论文部分内容阅读
摘 要：物理学是一门以实验为基础的学科，物理实验教学在物理教学中占有很重要的地位。针对目前高中物理实验教学中存在的问题和现状，从理论和实践两方面对高中物理设计性实验教学进行了初步的研究。
关键词：设计性；实验；原则
在新课改理念下，随着高中物理教学研究的不断深入，设计性实验的作用越来越为人们所重视。设计性实验作为近年来崭露头角的一种新式实验，它使实验教学更有利于培养学生的动手操作能力、设计实验的实践能力，更有利于培养学生的创新意识和创新能力。本文在前人研究的基础上，结合多年来高中物理设计性实验设计的实践经验，从实验设计这个设计性实验最基本的环节入手，对高中物理设计性实验的设计原则进行了初步的研究，中学物理设计性实验教学的设计原则，主要有：探索性设计原则、趣味性设计原则、简易性原则、科学性原则。
一、探索性设计原则
探索性设计原则是指所设计的实验中包含的物理规律往往隐藏于较深的层次，需要让学生自己去挖掘；实验的条件和结果之间往往也存在着较大的距离，需要让学生自己去跨越；解决问题的方法与途径往往不太清楚，需要让学生自己通过尝试找出错误，提出假设并验证假设。这样，学生在自己解决问题的过程中，不仅能学会并形成一定的认知能力和技巧，同时也激发了他们的内在潜力，并有助于形成自发的学习动机。在实验教学中测量某一物理量的课题，如“怎样测量半圆柱形下玻璃砖的折射率”，由学生设计实验方案；在探讨研究和应用的课题，如“太阳能电池的应用”，由学生阅读相关材料后，对工作原理和应用前景进行了解分析；在研究测量方法的课题，要求设计一种实用的方法。例如，在用伏安法测电阻后，可以提出：“一位无线电修理工手边有最大阻值为50欧的滑动变阻器R0和未知电阻Rx各一只，除用伏安法测量外，还有哪些方法能测出它的大小（器材自选）”的研究课题，让学生根据课题要求，设计出多种测量方法。
二、趣味性设计原则
趣味性设计原则是指：探索性实验的设计要充分考虑学生的心理特点和认知水平，实验设计要求生动、有趣，能使学生在进行实验探索时，自始至终保持很高的兴趣。物理学本是一门实践性强与日常生活紧密相关的学科，又是一门生动具体且内容丰富，有趣的学科，很容易引导学生的学习兴趣。如让学生转动鸡蛋做摩擦力实验。通过观察实验学生发现在相同条件下，熟鸡蛋转动的次数比生鸡蛋多。学生产生浓烈的探究兴趣。我就引导学生找两种蛋的内部结构有何区别，从而找出当中的原因：生鸡蛋内部为液态物质密度小，而蛋壳的密度相对大，转动时两者的惯性不一致造成重心不稳。因为生鸡蛋在转动过程中内部的液态物质会与蛋壳发生摩擦使蛋的总能量减小。因此熟鸡蛋转动的次数比生鸡蛋多。我还引导学生想一想，几十亿年前地球上一天的时间也是二十四小时吗？鸡蛋很容易找到，若引导学生使用鸡蛋做实验，既可分析物理原理，又可激发学生的学习兴趣。
探索性实验作为一种学习活动，不能依靠教师的督促使学生完成，而要通过设计良好的实验本身来激发学生的兴趣，使学生从好奇出发，进而发生兴趣，只有这样，才能使学生自觉自愿地参与实验探究活动。
三、简易性设计原则
简易性设计原则是指；实验的设计要尽可能采用较少的仪器，所使用的仪器要尽可能简单，设计的选题要尽可能与日常生活实际相联系，实验的原理要尽可能在高中物理范围之内。
采用简单的器材还容易突出实验的物理原理，而不为那复杂的结构所干扰，因而能获得更好的效果。事实上，实验的效果往往与仪器的复杂程度成反比。麦克斯韦在评价简单仪器时曾说过：“这些实验的教育价值，往往与仪器的复杂性成反比，学生用自制的仪器虽然经常出毛病，但他却会比用仔细调整好的仪器学到更多的东西。仔细调整的仪器学生易干依赖，而不敢拆成零件。”这很好地说明了简单仪器特有的教育价值。如《平抛物体运动》中的“用尺测量玩具手枪子弹射出时的速度”。又如在“显示微小形变”小实验中，变换一下问题方式就可以成为此类设计性实验，可以提出问题： “给你一个大玻璃瓶，你如何通过实验来显示微小变形？”
