高中学生物理实验设计能力的培养

高中学生物理实验设计能力的培养物理学是一门以实验为基础的自然科学。新课程标准指出：“高中物理课程应促进学生自主学习，让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考。通过多样化的教学方式，帮助学生学习物理知识与技能，培养其科学探究能力，使其逐步形成科学态度与科学精神。”实验设计能力是指学生能综合、灵活地运用所学的知识、方法对实验的仪器、装置、步骤和操作方法等实验因素进行规划的能力.实验设计能力的培养是新课程标准的要求。这种能力的培养过程实质也就是科学素质、创新精神的形成过程，同时它也是中学生将来在社会生产实践中必须具备的能力。一、学生实验设计的原则。1、实验的可行性原则。实践是检验真理的唯一标准，拟定好实验方案后，所需实验器材是否容易获取，不易获取的的器材就应避免实验设计。试验中物理量是否可测，实验现象是否可观察。只有设计研究和分析的实验项目都能够容易测量，设计才有实际意义。2、实验的简化性原则。一个好的设计实验，以简单易行为首选。从器材到步骤，尽量选取费力少、效果明显的实验器具和操作流程。3、实验的可操作性原则。器材的选取、实验的测量、数据的记录和分析在实际实验时，容易操作且操作程序简单为最佳。二、学生实验设计能力的培养。1、夯实基础知识和基本技能，提高实验设计能力。实验设计是根据一定的实验目的和要求，运用已有的物理知识和实验技能来构思设计解决新的问题的途径和方法。在《新课程标准》中对物理实验教学中知识与技能的培养有如下要求：认识实验在物理学中的地位和作用，掌握物理实验的一些基本技能，会使用基本的实验仪器，能独立完成一些物理实验。“双基是实验基础，所以在日常教学中，教师应重视对学生基础知识和基本技能的训练。2、日常教学和活动中渗透设计思维，提高实验设计能力。物理离不开生活也离不开实验。每一个实验都包括实验目的、实验原理、实验器材、实验操作及操作规程、实验数据的处理、实验误差的分析等几个方面的要素。只有让学生在平时的实验教学中养成严谨的思维方式和习惯，才能为进行实验设计打下良好的基础。因此在日常实验教学中，教师就应有意识的通过对一些常规实验进行不同类型实验方案的设计和实施，来引导学生进行实验方案的设计。如练习使分的，教学中要争取尽量让学生分组实验，在教学中可以让学生利用生活中的材料来尝试应用于实验，就地取材，使学生能随时验证自己的新设想。例如进行测定电源的电动势和内阻实验，所有材料都可以来自生活，电源可选择用水果苹果代替，或废旧电池。在实验过程中，对同一种仪器或装置，通过不同的操作或改变其组合方式、先后顺序等进行改进，就可以实现装置功能的拓展。对仪器功能的开发和拓展，实际上也体现了对学生的创新思维与创新能力的开发和培养。比如“打点计时器”“气垫导轨”，在实验中根据实验原理，可以对其进行多种方式的利用。通过新实验方案的设计，启发学生采用多种思维方式，扩展创新思维视角，获得超越实验本身更广泛的知识。使学生的创造能力得到提高，并激发了学生综合运用物理知识，主动思考物理实验的设计过程的积极性，从而拓展物理知识，扩展学生的创新思维视角，培养学生的思维能力和创新能力。5、运用课外实践活动，提高实验设计能力。课外实践活动作为课堂实验探究的延伸对提高学生的物理实验设计能力具有不可估量的作用，学生在课外小实验、小制作等实践活动中，为了达到解决问题的目的，需要查阅有关资料，寻找有关材料，运用学过的物理实验设计知识和方法，设计出实验方案，并通过实际操作验证实验方案的正确与否；或者通过同学之间的共同讨论、设计和制作出多种物理实验方案，最终使问题得以解决。如在学习了功、功率等知识后，可以让学生在课外根据生活现象，设计出某同学背书包上5楼的平均功率的方案，并用该实验方案测量出该同学的功率，最后写成实验报告并与其他同学交流，评出最佳设计奖等。这种做法不仅使学生在设计、制作过程中锻炼了实验设计和动手操作的能力，而且使学生在不断的失败中体验到设计成功的快乐，增强物理实验设计的自信心。总之物理实验设计能力的提高需要一个过程，教师应根据物理实验教学的内容特点，学生知识与技能的基础和能力发展水平，有目的、分阶段地制定物理实验设计能力的发展计划。参考文献：1.胡森大学物理综合性、设计性实验问题研究[D]武汉：华中师范大学，20062.郭立群对设计性实验的讨