20859;学生创新能力是一条重要途径#12290;这给我们物理教师如何进行物#29702;实验教学提出了一个新#30340;课题。
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　#12288;一、重视基础——创新之源
　　
　　#21019;新之根源在于基础，而扎#23454;的基础不仅来源于牢固的知#35782;基础，更来源于知识所体#29616;的基本研究方法和#24605;考方法，这些都为我们创#36896;性地进行实验设计#25552;供了坚实的理论基础#12290;抓好课本上基本的学生实验和演示#23454;验的教学，是培养学#29983;实验设计能力的重要基础。
　　例：有两杯#19981;同的液体，现提供以下器材：#65288;1）托盘天平；（2）弹簧测力计；（3）两#20010;质量和形状完全相同的烧杯；（4）拴着细线的物#22359;（密度大于这两种液体#65289;；（5）刻度尺。请你#29992;两种方法比较它们密度的大#23567;，要求写出：所选用器材的序#21495;，并简要说明比较的方法。
　　分#26512;：本题涉及实验原理的确定、实验#22120;材的选择、实验方法的设计#19982;表达，注重学生的#32508;合实验能力，有一#23450;的开放性。本题可以从密度#12289;浮力等知识入手进行解答。
　　用相同#20307;积比质量的方法，#26469;判断密度大小。相#21516;体积的判断上，可用刻#24230;尺测量，质量的比较#29992;天平，此方法实质是探究密度概#24565;的实验的迁移。
　　用浮力的#30693;识比视重的方法，分别测出物体浸#27809;在两种不同液体中时弹簧#27979;力计的示数，因为液体密度#36234;大，物体受到的浮力也越大，视重#23601;越小，所以视重小的液体密度#22823;。此种方法实质上是浮力中#31216;重法的一个具体应用。
　　#22240;此，我们必须重视基本实验的教#23398;，教学中要特别引导#23398;生认真领会各类实验的设计思#24819;和认真掌握基本实验技能的运用，#21516;时还要注意实验方法#30340;拓展，培养实验中的发#25955;性思维，达到举一反三，触类#26049;通的目的。
　　
#12288;　二、重视实验问题#35774;计，有的放矢——创新之#27861;
　　
　#12288;新教材在演示实验和#23398;生实验中提出的让学#29983;独立思考的问题更多，这些#38382;题大多要亲自设计和动手实验#25165;能解答。由于设计性实验具有相当#30340;难度，学生在完成中由#20110;认知水平的限制通常#20250;卡壳。因此，教师不能把“充分发#25381;学生主观能动性”理解为#8220;完全放纵”，而应充分理解#23398;生有限的认知水平和知识迁移#33021;力，有的放矢地给予必要的启发和#28857;化。同时，要鼓励学生大胆实践，#20801;许学生在实验中走弯路，犯错误#65292;但老师要及时予以指出和纠正#65292;只有这样，学生的实验设#35745;能力才能稳步提高。
#12288;　有的放矢作为一种创新思考方法#26159;指思考一个较复杂的#38382;题时，在掌握了一定的有关情况之#21518;，首先应当弄清，#38656;要紧紧盯住和瞄准的目标是#20160;么？在设计实验中，#36825;个目标就是实验目的#12290;它可以引发我们的#23450;向思维，在实验目的的引领下，根#25454;题目的要求和给出的条件，运#29992;储备知识和科学思维方法#65292;分析相关物理情景，精#24515;构思实验原理，确定需要测量的物#29702;量，安排实验方案和实验#25805;作程序，最后进行实验数据记录和#22788;理实验数据。
　　例：#25506;究不同物质的吸热能力是否相同的#23454;验设计时，如果教师不给以#24688;当的引导，学生很难自主完成#23454;验设计。实际教学中可设置以下#20960;个问题逐层分析，化解#38590;点。
　　（1）物质的吸#28909;能力强弱通过哪些物理量的#21464;化反映出来？
　　（2）物质#21560;热多少与哪些因素有关？
#12288;　（3）物质的吸热能力与#28201;度的变化及其质量的大小等因#32032;都有关，因此要研究物质的吸#28909;能力与物质的种类是否有关时，#35201;采用什么方法？怎样实现这些#26041;法？
