中学物理实验设计的基本原则

中学物理实验设计的基本原则

物理学是一门以实验为基础的自然科学，大量的物理概念、规律、原理都是通过实验发现、总结归纳得出的。物理实验教学作为物理教学的一种重要的方法和手段，它要把研究的物理现象清楚地展示在学生面前，能引导学生观察思考，使学生认识物理概念和规律“事半功倍”。

要从注重知识学习与技能训练转向注重学生的发展，就要想最大程度的发挥出实验的教学作用，我凭着两年来的物理教学经验，总结归纳出下列节本的物理实验设计原则。

一、科学性原则

科学性原则是最根本的设计要求，指在物理实验设计过程中必须保证实验的设计不出现科学性错误，实验方案应该有科学依据和正确的方

式。物理实验要真实、客观地反映和揭示概念规律，因此，实验的设计

应该具有科学性。如果实验设计中没有科学的态度和方法，或者没有认

真处理实验数据，就会出现科学性错误，例如，在“用单摆测定重力加

速度”实验中，若不慎形成圆锥摆运动，在摆角小于5度情况下，测出

的重力加速度的值就会偏小，教师不能为了达到教学目的人为地设计有

悖于科学性的实验。欺骗的行为一旦被揭穿，对培养学生健康的人生态

度会产生极大的负面效应，因此，物理实验教学必须遵循科学性原则。

二、安全性原则

安全性是任何工作的前提，在物理实验设计中，教师及学生规范性操作是实验安全性的重要保障，一是保证实验仪器的安全，不受损，例

如示波器的演示，预热，光斑不能太亮，操作时间不能太长等保证仪器

的寿命。二是人的生命安全，特别是电学实验我们更加注意安全性原则，

一定要规范地操作，否则发生事故后悔莫及。

三、探究性原则

物理实验应该体现探究的本质特征。探究性原则要求：

1.所设计的物理实验包含的物理规律常常影藏在较深的层次，需要学生

去挖掘：

2.实验条件和结果之间往往存在较大的距离，需要学生去跨越：

3.解决问题的方法和途径一般也不太明确，需要学生通过尝试错误，提

出假设并验证假设来寻找。

任何一个概念、定理、定律都经历着由感性到理性的抽象概括过程。

在实验的教学设计中，要注意让学生在教师引导下参与概念和规律的构建过程，让学生亲自做实验。体验、揣摩、模拟，使学生知其然也知其所以然。例如，在“自由落体运动规律”、“探究弹力与形变量的关系”

等实验的教学设计中，教师就要特别注重实验中对“科学方法”和“探究过程”的设计，提出充分的探究机会，让学生“在做中学”。

四、简单性原则

无论是探索某个现象，还是验证某个规律，实验目的应尽可能明确，器材方法应尽可能简单。在实验器材上使实验简洁,通常有两种方式：采用现代化设备或是利用日常用品做实验，尤其是变废为宝。如用损坏的卡口白炽灯泡，去掉玻璃泡，在两根粗金属丝上加上锡箔，稍加改造，便可制成验电器。

五、主体性原则

物理实验强调学生的主体参与性。没有学生的主体参与就没有实验探究活动的产生。现代教育理论认为，“学生是主体，教师是主导”。学生的主体参与程度决定教学的质量。在实施实验教学的过程中，教师应做到引导学生建立正确的物理思维方法、帮助学生掌握正确的实验操作技能、引导学生提出深层次的问题并加以讨论，从而激发学生学习的内部动机，激发学生的探究兴趣和欲望。教师还应做到在实验探究过程中给学生留有充分的时间和空间，让学生敢于提出与众不同的设计方案，使学生积极和有效地参与到实验活动中，提高探究能力和创新能力。

六、社会性原则

实验教学设计的社会性原强调实验教学的“合作学习”。在实验教学中，要特别关注有效地合作与交流。合作与交流的内容不仅可以是知识方面的，同时还包括方法的交流、思维过程的交流、情感态度与价值观的交流等。教师应指导学生展开实验讨论和论证，并引导学生相互合作完成实验并展示与分享成果，在这一有效合作与交流的过程中，学生将经历独特的认知过程，