四、科学性设计原则
科学性原则是指实验目的要明确，实验原理要正确，实验材料和实验手段的选择要恰当，整个设计思路和实验方法的确定都不能偏离物理学基本知识和基本原理以及其他学科领域的基本原则。分析问题、设计实验的全面性和科学性体现了逻辑思维的严密性。科学性原则：包括实验原理的科学性、实验材料选择的科学性、实验方法的科学性、实验结果处理的科学性。
1.实验原理的科学性
实验原理是实验设计的依据，也是用来检验和修正实验过程中失误的依据，因此它必须是经前人总结或经科学检验得出的科学理论。
2.实验材料选择的科学性
根据实验目的和实验原理选择恰当的实验材料，是保证实验达到预期结果的关键因素之一。
3.实验方法的科学性
只有科学而严谨的实验方法，才能得出正确而可靠的实验结果。
4.实验结果处理的科学性
对于实验过程中得到的一些数据，现象或其它信息，不能简单处理，应首先整理后仔细分析，找出它们所能够透露给我们的最大信息量。
科学性原则在实验设计中的要求还在于，把科学的物理思想和方法渗透到设计之中，使学生在解决探索性实验的过程中，形成科学的物理思想，学会并运用科学的方法解决问题，从而使探索性实验真正起到培养科学思想与方法的目的
开展设计性实验，拓展实验教学的新构想，随着新课改实验的推广，高中物理实验教学的改革应当关注探究思想的介入，改变将实验的功能仅归于验证理论和培养动作技能的观点。从这个意义上讲，物理设计性实验必将在中学物理实验教学中占有越来越重要的位置，成为培养学生创新能力的有效教学模式。
参考文献：
[1]国家教育部.《全日制义务教育物理课程标准（实验稿）》.北京师范大学出版社.2001年7月
[2]教学仪器与实验[J].2004年第2期
[3]罗星凯.《低成本、高智慧的物理实验欣赏》.物理教学探讨[J].2000年第9期
[4]罗星凯、赵凯华.《中学物理疑难实验专题研究》.广西师范大学出版社.1998年6月
关键词：设计性；实验；原则
在新课改理念下，随着高中物理教学研究的不断深入，设计性实验的作用越来越为人们所重视。设计性实验作为近年来崭露头角的一种新式实验，它使实验教学更有利于培养学生的动手操作能力、设计实验的实践能力，更有利于培养学生的创新意识和创新能力。本文在前人研究的基础上，结合多年来高中物理设计性实验设计的实践经验，从实验设计这个设计性实验最基本的环节入手，对高中物理设计性实验的设计原则进行了初步的研究，中学物理设计性实验教学的设计原则，主要有：探索性设计原则、趣味性设计原则、简易性原则、科学性原则。
一、探索性设计原则
探索性设计原则是指所设计的实验中包含的物理规律往往隐藏于较深的层次，需要让学生自己去挖掘；实验的条件和结果之间往往也存在着较大的距离，需要让学生自己去跨越；解决问题的方法与途径往往不太清楚，需要让学生自己通过尝试找出错误，提出假设并验证假设。这样，学生在自己解决问题的过程中，不仅能学会并形成一定的认知能力和技巧，同时也激发了他们的内在潜力，并有助于形成自发的学习动机。在实验教学中测量某一物理量的课题，如“怎样测量半圆柱形下玻璃砖的折射率”，由学生设计实验方案；在探讨研究和应用的课题，如“太阳能电池的应用”，由学生阅读相关材料后，对工作原理和应用前景进行了解分析；在研究测量方法的课题，要求设计一种实用的方法。例如，在用伏安法测电阻后，可以提出：“一位无线电修理工手边有最大阻值为50欧的滑动变阻器R0和未知电阻Rx各一只，除用伏安法测量外，还有哪些方法能测出它的大小（器材自选）”的研究课题，让学生根据课题要求，设计出多种测量方法。
二、趣味性设计原则