#12288;　通过以上问题的分析，使学#29983;认识到比较物质的吸#28909;能力强弱，实质上只需要用相同#35268;格的加热器材，加热相同质量#30340;不同物质，升高相同的温度#65292;比较加热时间的长短即#21487;比较吸热能力的强弱，根据#36825;些条件学生即可自行选择实验器材#65292;设计实验表格需要记#24405;哪些数据，在此基础上设计并完成#23454;验。 免费论#25991;下载中心 　　三#12289;重视课外小实验、小制作#21644;小发明活动
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　#12288;开展课外小实验、小制作#12289;小发明活动，是培养和提高学#29983;实验设计能力的延#32493;和补充。要想真正#25552;高设计性实验的教学效#26524;，仅在课堂内是不够#30340;，还必须辅之以生动活泼的#35838;外小实验、小制作和小发明活动#65292;才能达到最佳效果。如#22312;学了“光的色散”一节知识后#65292;可以增设“室内彩虹的形成”#36825;一课外小实验。学#20102;磁场后，可增设“#25351;南针制作”这一课外小#21046;作等。因为在这些#27963;动中，学生的手脚充分#35299;放，思维充分活跃，更有利于#20805;分发挥学生的潜能，激发#28789;感，实验技能不知不觉#20013;得到充分地开发和提高。
　　虽#28982;教科书中课外小实验和小制作#65292;丰富了学生的课外实验活动，#20294;仅有书上的这些还不#22815;，教师在教学中还应当适时的#34917;充一些。如主要利用矿泉水瓶借助#20854;他辅助材料，可自行设#35745;完成哪些实验，说明了哪些物#29702;原理。学生通过查#38405;资料，动脑思考，设计出几#21313;种实验方案，涉及到力#12289;热、光等的许多知识点。通过#31867;似的训练，培养学生动#25163;、动脑、勤于思考的好习惯，并#19988;在实验中，还培养了学生观察、分#26512;、整理、概括等能力。
　　
　　四、重视科#23398;调查
　　
　　#21152;强实验设计能力教学，是素#36136;教育的一个方面。设计一些只知实#39564;目的不知实验结论的设计性#23454;验，让学生独立设#35745;实验方案，独立实验和独立#25776;写实验报告并独立得出实验结#35770;，将使学生克服对老师过分#20381;赖的习惯，以及提高学生对物理规#24459;的理解和运用能力，能#25552;高学生独立创造能力和#23454;际动手操作能力。不仅有利#20110;物理思想和物理方法的形成，同#26102;会养成科学而严谨#30340;思维习惯，激发探索自#28982;规律的热情。这可以通#36807;分阶段、有组织、有计#21010;、有目的地学生科#23398;调查来得以实现。如在#23398;习光的反射时，课后可布#32622;学生对城市建设中#30340;光污染现象进行调查，#35843;查玻璃幕墙给居民的#29983;活带来哪些不便或危害？如#20309;预防光污染？提出哪#20123;合理化建议？
　　科学调查活动要求#20570;到以下几点：
　　（1）#25104;立若干课外活动兴趣小组，小组中#30340;每一个成员都有明确的分工。
　　（2）教师要经常性地#25351;导和培养学生如何完成自#24049;的任务。
　　（3）将教材中#35774;置的和教师自己补充的小实#39564;和小制作内容，按教材知#35782;的编排特点分阶段#20197;各小组为单位有计划地组织#23454;施，要求学生在课外#29420;立设计、独立操作、独立完成实#39564;报告或产品更新换代#21046;作。
　　（4）教师在各阶段要将各组的#8220;成果”进行集中比较#65292;分析小结，对完成好的要给予#20805;分肯定，对完成差的应及#26102;指出原因，并提出改#36827;意见。
　#12288;综上所述，实验设计作为培养#23398;生创新能力的重要途径#20043;一，应当引起教师们#30340;重视，并为之付出努力，#22521;养出更多具有创新精神的人才。
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