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淺談中學生物理實驗設計能力的培養



淺談中學生物理實驗設計能力的培養   摘 要:物理實驗設計能力的培養是新課程目標的需要,物理新課程目標就是提高學生的科學素養,而科學探究學習方式是提高學生科學素養的一種重要而有效的途徑。科學探究包含提出問題、猜想與假設、設計實驗和制定計劃、進行實驗、分析論證、評估、交流與合作。實驗設計能力的培養是學生創新思維發展的需要,是提高學生的科學素養重中之重。本人從物理實驗設計能力培養的意義和方法兩方面展開論述了該論文。參考了多方面的資料,理論聯系實際充分闡述了該論點。   關鍵詞:設計能力   物理是一門以實驗為基礎的學科,每一個物理實驗的完成能更具體、更形象地展示物理知識的形成和發展過程,為學生學習提供豐富的感性材料,為學生掌握和理解物理概念、物理規律打下扎實的基礎,所以很多教師特別注重對學生的動手能力培養,卻忽視了科學探究過程中一個尤為重要的環節培養:學生實驗方案設計能力的培養。導致許多學生在實驗探究過程中存在拿來主義思想,照著課本或老師的方案去動手實驗。這樣就不利于學生科學創新思維發展的培養,也不利于新課程目標培養的需求,對此本人在平時的物理教學中,對物理實驗設計能力的培養談談一些看法。   一、物理實驗設計能力培養的意義   物理實驗設計能力的培養是新課程目標的需要,物理新課程目標就是提高學生的科學素養,而科學探究學習方式是提高學生科學素養的一種重要而有效的途徑。科學探究包含提出問題、猜想與假設、設計實驗和制定計劃、進行實驗、分析論證、評估、交流與合作。實驗設計能力的培養是學生創新思維發展的需要,是提高學生的科學素養重中之重。   如在測量鐵 塊密度實驗中,我放棄原有以教師主導講實驗的方法,嘗試著營造成目標明確、結構合理、條理清晰的完美課堂。放棄向學生講解實驗原理、實驗方法以及實驗步驟,放棄學生按教師指導方案進行實驗,引導學生課外思考并獨立完成實驗方案設計,讓學生帶著有準備、有目的地進入實驗室。通過這樣我培養了學生獨立探究和勇于創新的能力。再如測量小燈泡電功率的實驗,是很值得讓學生探究掌握的實驗,學生在通過實驗設計過程,首先要掌握基本物理實驗方法和技巧,然后再充分運用所學知識,對實驗進行分析設計,不斷探索出創新的實驗方案。另外,在設計實驗中還涉及器材和儀器的選擇,這些都有效地提高了學生的思維和綜合能力。   通過一個個設計性實驗的展開,我們培養了學生獨立思考、勇于創新的精神,也使學生在分析問題和解決問題的過程的過程中獲得知識的積累和科學探究能力的提高,同時學生在設計出一個個成功的實驗中體驗到學習的興趣,更激發了學生的學習動力和創新欲望,進而使學生的創新思維得到提高,這樣我們就達到培養和提高學生的科學素養目的、完成了物理新課標的重要目標。   二、物理實驗設計能力培養的方法   1.感受科學家經歷的探索過程,增強學生實驗設計思想教學,培養實驗設計能力。   科學家完成一個成功的實驗需經歷曲折的探索設計過程,因此引導學生領悟前人的實驗設計思想,體驗科學家所經歷的探索過程,是培養學生具有設計能力的有效途徑。如探究聲音是由于物體振動而產生的實驗,在敲桌子產生聲音時,桌子振動很微弱,看不出振動。我們感受科學家利用放大法的設計思想,在桌子上放些沙子或紙屑可完成此實驗。再如體驗探究動能大小與什么因素有關體現的轉換法,棱鏡分解太陽光所用的再現法等等。這些可激發學生探究物理問題的興趣,又可培養學生設計實驗的理念。   2.放手學生獨立經歷設計實驗與制定計劃過程。   長期以來,一些老師認為:做實驗不如講實驗、講實驗不如做實驗題。同時出現片面強調教師的作用,忽視學生的主體地位;重視應試知識教育,輕視潛能開啟和能力培養。所以新型課堂應讓學生獨立經歷實驗的設計和制定過程,展示學生潛能,激發學生的創造能力,設計能力。下面談談具體培養與引導方法:   1)明確目的,引發定向思維。   如《測量小鐵塊密度》實驗,明確目的是測量固體的密度。要達目的,必須明確實驗原理,然后才能擬定實驗思路,選擇合適的器材,為此在實驗前要有意識地啟發學生朝著這一方向去思索。   2)根據實驗目的,找出實驗原理確定待測物理量。   要測量小鐵塊密度,需要那些數據呢?要引導學生理解密度計算公式入手,得出理論依據ρ=m/v,從而確定應測出m和v。為有目的地選用儀器找出依據。   3)根據確定的待測物理量選用器材。   要測量小鐵塊密度,必須測量小鐵塊的m和v, 因此,實驗器材應選用天平、量筒,由于要測量固體體積,應該間接測量,還要水和細線等器材。   4)設計實驗步驟。   根據此實驗的特殊性,在制定步驟過程中應引導學生思考,是先測小鐵塊質量好,還是測小鐵塊的體積好;為什么?通過引導讓學生理解實驗設計的重要性與必要性。   3.重視培養學生的課外小實驗、小制作和小發明。   開展課外小實驗、小制作和小發明活動,是培養和提高學生實驗設計能力的延續和補充,要想真正提高設計實驗能力的培養,僅在課堂內是不夠的,還必須多開展課外小實驗、小制作和小發明活動,才能達到最佳效果。因為這些活動中,學生的手腳充分解放、思維充分活躍、更有利于充分發揮學生的潛能,激發創造的靈感,設計出更多的小發明及小制作方案, 在實際教學過程中,我校學生制作設計出了“自動澆花器 ”“演示肺呼吸的原理器”等等。充分說明通過課外創新方案設計能力的培養,開發和培養學生的實驗設計能力。   三、結語   總之在今后的教學中,教師應結合學生年齡特點和物理學科特點,激發學生創新思維火花,提高學生探究實驗方案設計能力,為祖國培養更多創造型人才做出貢獻。


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