怎样培养学生是实验设计能力

科学探究包括“七个环节”，根据教学目标提出一个有价值的问题，会引发许多的猜想；猜想仅停留在主观层面。要验证猜想，就得制定计划和设计实验。如果没有制定计划和设计实验这一环节，一切问题无法解决；一切猜想无法验证。只有合理设计试验这一环节，才能进行实验、搜集数据；从而进行分析论证，进而交流和评估。因此，设计实验在科学探究中就像一根栋梁，承上启下。如何养学生设计实验能力；笔者认为可以从以下几个方面尝试：

一、在筛选猜想中设计实验

根据生活经验或创设物理情景中，引发学生提出问题后；学生会从不同角度、不同认知、不同经历，提出种种猜想；这是一个发散思维过程。我们不可能对所有猜想都一一用实验验证。例如；探究电阻大小与什么因素有关；学生猜想有长度、密度、体积、横截面积、质量、材料等有关。那么，我就与学生一起分析考虑长度、横截面积，实际上考虑了体积；考虑材料实际上考虑了密度；考虑了体积、密度，实际上考虑了质量。经过分析，学生才明白为何只考虑材料、长度、横截面积以及温度。这样也大大节省进行实验时间。但这不能走向极端；有时探究某些物理量难以分析而试验又容易做，还是依猜想设计实验。比如，探究摩擦力大小与什么因素有关？学生猜想除了与压力、接触面粗糙程度有关外；还涉及压力的作用点、运动方向、运动速度、接触面面积等等，可以做实验给学生看，并不占有教学时间。

二、 在明确实验原理中设计实验

物理教材中涉及物理量之间的定量关系常常用公式表示。例如：V=S/t、ρ= 、I=U/R

等等；往往将这些公式作为原理设计实验。测运动物体的平均速度，只要测运动物体的路程以及通过这段路程的时间，围饶测这两个物理量，选用器材和仪器设计实验。有时为了减小误差，还要考虑先测什么，后测什么，选用器材和仪器的规格。在测定电功率实验中，实验

设计思路是：根据实验原理，明确要测物理量是电流和电压；根据所测物理量设计电路图，从电路图中体现选用器材和仪器的规格，然后连接实物电路（提醒注意事项、实验步骤），根据所测物理量设计表格。设计思路清晰，给学生程序性知识，学生设计实验能力就会在

潜移默化中提高。

三、在比较实验方案中设计试验

在探究欧姆定律实验中，我让学生根据实验原理上台板画设计电路图。甲同学画设计电路图没带滑动变阻器元件符号；乙同学画设计电路图带滑动变阻器元件符号。针对这种情况，

让全班同学展开讨论取得共识：甲同学画设计电路图只能测一组电流和电压值，乙同学画设计电路图能测多组电流和电压值，可做到保持R两端的电压不变，且操作方便。比较实验方案虽然费时，但在以后设计测电功率电路费时较少，非常值得。比如在测液体密度时，

是直接测量法还是用剩余法好？让学生进行比较，从而培养学生改进实验的意识，到达提高

设计实验能力。

四、在明确实验方法中设计实验

初中物理研究方法常有：控制变量法、等效替代法、转换法、类比法、图象法、模型法以及逆向思维法等.根据研究对象，结合教学实际恰当选择研究方法，可以帮助学生理清探究思路，增强实验设计能力。比如，研究物理量同影响它的多个因素中的一个因素的关系，可将除了这个因素以外的其它因素人为地控制起来，使其保持不变；单独研究物理量与这个因素的关系，得出结论。然后再逐一研究综合起来得出规律。当我们研究电阻大小与什么因素有关、凸透镜成像规律等问题时，为什么没有实验原理照样可以进行设计实验，其原因就是明确实验方法。

明确实验方法不但可以解决没有实验原理情况下设计实验，而且可以突破器材和仪器及研究者的某些限制。在演示力作用效果时，用手捏紧广口玻璃瓶，广口玻璃瓶形变几乎肉眼看不出。如果我们将红色的水装进广口玻璃瓶，用橡皮塞塞紧瓶口，再用细玻璃管插进橡皮塞中间并伸进广口玻璃瓶里，此时用手捏紧广口玻璃瓶，观察细玻璃管液面变化，就可以看出广口玻璃瓶形变。这个方法就是转换法！可见，实验设计能力强弱与理解、明确实验方法有关。

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陈一二三 2007-11-8