最新高中學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)

1、高中學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。新課程標(biāo)準(zhǔn)指出： “高中物理課程應(yīng)促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，讓學(xué)生積極參與、樂(lè)于探究、勇于實(shí)驗(yàn)、勤于思考。通過(guò)多樣化的教學(xué)方式，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)與技能，培養(yǎng)其科學(xué)探究能力，使其逐步形成科學(xué)態(tài)度與科學(xué)精神。 ”實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力是指學(xué)生能綜合、靈活地運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)、方法對(duì)實(shí)驗(yàn)的儀器、裝置、 步驟和操作方法等實(shí)驗(yàn)因素進(jìn)行規(guī)劃的能力.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)是新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求。這種能力的培養(yǎng)過(guò)程實(shí)質(zhì)也就是科學(xué)素質(zhì)、創(chuàng)新精神的形成過(guò)程，同時(shí)它也是中學(xué)生將來(lái)在社會(huì)生產(chǎn)實(shí)踐中必須具備的能力。一、學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原則。1、 實(shí)驗(yàn)的可行性原則。實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯

2、一標(biāo)準(zhǔn)，擬定好實(shí)驗(yàn)方案后，所需實(shí)驗(yàn)器材是否容易獲取，不易獲取的的器材就應(yīng)避免實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。試驗(yàn)中物理量是否可測(cè)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是否可觀察。只有設(shè)計(jì)研究和分析的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都能夠容易測(cè)量，設(shè)計(jì)才有實(shí)際意義。2、實(shí)驗(yàn)的簡(jiǎn)化性原則。一個(gè)好的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，以簡(jiǎn)單易行為首選。從器材到步驟，盡量選取費(fèi)力少、效果明顯的實(shí)驗(yàn)器具和操作流程。3、實(shí)驗(yàn)的可操作性原則。器材的選取、實(shí)驗(yàn)的測(cè)量、數(shù)據(jù)的記錄和分析在實(shí)際實(shí)驗(yàn)時(shí)，容易操作且操作程序簡(jiǎn)單為最佳。二、學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)。1、夯實(shí)基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能，提高實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是根據(jù)一定的實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?，運(yùn)用已有的物理知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能來(lái)構(gòu)思設(shè)計(jì)解決新的問(wèn)題的途徑和方法。在新課程標(biāo)

3、準(zhǔn)中對(duì)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中知識(shí)與技能的培養(yǎng)有如下要求：認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)中的地位和作用，掌握物理實(shí)驗(yàn)的一些基本技能，會(huì)使用基本的實(shí)驗(yàn)儀器，能獨(dú)立完成一些物理實(shí)驗(yàn)。 “雙基是實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，所以在日常教學(xué)中，教師應(yīng)重視對(duì)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能的訓(xùn)練。2、日常教學(xué)和活動(dòng)中滲透設(shè)計(jì)思維，提高實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。物理離不開(kāi)生活也離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)。每一個(gè)實(shí)驗(yàn)都包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)操作及操作規(guī)程、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理、實(shí)驗(yàn)誤差的分析等幾個(gè)方面的要素。只有讓學(xué)生在平時(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S方式和習(xí)慣，才能為進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)。因此在日常實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師就應(yīng)有意識(shí)的通過(guò)對(duì)一些常規(guī)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行不同類型實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)和

4、實(shí)施，來(lái)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)。如練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，課本介紹這個(gè)儀器目的就為后邊研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)、探究做功與速度關(guān)系、驗(yàn)證機(jī)械能守恒等三個(gè)實(shí)驗(yàn)中速度的測(cè)定及驗(yàn)證牛頓第二定律加速度測(cè)定做準(zhǔn)備。講完這一儀器教師可補(bǔ)充提問(wèn)，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可以測(cè)速度能否用來(lái)研究物體的運(yùn)動(dòng)？能研究的話器材、實(shí)驗(yàn)條件方面還需要做哪些改進(jìn)呢？引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，可以通過(guò)讓學(xué)生獨(dú)立思考、小組交流等方式進(jìn)行討論、探索、對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)步驟等加以改進(jìn)，逐步在設(shè)計(jì)中體現(xiàn)出自己的見(jiàn)解。比如測(cè)定物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，學(xué)生肯定想到根據(jù)動(dòng)摩擦力的計(jì)算公式測(cè)定，但如何用測(cè)力計(jì)測(cè)出動(dòng)摩擦力來(lái)教師可引導(dǎo)如何拉動(dòng)物塊？是否必須

5、勻速拉動(dòng)才得到動(dòng)摩擦力？能否用輕彈簧將其一端固定一端連著物塊放在木板上，這樣只要拉動(dòng)木板就得到摩擦力了與如何拉動(dòng)還有關(guān)系否？還能否用動(dòng)能定理或牛頓第二定律來(lái)求以呢？學(xué)生的思維打開(kāi)了，物理也就變得有興趣了。這樣各個(gè)小組都拿出自己的方案，首先進(jìn)行討論；然后進(jìn)行對(duì)比分析，互相指出問(wèn)題和不足之處，取長(zhǎng)補(bǔ)短；最終拿出最合理的方案進(jìn)行試驗(yàn)。3、強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)訓(xùn)練，提高實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。目前，中學(xué)物理教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)性試題，一般是根據(jù)課本中已出現(xiàn)的物理實(shí)驗(yàn)的基本原理，所使用的基本器材以及實(shí)驗(yàn)中學(xué)過(guò)的有關(guān)方法，設(shè)計(jì)一些新的實(shí)驗(yàn)，按照實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方案及要求，完成實(shí)驗(yàn)有關(guān)內(nèi)容；或者是提供有關(guān)的實(shí)驗(yàn)器材以及實(shí)驗(yàn)的目的要求，

