對(duì)高中物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)教學(xué)的思考

曹華

摘 要：在當(dāng)今世界各國(guó)的基礎(chǔ)教育改革中，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力已成為一個(gè)重要的課題。在物理實(shí)驗(yàn)中，方案的構(gòu)思和設(shè)計(jì)是十分重要的環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造力的關(guān)鍵。而目前的物理教學(xué)，基本上是停留在關(guān)于物理學(xué)的知識(shí)系統(tǒng)的歸納和理論體系的闡述上，就連物理實(shí)驗(yàn)本身的教學(xué)，也是按教材的分析按部就班地進(jìn)行純理論的講解，關(guān)鍵的實(shí)驗(yàn)方案構(gòu)思和設(shè)計(jì)的訓(xùn)練被忽視了。所以很有必要進(jìn)行有關(guān)物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方面的教學(xué)。

關(guān)鍵詞：必要性；方法；實(shí)驗(yàn)

通過(guò)實(shí)驗(yàn)，能讓學(xué)生知道實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本過(guò)程，能選擇可行的實(shí)驗(yàn)方案，從而提高設(shè)計(jì)探究型實(shí)驗(yàn)題的能力。

一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)教學(xué)的必要性

1.適應(yīng)高考形勢(shì)，必須加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的教學(xué)

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中明確提出要“使學(xué)生受到科學(xué)方法的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的觀察和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、科學(xué)思維能力、分析和解決問(wèn)題的能力”“要鼓勵(lì)學(xué)生具有開(kāi)拓意識(shí)和創(chuàng)新精神”，并且要求“設(shè)置適合于高中生的課題研究，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立地研究問(wèn)題的初步能力”。近年來(lái)，高考試題中也越來(lái)越體現(xiàn)出課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，逐步加大了對(duì)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)能力的考查。

2.增養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，必須加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的教學(xué)

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是新的實(shí)驗(yàn)方法、方案、內(nèi)容、裝備等更新發(fā)展的需要，也是教改和教研的需要，是著力培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、?chuàng)造能力、分析解決實(shí)際問(wèn)題能力及其科學(xué)素質(zhì)的需要。

著名核物理學(xué)家錢(qián)三強(qiáng)先生在為郭奕玲、沈慧君編著的《物理學(xué)史》所作的序中，曾嚴(yán)厲指出：“今天我們科學(xué)界有一個(gè)弱點(diǎn)，那就是思想不很活躍，這也許跟大家過(guò)去受的教育有一定關(guān)系……”我們常常教育學(xué)生“應(yīng)該……”“必須……”這樣培養(yǎng)選拔出來(lái)的人才在學(xué)校是好學(xué)生，步入社會(huì)是好職員，工作常?！巴瓿伞钡孟喈?dāng)漂亮，但思想僵化，毫無(wú)創(chuàng)見(jiàn)。

思想不活躍，是因?yàn)槲覀兘o了學(xué)生太多的“必須”的限制，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)教學(xué)中，總是按部就班，教材上如何寫(xiě)的，就要求學(xué)生如何做，限制了學(xué)生主動(dòng)思考和創(chuàng)新；思想僵化，是因?yàn)槲覀兞艚o學(xué)生太少的“可能”的余地，往往為了“更好”好地完成教學(xué)任務(wù)，我們通常都要求學(xué)生按照既定的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行操作，而沒(méi)有給學(xué)生思考的空間。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的教學(xué)，正是活躍思想、培養(yǎng)能力的一種好方法。授以實(shí)驗(yàn)的基本方法，讓學(xué)生自己去考慮有哪些可能的做法，自己會(huì)怎么做，就會(huì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和探索能力。

二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)教學(xué)的方法

1.將某些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改為探索性隨堂實(shí)驗(yàn)

將驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改為探索性學(xué)生實(shí)驗(yàn)，需要考慮以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：

（1）從科學(xué)方法的角度考慮，該規(guī)律的建立可以有哪些不同的途徑？

例如驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，可以用實(shí)驗(yàn)歸納的方法得到，也可以由牛頓第二、第三定律推導(dǎo)而來(lái)。

（2）從學(xué)生的認(rèn)知水平和思維水平考慮，用哪一種方法更為

有利？

例如，對(duì)動(dòng)量守恒定律，學(xué)生已經(jīng)具備了理論推導(dǎo)的知識(shí)和能力基礎(chǔ)，在理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上更有利于學(xué)生理解動(dòng)量守恒定律的條件，而用少數(shù)的實(shí)驗(yàn)難以從特殊推向一般，因此從這一角度考慮，采用驗(yàn)證的方法可能較好一些。

（3）從學(xué)生的興趣水平考慮，選擇哪一種方法更能調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性？

（4）從教學(xué)條件和效率考慮，是否能滿足希望選擇的方法？

在確定改某一驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)后，還必須認(rèn)真考慮如何改造原有的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，使其在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)要求上更好地滿足探索性實(shí)驗(yàn)的需要。

2.設(shè)計(jì)測(cè)定性實(shí)驗(yàn)

教材中有一些測(cè)定性的實(shí)驗(yàn)，要求測(cè)量某種普通的物理恒量、反映某種物質(zhì)屬性的物理常量或某些物理量。通常只給出了一種確定的設(shè)計(jì)方案，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?？紤]新方案的基本思路是：設(shè)法尋找未知量與已知量之間的物理關(guān)系，再?gòu)倪@些關(guān)系中尋找直接測(cè)量的量。由于多種物理量之間有著普遍的聯(lián)系，因此設(shè)計(jì)的方案也有多種多樣。設(shè)計(jì)時(shí)，要求學(xué)生靈活地運(yùn)用知識(shí)和實(shí)驗(yàn)方法，力求避開(kāi)一些難測(cè)的量和不可測(cè)的量，充分考慮能夠提供的實(shí)驗(yàn)條件。在學(xué)生獨(dú)立思考的基礎(chǔ)上組織實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的討論，能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)見(jiàn)和集體的智慧，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作的意識(shí)。

3.設(shè)計(jì)定量研究性實(shí)驗(yàn)

物理實(shí)驗(yàn)研究中，必然會(huì)涉及對(duì)實(shí)驗(yàn)的定性和定量研究的問(wèn)題。對(duì)物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行定性或定量分析，在物理實(shí)驗(yàn)研究中具有重要作用。對(duì)物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行定量的分析，尤其是在實(shí)驗(yàn)的原理難以用數(shù)學(xué)的形式確定的情況下，對(duì)實(shí)驗(yàn)的原理進(jìn)行量的研究，將對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)具有重要意義，因而對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的原理進(jìn)行定性或定量

的分析必須引起重視。

定量研究性實(shí)驗(yàn)與測(cè)定性實(shí)驗(yàn)的區(qū)別在于它有明確的探索任務(wù)，即通過(guò)探索性實(shí)驗(yàn)尋找某種現(xiàn)象、過(guò)程所遵循的物理規(guī)律。在設(shè)計(jì)和進(jìn)行這種實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中能夠使學(xué)生更多地學(xué)習(xí)科學(xué)探索的方法，如觀察提出問(wèn)題、假說(shuō)驗(yàn)證的方法、多因子控制變量的方法、等效變換和間接測(cè)量的方法、圖像的方法等。

在平時(shí)的教學(xué)中，對(duì)學(xué)生多進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方面的訓(xùn)練，不僅符合課標(biāo)提出的三維目標(biāo)，而且可以使學(xué)生的思維能力、創(chuàng)新能力、學(xué)習(xí)能力都能得到提高。

（作者單位 江西省新余市第一中學(xué)）