同时在实验过程中学会交往、学会参与、学会倾听、学会合作。

七、趣味性原则

趣味性原则是指物理实验教学设计要充分考虑学生的心里特点和认知水平，实验设计要求生动、有趣，能激发学生兴趣。教育心理指出：“人的各种活动都是由一定的动机引起的，学生的学习也是被一定的动机所支配，学生一般不想学习自己不感兴趣的东西，学习兴趣是学习动机的最重要的表现形式。”设计趣味性强的物理实验，可以极大地调动学生学习兴趣，从而激发的学习动力。趣味性试验我认为主要表现为：“新、奇、趣”。

1.新

推陈出新，更能调动学生学习的积极性。如交流变压器实验，如果用

长导线代替“可拆交流演示变压器”的副线圈，随着绕线在铁芯上的

线圈匝数增多，可以观察到小灯泡从不亮到亮的逐渐变化过程。这样

的演示让学生耳目一新，从而更深刻地感受到“神奇”实验的过程，体会到探究的乐趣。

2.奇

出奇制胜，更能引起学生的好奇心，激发出探究欲望。如在“洛伦兹力演示仪”演示时，学生观察到阴极发射的电子（运动电荷）在磁场中轨迹弯曲甚至看到圆轨道，学生们感到不可思议，在学生积极思维的基础上，教师适当的启发、引导，很自然地过渡到洛伦兹力作用下运动电荷所受磁场力提供向心力做圆周运动的知识。

3.趣

“兴趣是最好的老师”，轻松地学氛围往往学习效率更高。如学习摩擦力的内容时“魔术球”思维演示：将一个实心的小球，中间挖一个弯曲的小通道，用细绳穿过小孔，通过手拉两端细线的松紧程度，就可以控制小球的下滑的快慢及随意的停止。这样的实验很容易吸引学生的注意力，揭秘的过程就是压力大小与摩擦力大小关系的学习过程。

八、直观性原则

物理实验的特点就是让全体学生对具体的物理现象与实验过程用感官直接观察和感受，所以要尽可能地增大实验的可见度和可信度，以便提高物理实验的直观性。

1.在物理实验中，要想增大物理实验的可见度。首先实验应该克服空间条

件制约。有些物理实验容易在水平面面上完成，却不利于学生的观察，如果对实验进行“化水平为竖直面”的处理，就可以增大实验的可见度。

例如磁感线的演示，先将铁屑均匀的撒在玻璃板上，并置于磁铁上，通过连续轻微地敲击玻璃板，使铁屑在磁场中逐渐有序排列。这样实验虽然完成了，但只能进行平面展示。如果事先准备好了一张大小合适的稍后的白纸，在一面上涂抹上胶水，利用白纸的胶水面，将玻璃板上铁屑粘住，就可以进行竖直展示了。

竖直展示增大了实验的可见度，在教学上增强了效果，使同学们观察实验更加的清晰、直观了。

要想增大实验的可见度，其次是要改进实验装置和方法。教材中出现的一些实验演示效果往往不尽人意，如果对实验装置和方法进行适当的改进，可以克服不足，增强演示的直观性。如在高中物理必修一“人教版P36”“问题与练习”演示玻璃管受力发生微小形变的实验中，要想实验现象明显，应该用毛细玻璃管代替习惯，且最好用蜡油纸密封好瓶口，这样现象直观明显，达到增强可见度的效果。

2.增大可信度

物理实验能否达到教师预期的效果，是实验教学的关键，只有增大实验的可信度，才能确保实验的成功，因此做好铺垫实验的准备知识很重要。

一般地说，学生关于某个物理问题的准备知识越丰富，其思维也就越活跃、越深刻。因此，对每个物理实验，教师都要在认真分析研究学生实际情况的基础上，对实验做一些必要的讲解，介绍实验所需的准备知识，强调学生观察应注意的事项，讲解既可以在实验前进行，也可以配合实验同时进行。通过铺垫实验的准备知识，促进学生对实验现象的认识，从而增大实验的可信度。