6、根據(jù)有關(guān)知識(shí)以及在實(shí)驗(yàn)中學(xué)過(guò)的方法，自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并完成實(shí)驗(yàn)要求。設(shè)計(jì)性物理實(shí)驗(yàn)題就是一種對(duì)學(xué)生進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)訓(xùn)練的有效方法。設(shè)計(jì)性物理實(shí)驗(yàn)題一般可分為三種類型：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。根據(jù)給定的實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊螅蓪W(xué)生設(shè)計(jì)（或補(bǔ)全）實(shí)驗(yàn)方案，并按要求完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容或進(jìn)行某些測(cè)量。如：已知兩個(gè)量程內(nèi)阻的電壓表，請(qǐng)你設(shè)計(jì)個(gè)方案測(cè)定測(cè)定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)。要求畫(huà)出電路圖，簡(jiǎn)要說(shuō)出方法步驟。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法。根據(jù)給定的實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊约耙恍└郊訔l件，由學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法，并按要求完成實(shí)驗(yàn)的有關(guān)內(nèi)容或進(jìn)行莫些測(cè)量。如：滑動(dòng)變阻器,全電阻約5 Q （電阻絲繞制緊密，匝數(shù)清晰可數(shù)）現(xiàn)需要測(cè)量電阻絲的直徑和總長(zhǎng)度，在不

7、破壞變阻器的前提下，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，寫(xiě)出所需器材及操作步驟，并給出直徑和總長(zhǎng)度的表達(dá)式。寫(xiě)出主要步驟及計(jì)算公式。設(shè)計(jì)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，由學(xué)生設(shè)計(jì)處理方法，求出實(shí)驗(yàn)測(cè)量值并分析實(shí)驗(yàn)誤差等。4、培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新思維能力，提高實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的核心是思維能力和創(chuàng)造性。物理實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)過(guò)程就是一個(gè)探索、創(chuàng)造的過(guò)程，對(duì)學(xué)生思維能力的要求較高。學(xué)生的創(chuàng)造性思維和學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力是密不可分的，教學(xué)中要爭(zhēng)取盡量讓學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，在教學(xué)中可以讓學(xué)生利用生活中的材料來(lái)嘗試應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)，就地取材，使學(xué)生能隨時(shí)驗(yàn)證自己的新設(shè)想。例如進(jìn)行測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和 內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)，所有材料都可以來(lái)自生活，電

8、源可選擇用水果蘋(píng)果代替，或廢舊電池。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)同一種儀器或裝置，通過(guò)不同的操作或改變其組合方式、先后順序等進(jìn)行改進(jìn)，就可以實(shí)現(xiàn)裝置功能的拓展。對(duì)儀器功能的開(kāi)發(fā)和拓展，實(shí)際上也體現(xiàn)了對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新思維與創(chuàng)新能力的開(kāi)發(fā)和培養(yǎng)。比如“打點(diǎn)計(jì)時(shí)器” “氣墊導(dǎo)軌”，在實(shí)驗(yàn)中根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，可以對(duì)其進(jìn)行多種方式的利用。通過(guò)新實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，啟發(fā)學(xué)生采用多種思維方式，擴(kuò)展創(chuàng)新思維視角，獲得超越實(shí)驗(yàn)本身更廣泛的知識(shí)。使學(xué) 生的創(chuàng)造能力得到提高，并激發(fā)了學(xué)生綜合運(yùn)用物理知識(shí)， 主動(dòng)思考物理實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)過(guò)程的積極性，從而拓展物理知 識(shí)，擴(kuò)展學(xué)生的創(chuàng)新思維視角，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新能力。5、運(yùn)用課外實(shí)踐活動(dòng)，提

9、高實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。課外實(shí)踐活動(dòng)作為課堂實(shí)驗(yàn)探究的延伸對(duì)提高學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力具有不可估量的作用，學(xué)生在課外小實(shí) 驗(yàn)、小制作等實(shí)踐活動(dòng)中，為了達(dá)到解決問(wèn)題的目的，需要 查閱有關(guān)資料，尋找有關(guān)材料，運(yùn)用學(xué)過(guò)的物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)知識(shí)和方法，設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方案，并通過(guò)實(shí)際操作驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)方案的正確與否；或者通過(guò)同學(xué)之間的共同討論、設(shè)計(jì)和制作出多種物理實(shí)驗(yàn)方案，最終使問(wèn)題得以解決。如在學(xué)習(xí)了功、功率等知識(shí)后，可以讓學(xué)生在課外根據(jù)生活現(xiàn)象，設(shè)計(jì)出某同學(xué)背書(shū)包上5 樓的平均功率的方案，并用該實(shí)驗(yàn)方案測(cè)量出該同學(xué)的功率，最后寫(xiě)成實(shí)驗(yàn)報(bào)告并與其他同學(xué)交流，評(píng)出最佳設(shè)計(jì)獎(jiǎng)等。這種做法不僅使學(xué)生在設(shè)計(jì)、制作過(guò)程中鍛煉了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和動(dòng)手操作的能力，而且使學(xué)生在不斷的失敗中體驗(yàn)到設(shè)計(jì)成功的快樂(lè)，增強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的自信心?？傊锢韺?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的提高需要一個(gè)過(guò)程，教師應(yīng)根據(jù)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容特點(diǎn)，學(xué)生知識(shí)與技能的基礎(chǔ)和能力發(fā)展水平，有目的、分階段地制定物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的發(fā)展 計(jì)劃。參