物理教学论文：试论物理实验教学中的“过程设计”蔡千斌

1 / 6 物理教学论文：试论物理实验教学中的“过程设计”蔡千斌 试论物理实验教学中的“过程设计” 蔡千斌 （浙江大学理学院物理系，浙江杭州 310027） 一、什么是物理实验教学中的“过程设计” 首先，“过程设计”就是一种教学设计其次，它更为强调的是重视过程的教学，详细地说，物理实验教学中的“过程设计”就是指在实验教学中教师设计实验的情境或系列的问题，使学生经历问题的探索过程，重蹈科学家关键的设计步骤，体悟实验的设计思想，掌握仪器的使用事项，提升实验结果的分析能力的一种教学设计 二、物理实验教学中为什么要进行“过程设计” 这要从一则教学事例谈起在“探究感应电流产生的条件”的实验中，实验装置如图 1 所示教师教学时对这一“成型实验”的设计未作铺垫，学生并不清楚科学家设计该实验的心路历程以至于教学中有些学生竟然认为：“这么简单的实验，很容易得出结论呀！法拉第怎么用了十年的时间？他真是太笨了！”可见，教师在已经“成型实验”的教学中有必要还原科学家的心路历程法拉第在当年先是怎么设计的，后是怎样改进的，以后是怎样突破的，最终又是怎2 / 6 样设计的别人为什么没有做成功，唯独法拉第做成功了 在充分揭示科学家思维的形成过程中，让学生适时地经历从实验的初始设计到逐步完善的思维过程，这样，学生才能领略到实验设计的精妙所在，也才能感受到法拉第的伟大之处因此，教师在实验教学中应当注重“过程设计”， 三、物理实验教学中如何进行“过程设计” 1仪器使用的过程设计 仪器使用的传统教学模式是：结构简介 教师示范 学生模仿教师先简单介绍仪器的结构、功能，再分步介绍操作步骤，第一步怎样操作，第二步怎样操作，要注意不能有什么样的操作，同时做好示范，然后学生照样练习，直至纯熟，这种教 学模式丧失了学生的自主性，削弱了学生的探究能力这样的设计并不可取仪器使用的“过程设计”能较好地解决这一问题其设计模式如图 2所示设计的线索是： (1)教学内容； (2)过程设计，其中，过程设计又分为：学生活动；过程小结， 案例：实验：使用多用电表测电阻采用“仪器使用的过程设计”进行教学时，教师不需强行灌输多用电表的使用方法，学生在活动中即能发现问题、解决问题、总结规律其过程设计见后页 实践表明，这种设计能使教师教得轻松，学生学得愉快，经过动手动脑后获得的知识，对学生来说，其印象也更3 / 6 为 深刻 2成型实验的过程设计 本文所讲的成型实验指的是已远离了实验的原型，经历了多次的修改后呈现出来的一个最终完善的电路、一套完整韵仪器、一种完美的实验方案它经过了多次的打磨，虽则完美，却磨掉了思维演变的痕迹，如果直接呈现出来，学生将无法感受到探索过程的艰难和探索过程的乐趣，理解起来也更为困难 案例：用以下器材测量待测电阻见的阻值待测电阻R 阻值约为 lOOR电源 E，电动势约为，内阻可忽略不计；电流表 Ai，量程为 050mA，内电阻 ri=20Q,;电流表 A2，量程为 0 300mA，内电阻 r2约为 4Q;定值电阻风，阻值 Ra-20Q;滑动变阻器 R，最大阻值为 10Q;单刀单掷开关 5，导线若干 (1)测量中要求两块电流表的读数都不小于其量程的1/3，且要求尽量多测量几组数据，试画出测量电阻 R，的实验电路原理图（原理图中的元件用题干中相应的英文字母标注） (2)若某次测量中电流表 Ai 的示数为，电流表 A2 的示数为， 2则由已知量和测量量计 R，的表达式为Rx=_. 这是本校一道高三复习的测试题它 难倒了一大批学4 / 6 生试题讲评时，教师直接呈现正确的实验电路，然后做一扼要的解释，结果，很多数学生直呼：“太神奇了！”他们觉得自己是很难想出这种设计方案来的究其原因，该设计脱离了学生的思维实际，难以引起学生的共鸣明显有曲高和寡的感觉如何解决这一问题？“成型实验的过程设计”不失为一种好的方式，其操作模式如图 3所示据此，过程设计如下 第一步，构画原型，根据问题情境，要测电阻 Rx 的阻值，明确实验的原型是伏安法测电阻的电路，题中“要求尽可能多测几组数据”，可知滑动变阻器的连接方式为“分压式”接法 ，由此，构画出实验的原型电路，如图 4(a)、 (b)所示 第二步，构画实验设计 1题中提供的是 2 个电流表而无电压表故需造一个电压表已知内阻的电流表 Ai 串联一个定值电阻 Ro 可当电压表用如图 5 所示，其中图 5中虚线框内 Ro、 Ai的组合相当于一个电压表 验如图 7中的 (a)、 (b)、 (c)、 (d)所示，根据实验，在表 1、表 2 中填人实验现象此时， A2未达 1/3 满偏故此电路尚不符合题意 . 第三步，构画实验设计 2设计依据：已知通过电流5 / 6 值的定值电阻也可当电压表用设计实验如图 6所示其 中，图 6 中虚线框内的风就相当于一个电压表。 由此确定图 6 为所求的实验电路图， 按照“成型实验的过程设计”分三步进行教学，学生觉得根据这一方法自己也应该会设计所要求解的电路，也并不觉得这样的实验设计有什么高深之处在这里，凭借一个实验原型，根据问题的情境，适当地加以修正，所求实验电路就能水到渠成，通过这样的设计过程，学生在实验设计上就有思路可循，能轻松地掌握实验设计的方法 3实验现象分析的过程设计 许多时候，实验现象非常精彩，可惜由于过程分析不得法，学生无法深入思考，教师只能匆匆地 给出结论表面上课堂教学变得顺畅了，实际上学生的思维却未能很好地得到训练，教学中留下了很多的遗憾要尽量减少这类遗憾的发生，教师应做好实验现象分析的过程设计 比如，楞次定律的教学研究感应电流方向的实验如图 7 中的 (a)、 (b)、 (c)、 (d)所示，根据实验，在表 1、表 2 中填人实验现象 分析：由表 1 知， (a)(b)中线圈内磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