《中学物理实验设计的几点原则》.doc

中学物理实验设计的几点原则
思南县文家店中学 白良江 201410
物理是一门以观察、实验为基础的科学。它是以观察、实验为基础，它的规律都是通过对生活中的一些现象观察和在实验的基础上，认真思考总结得来的。而实验能力又是中考重点考察的能力之一，要求考生能明确实验目的、理解实验原理和方法，会使用仪器、观察分析实验现象、记录并处理实验数据，并且能够灵活地运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题。
物理教学过程离不开演示实验和分组实验，但在设计新的实验和操作实验时应注意以下几点原则：
1、实验设计应注意科学性原则
不论何种实验的设计和改进，首先要考虑的是实验原理和实验现象的科学性，特别是一些实验从表面现象看没有问题，而在伪象掩盖下可能存在科学性错误。整个设计思路和实验方法的确定都不能偏离科学基本知识和基本原理以及其它学科领域的基本原则。科学性是设计实验成功的前提。
例如：物体的冷热程度靠人的感觉不可靠的演示
第一步：取三盆温度不同的水放在讲台上。
第二步：请一名同学先把两只手分别放入热水和冷水中。
第三步：先把左手放入温水中，再把右手放入温水中，比较两手对温水的感觉是否相同。
上述实验的顺序不能倒过来，否则将达不到实验的目的。
2、实验设计应注意安全性原则
不论何种实验，教学活动的参与者总有学生，在实验过程中不会对实验设备器材产生损坏，对人生安全产生危害，对环境产生污染。教师在演示实验的过程中，一定要牢固树立“安全第一、质量第一”的意识，确保人身和财产的安全。在初中物理演示实验中，有易燃的、有剧毒的、有腐蚀的、有触电危险的情况等等。这些都是实验过程中的不安全因素，教师在进行演示实验之前，一定要熟悉整个实验的操作过程，掌握实验仪器的使用方法，了解实验仪器的性能，必须采取相应的保护措施，按照一定的程序进行实验，认真仔细地把握实验过程中的每个环节，做到万无一失，以确保实验过程的顺利进行。对有危险的实验，如果有学生重新操作的时候，一定要注意认真的指导。保护学生的身心健康是教师必须考虑到的。
3、实验设计应注意创新性原则
教师要适当引导，不使他们过多地碰壁。但是，教师也不可包办代替，要让学生经受挫折，从中总结经验教训，不断改进实验，发挥学生的创造性，从而获得成功，这样将会增加学生学习的乐趣，并得到更多锻炼。而且有利于培养学生的实验技能，增强学生思维的独创性。让学生对同一问题，善于全方位、广角度、多途径地去分析思考，从而发展了学生的求异思维和创新能力，撞击学生的创造灵感，促进创新意识的形成和创新能力的培养。
如：在做“用天平和量筒测液体的密度”实验时，充分把握学生设计实验环节和选择实验仪器的过程，是培养学生思维能力的好时机。有些学生把课本上的玻璃杯换成了口杯，在步骤上，有些学生把倒入部分盐水改为全部倒入，还有些学生在步骤上先称空杯的质量，再称倒入盐水后的总质量……，对学生肯动脑筋应给予表扬。在步骤上，肯定学生将盐水全部倒入的合理性，并让学生充分讨论先称空杯后再倒入盐水称总质量的做法是否可取，学生通过分析后得出这种方法在理论上是可以的，但在将杯中的盐水倒入量筒测体积时，由于杯底和杯壁还粘有盐水，使测得的体积小于杯中原盐水的体积，会造成较大误差。学生最终会找到减小误差的好办法。这个分析的过程，会占用一定的时间，但是，学生在这个思考、分析、设计、否定、再思考、再设计、再评估的过程中，增强了减少误差的意识，变思维的单向性为多向性，培养了学生的创造性和发散性思维能力。
4、实验设计应注意简便性原则
演示实验在设计中应排除次要的干扰因素，突出研究对象这—主要矛盾，特别是建立、巩固物理概念或引入课题的定性演示，没有必要为追求过分精密而使仪器结构复杂或操作过程、方法复杂化。
例如：在讲述红外线具有能量时，课本上介绍用温度计放在红外区域中，几分钟后看到温度计示数上升，说明红外线具有能量。实验时操作方法非常复杂，可见度也比较差。我们知道，有一些家用电器是用遥控器控制工作的，遥控器发射的就是红外线。实验时用遥控器的探头对准寒暑表的液泡，2min内温度计示数明显上升2℃左右。该实验不需要大功率的光源色散后形成的红外区域；不需要太阳光色散；学生可以在家中自行做实验。
5、实验设计应注意启发性原则
教师的演示实验，应对知识的传授起到提供信息、激化矛盾、引导指点的作用，因此教师在做演示实验时，应有意识地将一个实验分段完成，或将几个实验组合完成。
例如：观察水沸腾的实验现象时，就明确提出以下观察目标：水开始加热杯底和杯壁上出现许多小气泡，这些小气泡将发生怎样的变化？加热的过程中，水的温度将怎样变化？随着温度升高，气泡将怎样变化？水沸腾时温度将怎样变化？将沸腾的水停止加热，水是否沸腾？引导和启发学生明确观察目标，有目的、有秩序的进行观察，避免观察时手忙脚乱。
根据水沸腾的实验过程可以看出，由于实验过程层层递进，符合学生的认知过程，每一个实验传递一个知识，且对下一个知识有“承上启下”的作用，达到了由观察实验现象→交流→分析→上升到理论高度的教学要求。
6、实验设计应注意趣味性原则
虽然有些教学的内容，学生已通过其他渠道获取了，但对教师演示书本上或补充的实验，学生还是会认真观看的。为了更好地吸引学生的注意，教师在实验操作上应加以注意，使一些即便为一般的实验，也要让学生看成是有趣味的实验。因此教师在备课时应反复演练，课堂内不但要一次成功，而且要辅以语言或形体的动作，使学生感到有趣，加深记忆。
生动有趣的演示的实验可通过眼、耳等感觉器官对学生产生强烈的感官刺激，让学生留下难忘的记忆，从而提高实验的观察效果。
7、实验设计应注意重复性原则
演示实验是几十名学生共同观察同—实验现象的实验，由初中生的年龄特征可知，他们形象思维能力强于逻辑思维的能力，因此，在同样条件下重复做同样的实验，观察实验结果是相同的。任何实验都必须要有足够的实验次数，才能判断结果的可靠性。如果设计的实验只能进行一次，而无法重复下，那么这样得出的结论是不可靠的。
8、实验设计应注意超前性原则
使用新的教材，一定要提前较长的時间备课，而且要能备一章的课。因为新书在很多地方都较原来的课本内容做了改进，应增加一些演示实验和分组实验，而新实验器具的制作和准备要花去大量的时间。
总之，实验是人们根据研究的具体目的，利用一定的仪器设备，人为地制造、控制或模拟自然现象，使某些现象反复再现以便让人们反复进行观察研究的一种方法。实验直观具体、形象生动；实验教学从感性到理性，从具体到抽象，适合学生的身心特点，符合学生的认识规律。在物理教学中运用实验能给学生学习物理创造一个良好的环境，使学生能主动获取物理知识，掌握实验基本方法和实验技能，发展各种能力，促进学生科学品质和世界观的形成。
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