浅谈初中物理教学中学生实验设计能力的培养

发表时间:2019/7/16   来源:《中小学教育》2019年第370期   作者:连春坤
[导读] 本文就以几个初中物理实验设计为例,对学生实验设计能力的培养做些探索。

福建省三明市大田县第六中学 366100 
        摘 要:随着学生自身的发展,步入了八年级,物理学科的出现让好奇兴奋的学生感到新鲜却也踌躇,如何实现学生终身学习,培养学生的创新能力和实践能力——实验设计能力的培养成为关键。本文就以几个初中物理实验设计为例,对学生实验设计能力的培养做些探索。
        关键词:实验设计 能力 策略 终身学习
        一、引言
        培养学生的创新精神和实践能力是素质教育的核心,是摆在我们一线教育工作者面前的首要任务。物理是一门以实验为基础的学科,而设计实验是物理实验的一个重要环节,也是培养学生的创新精神和实践能力的一个重要内容,设计实验能力是学生探究未知领域的关键,为实现学生这一能力的培养,近年来的升学考试中,这方面的考题逐渐增多。
        中学物理教学大纲明确提出:培养学生观察能力、思维能力、实验能力、终身学习能力,而物理实验设计能力既是物理实验的重要内容,也是实验能力的最高层次。
        二、实验设计能力的培养及策略
        1.选择适当的实验器材的能力。从实验室选择适当的实验器材——根据实验目的、实验原理确定需要的实验器材的能力:学生在学会单一物理量的基本测量工具做基本测量后,例如:长度——刻度尺,时间——秒表,力——弹簧测力计,质量——天平,温度——温度计……在教师的引导下,学会简单的实验操作,进一步根据实验原理间接测量由几个基本物理量定义成的新物理量确定需要的实验器材。学生根据提出的问题自制实验器材——体现实验设计的创新能力:来自生活经验的积累和已经掌握的物理知识。把发现的现象通过合理推理做一个简易的实验装置把发生的结果和产生原因联系在一起。
        2.确定合理的实验步骤的能力。根据一定的情景发现并提出问题,明确实验的目的确定实验原理,根据实验的原理和所研究的对象,合理设计实验步骤,要注意实验步骤的关联性和延续性,实验操作的程序性;要实施控制变量:一个结果或一个现象具有多个影响因素,设置单一变量控制其它因素,其它因素则为无关变量。从而根据该变量的变化去观察结果的变化。有根据地合理确定好实验步骤。有序安排实验程序影响实验结果和结论可靠性。
        3.设计可行的实验能力。


设计可行的实验指所设计的实验依赖于实验条件的可操作性。要求实验器材的选取是容易得到的,实验的处理是可以控制的,所选的实验环境和场景是物理世界中存在的。
        4.设计可重复的实验能力。为避免单次实验带来的偶然和较大误差,实行多次测量控制相同的实验条件观察出现的结果是否相同,以避免偶然提高结果的可靠性和实验的有效性,同时通过多次测量求平均值减小误差。如果设计的实验无法重复则结论是不可靠的。
        5.进行实验结果预测的能力。设计实验后要指导学生对实验结果的预测,确定设计实验方案后,实验前,根据提出的问题,对实验可能出现的结果作出猜想。明确实验的方向,有目的地对实验进行观察。这种猜想是建立在“可能性”的基础上,有一定的理论依据。如果预期在实验结果中没有出现,则猜想被否定;如果预期得到证实,则猜想成立。有时结论和预期之间的矛盾也并不一定就是对假说的否定,有可能是实验设计中或实验操作中的一点失误。所以做实验时要注意实验步骤的关联性和延续性,否则就要寻找原因,对设计的方案进行修改,或对实验操作重新进行。
        三、中学物理实验设计实践综述
        1.师生一起动手,自制教具进行实验设计。例如:液体压强产生的原因——重力,可是液体压强的大小与液体的总重无关,就这一问题学生无法理解。为了让学生走出困惑,我引导学生自制教具:拿两个一样的百事可乐饮料瓶,在瓶底打孔并扎紧橡胶膜,在瓶口塞上两个孔直径区别较大的胶塞并选择对应粗细的约一米长的空心管,在饮料瓶中先分别装满水,可观察到底部的橡胶膜都一样略有向下凸出。然后在两根粗细差别较大的空心管同时慢慢加入等质量的水,可以观察到细管的橡胶膜向下凸出更为明显,虽然加入的水的总重一样,可细管中水的深度更大,液体产生的压强也就更大,加到一定的程度,细管下的橡胶膜先被压破,学生反反复复做了这样的实验,结果都一样,给学生留下了深刻的印象。
        2.根据实验原理,选择实验室现有的器材,进行实验设计。例如:测平均速度的实验设计中,根据原理公式:v=s/t,在用秒表测小车运动时间时,发现小车运动时间太短难以测量怎么设计——减小坡度;小车偏离直线运动怎么解决——学生在实验室找到了带槽的光具座,用钢珠代替了小车,实验效果很好。这样既提高了精确程度,又培养了学生的创新和实践能力。
        通过努力,我校逐步提高了学生在物理实验中设计能力的培养,也培养了学生的发散思维及创新能力和实践能力。在学校的新课程教育教学改革中,师生们通过自身的不断努力探索,在教师的引导下——学生初步实现了终身学习的主观条件。
        参考文献
        [1]现行初中物理教学大纲。
        [2]木易 《浅谈生物实验设计能力的培养》.2006。
        [3]《2003—2007年教育振兴行动计划》。
        
        
       

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