引导学生养成科学、合理设计物理实验的良好习惯

２０１６年第６期（总第７９期）　广州广播电视大学学报　２０１６年１２月　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＧＵＡＮＧＺＨＯＵ　ＯＰＥＮ　ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ　Ｖ０ｌ－１６　Ｎ０．６　Ｄｅｃ．２０１６　引导学生养成科学、合理设计物理实验的良好习惯　陈榕平　（广州市黄埔区镇龙中学，广东广州５１１３６３）　摘要：设计实验是科学探究的重要要素之一，是提高实验效益的一个重要保证。如何引导学　生科学、合理地去设计实验，本文主要阐述了从“明确实验目的、教师有效指导、方案表达形式多样、　优化实验方案”四个方面去引导进行设计，同时培养学生形成习惯，更有利于学生将来探究活动的　开展。　关键词：设计实验；良好习惯　中图分类号：Ｇ６３３．７　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７２—０３８５（２０１６）０６—００７５—０３　俗话说：　“三思而后行”。我们做任何一　件事情之前，只有先经过认真思考，理清思路，　再去付诸行动，才容易把这件事情做好、做对，　这是一种很好的做事习惯。同样，对于学生探　究实验来说，道理也是一样的，如果先设计好　生没有进行设计实验的环节，没有养成设计实　验方案的良好习惯；或者学生在设计实验过程　中缺少老师的正确指导，实验方案错漏百出，　导致实验探究的效益低下。　二、设计实验在探究环节中的重要性　实验方案，再进行实验操作，能有效地提高探　究实验的效益，培养良好的探究实验的习惯，　更有利于学生将来的探究活动。　一设计实验方案是指根据某一实验的具体目　的要求，选择合适的器材，按照设计的思路写　出具体的实验步骤，并设计好实验需要记录的　数据等一系列的过程。　实验设计可以说是整个实验成果的前提，　、初中物理实验探究的一些误区　我们常看到这样的探究实验教学情景，情　景一：学生在课堂上表面热热闹闹、忙忙碌碌　地做实验，实际上是学生在完全按照老师讲的、　写的实验步骤一步一步地模仿实验操作，学生　不是自主设计实验方案去动手操作，而是老师　也是减小实验误差的方法之一，有一个好的合　理的实验设计方案，做起实验来会事半功倍。　反之，如果没有完善的实验设计方案或者实验　方案存在着缺点，都会导致实验失败或者实验　误差很大，得不到预想的结果。所以，实验设　计是实验过程的依据，也是提高实验效益的一　借用学生的手去做实验，根本不是进行科学探　究。情景二：与情景一正好相反，老师不加指导，　完全放手让学生去设计实验，造成学生一头雾　水，不知所措，注意力不集中，很多学生误打　个重要保证。正确引导学生设计实验方案对提　高探究实验的效益有非常重要的作用和意义。　三、设计实验的策略　笔者认为，设计实验作为科学探究的七个　误撞去操作实验，白白浪费课堂时间，课堂教　学无序，完成不了教学任务，这种探究放得开　但收不住，使探究教学难以坚持，最后还得由　老师给出实验方案。　笔者认为出现以上现象的主要原因是老师　要素之一，是学科探究的主要要素，最能体现　学生对探究问题的理解、探究方法的运用和探　究工具的了解，对探究可能出现的问题的预想，　只想追求实验的结果，忽视了实验的过程，学　收稿日期：２０１６．１０—１０　作者简介：陈榕平，男，本科，主要研究方向为初中物理课堂教学。　７５　２０１６年第６期（总第７９期）　广州广播电丰见大学学报　Ｖｏ１．１６　Ｎ（）．６　对探究过程的全局考虑以及设计的创新能ｌ力等　综合素质　如何引导学生设计实验方案？以下　是笔者近几年在探究实验教学实践中的体会。　（一）明确实验目的，减少盲目设汁　探究实验的目的必须要明确、清晰。老师　如何测…滑动摩擦力大小问题，也需要通过老　师循序渐进地引导学生想到利用二力平衡的原　理（ｆ－Ｆ＂）测出滑动摩擦力的大小。　义如“测量小灯泡的电功率”实验，老师　抛出实验目的后，引导学生说Ｈ｛实验为了测ｆ｝Ｊ　灯泡电功率．需要测量灯泡的电压和电流，再　引导学生说ｆ“测量的器材电压表和电流表，引　开门见山地给出一个明确、具体的探究目的，　让学生能聚焦探究问题的重要元素，思考自己　要知道、想知道、已知道的事项，这样学生的　思考、探究才会有主方向。学生只有明确了实　验的目的（或者要解决的问题），才能根据目　的有效地思考下一步的探究步骤。