趣味性设计原则是指：探索性实验的设计要充分考虑学生的心理特点和认知水平，实验设计要求生动、有趣，能使学生在进行实验探索时，自始至终保持很高的兴趣。物理学本是一门实践性强与日常生活紧密相关的学科，又是一门生动具体且内容丰富，有趣的学科，很容易引导学生的学习兴趣。如让学生转动鸡蛋做摩擦力实验。通过观察实验学生发现在相同条件下，熟鸡蛋转动的次数比生鸡蛋多。学生产生浓烈的探究兴趣。我就引导学生找两种蛋的内部结构有何区别，从而找出当中的原因：生鸡蛋内部为液态物质密度小，而蛋壳的密度相对大，转动时两者的惯性不一致造成重心不稳。因为生鸡蛋在转动过程中内部的液态物质会与蛋壳发生摩擦使蛋的总能量减小。因此熟鸡蛋转动的次数比生鸡蛋多。我还引导学生想一想，几十亿年前地球上一天的时间也是二十四小时吗？鸡蛋很容易找到，若引导学生使用鸡蛋做实验，既可分析物理原理，又可激发学生的学习兴趣。
探索性实验作为一种学习活动，不能依靠教师的督促使学生完成，而要通过设计良好的实验本身来激发学生的兴趣，使学生从好奇出发，进而发生兴趣，只有这样，才能使学生自觉自愿地参与实验探究活动。
三、简易性设计原则
简易性设计原则是指；实验的设计要尽可能采用较少的仪器，所使用的仪器要尽可能简单，设计的选题要尽可能与日常生活实际相联系，实验的原理要尽可能在高中物理范围之内。
采用简单的器材还容易突出实验的物理原理，而不为那复杂的结构所干扰，因而能获得更好的效果。事实上，实验的效果往往与仪器的复杂程度成反比。麦克斯韦在评价简单仪器时曾说过：“这些实验的教育价值，往往与仪器的复杂性成反比，学生用自制的仪器虽然经常出毛病，但他却会比用仔细调整好的仪器学到更多的东西。仔细调整的仪器学生易干依赖，而不敢拆成零件。”这很好地说明了简单仪器特有的教育价值。如《平抛物体运动》中的“用尺测量玩具手枪子弹射出时的速度”。又如在“显示微小形变”小实验中，变换一下问题方式就可以成为此类设计性实验，可以提出问题： “给你一个大玻璃瓶，你如何通过实验来显示微小变形？”
四、科学性设计原则
科学性原则是指实验目的要明确，实验原理要正确，实验材料和实验手段的选择要恰当，整个设计思路和实验方法的确定都不能偏离物理学基本知识和基本原理以及其他学科领域的基本原则。分析问题、设计实验的全面性和科学性体现了逻辑思维的严密性。科学性原则：包括实验原理的科学性、实验材料选择的科学性、实验方法的科学性、实验结果处理的科学性。
1.实验原理的科学性
实验原理是实验设计的依据，也是用来检验和修正实验过程中失误的依据，因此它必须是经前人总结或经科学检验得出的科学理论。
2.实验材料选择的科学性
根据实验目的和实验原理选择恰当的实验材料，是保证实验达到预期结果的关键因素之一。
3.实验方法的科学性
只有科学而严谨的实验方法，才能得出正确而可靠的实验结果。
4.实验结果处理的科学性
对于实验过程中得到的一些数据，现象或其它信息，不能简单处理，应首先整理后仔细分析，找出它们所能够透露给我们的最大信息量。
科学性原则在实验设计中的要求还在于，把科学的物理思想和方法渗透到设计之中，使学生在解决探索性实验的过程中，形成科学的物理思想，学会并运用科学的方法解决问题，从而使探索性实验真正起到培养科学思想与方法的目的
开展设计性实验，拓展实验教学的新构想，随着新课改实验的推广，高中物理实验教学的改革应当关注探究思想的介入，改变将实验的功能仅归于验证理论和培养动作技能的观点。从这个意义上讲，物理设计性实验必将在中学物理实验教学中占有越来越重要的位置，成为培养学生创新能力的有效教学模式。
参考文献：
[1]国家教育部.《全日制义务教育物理课程标准（实验稿）》.北京师范大学出版社.2001年7月
[2]教学仪器与实验[J].2004年第2期
[3]罗星凯.《低成本、高智慧的物理实验欣赏》.物理教学探讨[J].2000年第9期
[4]罗星凯、赵凯华.《中学物理疑难实验专题研究》.广西师范大学出版社.1998年6月