浅谈引导学生设计物理实验

初中物理实验教学不仅要培养学生熟练的操作技能，其根本目的是培养学生的创新精神、创新意识和创新思维的发展。因此，实验教学的着眼点应放在如何引导学生自主设计实验、完成实验和提高学生的探究能力上。以下笔者就“如何引导学生设计实验”做详细探讨。

只有设计好实验，才能顺利完成实验，达到实验探究的目的。然而设计实验恰恰是学生很头疼的事，有以下几点困难：基础知识掌握不牢，就如同无本之木，无源之水，导致实验设计无从下手；实验方法运用不灵活，例如不能正确选用控制变量法、转换法等实验方法，致使实验设计不完美，给实验的进行造成障碍；思维不活跃，受已有知识或生活经验的束缚，设计不出实验方案等。因此，在实验教学中，教师要善于引导学生自主设计实验，提高实验探究能力。根据多年的教学实践，笔者认为做好以下几点可以有效提高学生的实验设计能力。

一、善于分析，找准源头，确定实验方案

初中物理实验探究主要有两种类型，一是物理量的测量，二是探究物理量之间的关系。这两种类型的实验一般都以学过的物理知识为基础，课本上的基础知识和概念就相当于实验探究的源头。所以，能够把课本上的基础知识、基本概念和要探究的问题联系起来，设计实验就容易些。但是有许多学生一遇到实验就慌，没有任何思路，摸不着头脑。这类学生犯的毛病就是不善于思考。这时候，教师要告诉学生，不要急于设计实验，而要先静下心来分析实验，看看要探究的问题是哪方面的知识，要用到哪些原理，需要哪些实验器材，在题目中能不能找到等。

例如“密度的测量”实验：如图1所示有一个100 mL的量筒和一个小试管，还有足够的水。请设计实验测出制作小试管的玻璃的密度。要求写出具体的实验方案、需要测量的物理量和数学表达式。

图1

在完成此题时，教师首先引导学生回忆密度测量原理ρ=m/v，需要测量的物理量是玻璃的质量和体积，需要的测量工具是天平和量筒。通过读题，发现测量仪器只有量筒，没有天平，如何通过量筒间接找到玻璃的质量是解这道题的关键。引导到此，一些学生马上想到如果让小试管像轮船那样在量筒中漂浮，测出小试管排开水的体积，计算出它在水中受到的浮力即找到了小试管的重力和质量，此题就解决了。可见对密度测量原理，物体漂浮时重力、浮力之间关系的理解，就是解决此题的源头。如果学生没有扎实的基本功，是不可能顺利完成此题的。基本知识、基本概念的教学不容忽视。但是，基本功再扎实，不善于思考和分析也是很难解决问题的。所以，教师更要注意在实验教学中，培养学生在实验设计前分析实验的良好习惯，找准探究问题涉及的基础知识和概念，把探究问题和课本知识联系起来，找到解题的关键，突破实验设计难关。

二、强化练习，学会选择恰当的方法，完善实验方案

有时候，学生有一定的探究思路，但由于实验方法使用不当，使实验设计出现缺陷，影响实验探究的结果，达不到实验探究的目的。初中物理实验探究的方法主要有控制变量法、等效替代法、转换法、类比法等。其中应用最多的是控制变量法，其次是等效替代法，再次是转换法。而且在中考命题中这几种实验方法的考查往往不是课本上的实验，而是让学生通过实验探究生活中可能遇到的问题。这样的探究题目一般是考查实验方法的运用，不涉及课本以外的知识点，对于学生来说还是能解决的。但是有的学生会认为“探究题目没有学过，肯定不会”。如何让学生得心应手地应用各种实验方法设计实验？可以从以下几个方面加以尝试。

1.引导学生分析确定合适的实验方法，总结各种实验方法的运用规律

探究某个物理量与其他物理关系时运用控制变量法。如探究电流与电压、电阻的关系，探究电流热效应的大小与电流、电阻和通电时间的关系，探究导体的电阻与导体的材料、长度、横截面的关系等实验都应用了控制变量法。探究难于直接观察或感知的现象和物理量时要用转换法。如比较电磁铁磁性的强弱，比较电流通过导体产生热量的多少应用转换法。有了规律的引领，遇到这类探究题目，学生就不会摸不着头脑了。

2.平时多应用，多总结

教学过程中教师要注意随时渗透各种实验方法，还要多给学生创造实验探究的机会，练习使用各种探究方法，达到提高实验探究能力的目的。在教学电功率的大小与电压、电流的关系时，教师首先提出了探究问题，然后让学生回答应用哪种探究方法。学生回答正确后继续提问：“你学过的哪些实验应用了控制变量法？”学生答出十多个应用控制变量法的物理实验。这样，不仅顺利完成了当堂的实验探究，而且回忆了以前的实验，巩固了控制变量实验方法的应用。教师适时引导学生总结归类，学生形成完整思维体系。

三、适时点拨，启发思维，突破实验设计难关

学生在设计实验方案时，可能会受教材已有实验设计的影响，思维受到束缚。这时，教师要适时、适当地予以点拨、引导，点燃学生智慧的火花，对培养学生创新思维，提高学生设计实验的能力大有好处。

例如：测电阻的实验，课本上安排的是“伏安法”。学完课本上的实验后给学生出了一道新题目：如果其他器材不变，没有电流表，只给你一只电压表，再多给一个已知电阻R0，如何测量定值电阻Rx的阻值呢？解决这个问题需要涉及串并联电路的知识和伏安法测电阻的知识，对于初学者来说是个不小的挑战。怎样引导才能打开学生的思路呢？根据R=U/I，要得出电阻值必须测量的是哪两个物理量？根据题中的已知条件能测量哪个物理量？没有电流表怎么找到待测电阻的电流值呢？通过回答教师的问题，学生们会想到串联电路电流相等，利用电压表和已知电阻R0就能找到Rx的电流，问题就解决了。紧接着给学生又出了一道题目：如果其他器材不变，没有了电压表，只给你一只电流表，再多给一个已知电阻R0，如何测量定值电阻Rx的阻值呢？有了上面的经验，学生很容易确定了实验方案。并联电路电压相等，设计Rx与R0并联，利用电流表和已知电阻R0找到R0两端电压，即Rx两端电压，再用电流表测出Rx的电流值就可以求出Rx阻值了。

教师的适时点拨启发了学生的思维，开拓了学生的探究思路，从而提高了学生设计实验方案的能力和创新能力。探究实验重在设计，但也不能忽视操作，只有通过实验操作才能更好地提高学生设计实验的能力，使学生的探究水平走上可持续发展的轨道。

四、结束语

以上是笔者在探究实验教学中的点滴体会，要想帮助学生提高独立的实验设计能力，科学准确地完成实验探究，还需要教师有计划、有实施、有耐心地逐步引导学生。同时还需要教师不断反思，寻找更好的方法，让学生学会设计实验，提高实验设计的能力。

（王海荣，本科，中教二级，河北省迁安市大五里乡大五里初级中学，064402）