袁衛(wèi)民 楊紅娜

(保定二中 河北 保定 071000)

1 教學(xué)流程設(shè)計

在實驗課教學(xué)中，應(yīng)以設(shè)計實驗為載體來培養(yǎng)學(xué)生良好的創(chuàng)新思維品質(zhì).所謂設(shè)計實驗就是要打破原有的實驗方案，在一些特定的要求和條件下設(shè)計新的實驗方案和步驟，完成實驗要求.由于這種設(shè)計具有較大的靈活性，需要學(xué)生在牢固掌握基礎(chǔ)知識和基本方法的前提下具有創(chuàng)新思維，因此通過設(shè)計實驗可有效地培養(yǎng)學(xué)生良好的創(chuàng)新思維品質(zhì).

中學(xué)物理設(shè)計實驗課流程可設(shè)計為“創(chuàng)設(shè)研究問題 — 設(shè)計實驗方案—實驗驗證—歸納總結(jié)”.流程中以原有學(xué)生設(shè)計認知為基礎(chǔ)，以新的應(yīng)用設(shè)計課題為切入點，以理論設(shè)計為指導(dǎo)，以實驗測試為判斷，以培養(yǎng)創(chuàng)新思維為核心，以培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用設(shè)計能力為目標.該流程中，應(yīng)用設(shè)計課題的創(chuàng)設(shè)很重要，課題應(yīng)能揭示學(xué)生原有設(shè)計認知的局限性和不足之處；同時滲透新的設(shè)計方法.學(xué)生的理論設(shè)計在實際實驗時失敗或不完美，能激發(fā)學(xué)生的探索創(chuàng)新動機；通過進一步設(shè)計，從失敗到成功，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力.

流程中的關(guān)鍵是實驗設(shè)計.首先，對給定的實驗器材及實驗要求進行分析，明確實驗的物理情境，建立實驗?zāi)Ｐ?第二，依據(jù)所創(chuàng)設(shè)的物理情境，確定相應(yīng)的實驗原理;這些就是所學(xué)的各種物理規(guī)律，即將物理情境和物理規(guī)律相聯(lián)系.第三，根據(jù)實驗原理確定實驗過程，選擇合適的實驗方法，并選擇好器材；明確待測的物理量，設(shè)計好記錄表格;還要做好數(shù)據(jù)處理和誤差分析.最后判斷方案的優(yōu)劣，甚至需要涉及多個方案，選擇其中最優(yōu)的實驗方案.

2 教學(xué)案例

創(chuàng)設(shè)研究問題：測一支鉛筆的長度.

實驗器材:鉛筆，小球，細線(約1m長)，秒表.

引導(dǎo)學(xué)生思考：

(1)測長度但沒有提供測長度的工具，如何實現(xiàn)測量呢？

(2)需創(chuàng)設(shè)怎樣的物理情境？

(3)所對應(yīng)的原理是什么?

設(shè)計實驗方案：本題可有兩種情境.

情境1：利用小球自由落體.設(shè)鉛筆的長度為l，線長L是鉛筆長的n倍，L=nl，有

可得

情境2：利用小球構(gòu)成一單擺.即由

得

分析情境1： L只有1m左右，將小球從1m左右的高度釋放，所需的時間僅為0.45s，顯然利用秒表計時誤差太大，此方法不合理.

分析情境2：

(1) 若用鉛筆長l為擺長，則l比1m小得多，不符合單擺的實驗要求.

(2) 用nl長(近似1m)為擺長，則對折時誤差較大，并且小球半徑未知，無法確定擺長的準確值.

(3) 分別選用L1和L2為 擺長，要求L1-L2=l， 則表達式為

T1、T2為單擺完成多次全振動的平均周期.

實驗驗證：各種方案都可組織學(xué)生自己動手測量，這樣可有效地訓(xùn)練學(xué)生思維的廣闊性，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維、邏輯思維.

歸納總結(jié)：這一設(shè)計實驗可以有多種設(shè)計方案，由于小球的半徑未知又無法測量，因此采用分析情境2中方法(3)來進行,實驗才是最優(yōu)方案.

根據(jù)這一設(shè)計實驗分析，我們可以認識到以下兩點：

(1) 創(chuàng)建實驗情境、確定實驗原理是進行實驗設(shè)計的基礎(chǔ)；

(2) 確定實驗過程、選擇合適的方法是進行實驗設(shè)計的關(guān)鍵.

總的說來，設(shè)計實驗就是在學(xué)生實驗基礎(chǔ)上多了幾個“難點”，但和學(xué)生實驗是密切相關(guān)的；同時更注重了學(xué)生的發(fā)散思維、邏輯思維等創(chuàng)新思維的培養(yǎng).通過設(shè)計實驗教學(xué)，可使學(xué)生不斷形成和完善解決問題的思路和方法，養(yǎng)成科學(xué)分析問題的習(xí)慣，提高創(chuàng)新思維能力.