如果实验目　的模糊，指向性不清楚，学生在探究时就会显　导学生说出为了多测灯泡几组电功率，引出滑　动变阻器，进而引导学生ｌ田ｊｍ实验的电路图。　再如阿基米德原理实验，如何设计实验记　录数据的表格，如果老师直接让学生去设计，　学生会感到很茫然，无从下手＝但如果老师先　得有些茫然，容易导致在探究时浪费时间，探　究效率不高　提醒学生：整个实验需要记录的数据有哪些？　让学生先明确需要记录的数据，再去设计数据　表格（如下罔）就容易多了．＝　．例如，在探究阿基米德原理实验环节中，　案例一：在实验前，老师抛　问题“石头受到　的浮力等不等于排开盐水的重力？”案例二，　老师把问题改成“有什么办法知道石头受到的　浮力与排开盐水的重力关系呢？”很明显，案　例一中的问题抛出后，学生思考的方向是比较　空乏的，只能从“是等或者不等”方向去思考、　回答，学生难以思考到下一步需要做些什么。　但案例二的问题抛出后，学生的思维就很清晰　了，很自然就会根据问题想到实验的目的就是　（　）方案形式多样，文字　图皆可　初中学生的知识和思维水平有所差异，有　些学生在文字表达方面有优势，有些学生在Ⅲ　探究“石头的浮力和排开盐水的重力关系”了。　Ｆ｝１此可知，明确的、具体的实验日的，对　探究活动的顺利进行，对培养学生的科学探究　能力是极其重要的。　（二）教师有效指导，学生自主设计　图方面有优势，教师要尊重他们的这种差异，　可以尝试让学生选用自己喜欢的表达形式来设　计他们的实验方案（如下罔所示）　根据瑞士著名心理学家皮亚杰（ＪｅａｎＰｉａｇｅ！）　的认知发展论，现初中生虽然有了一定的实验　探究能力，但理性思维能力还不成熟，思维水　平有限，因此需要老师给予他们必要的提示和　指导。在探究学习中完全放手或者束缚太多都　不现实，不仅不能使探究顺利完成，对以后遇　到的探究问题也有负面影响。因此在探究性学　习活动中．既需要学生的自主探究，也需要老　师的必要指导。　如在探究“滑动摩擦力大小与什么因素有　关”的实验中，学生通过猜想后，选择了部分　猜想（如：可能与压力和接粗面粗糙程度有关）　去进行实验探究，然后进入设计实验方案环节，　这里教师需要引导学生利用控制变量法；另外　７６　２０１６年第６期（总第７９期）　广州广播电视大学学报　Ｖｏ１．１６　Ｎ０．６　笔者认为只要在不影响实验效果的前提下，　让学生用自己喜欢的形式（如文字或画图形式）　来表达他们的实验设计思路是可行的，而且图　文结合会更加直观，有利于激发学生的学习兴　趣，有利于描述一些物理情景和现象，更有利　于发掘物理现象中隐藏着的物理本质。　（四）优化设计方案，提高探究效益　对于一个实验，在教师的有效指导下，学　生往往会设计出多个设计方案，在将这些实验　方案付诸实施之前，教师还要进行有效设计实　验的最后一个环节——评估和优化实验方案。　如何评估、优化实验方案？一般来说，优化实　验方案主要有如下的几个原则：科学性、合理性、　可操作性。　例如，探究阿基米原理实验中，在设计测　量排开盐水的重力环节，学生设计了两个方案。　方案一，把石头放入装有盐水（体积为Ｖ　）的　量筒后，读出量筒的读数Ｖ　，利用Ｖ排＝Ｖ：一Ｖ　求出排开盐水的体积，再利用Ｇ排＝ｍ排ｇ＝ｐ液　ｖ排ｇ算出排开盐水的重力。方案二，先测出小　桶的重力Ｇ桶，再利用小桶回收排开的盐水并　测出小桶和盐水的总重力Ｇ总，最后利用Ｇ排　＝Ｇ总一Ｇ桶算出排开盐水的重力。经过讨论，学　生都认为方案一和方案二的设计思路都很好，　但方案一没有考虑到当时盐水的密度是个未知　物理量，所以这个方案的可操作性不强，而方　案二的可操作性更好，最后选择了方案二。　四、设计实验留给了学生什么　美国著名哲学家、教育学家杜威（Ｊ．Ｄｅｗｅｙ）　认为科学教育不仅仅是要让学生学习大量的知　识，更重要的是学习科学研究的过程和方法。　２０世纪中叶，美国著名课程专家瓦布提出　了“作为探究的理科教育”的观点，施瓦布认　为不能把科学知识当成绝对不变的真理教给学　生，教学内容应该是呈现学科特有的探究方法　和如何解决问题的方法等。　笔者认为，探究实验留给学生的不单是实　验的结果，更重要的是实验的过程，特别是设　计实验过程中所蕴藏着的科学方法和探究习惯。　总之，物理课堂中的探究性教学应该给学生提　供充分发展的空间，培养学生可持续发展的能　力，使之学会学习，学会探究。　参考文献：　［１】梁学军．新课程有效教学疑难问题操作性解读［Ｍ】．北　京：教育科学出版社，２００７．　［２］廖伯琴．初中物理教学策略［Ｍ】．北京：北京师范大学　出版社，２０１０．　［３］彭前程．初中物理探究教学的理论与实验［Ｍ】．北京：　人民教育出版社，２０１０．　７７