科学中如何引导学生设计实验

科学探究中如何引导学生设计实验

【摘要】

《新课程标准》对初中物理实验教学提出新的要求，本文从学生的认知规律和知识技能的形成规律出发，阐述我们在科学探究环节中容易忽略的问题及引导学生设计实验的方法，以培养学生实验设计能力及创新意识。

【关键词】

科学探究引导设计实验

一、科学探究的重要性

物理是一门以实验为基础的科学，科学探究是建立物理概念，得出物理规律的重要手段，《新课程标准》对初中物理教育教学提出了新的要求，学习重心从过分强调知识的传承和积累向知识的探究过程转化，从学生被动接受知识向主动获取知识转化，科学探究实验是现代素质教育的重要教学方式，又是学生的重要学习目标，学生通过实验思考，能有效地增强科学探究精神和思维能力所以，做好科学探究、重视实验设计是新课程标准的基础要求，也是提高教育教学质量的重要手段。

二、目前物理实验教学中存在的问题

现阶段，我们一些学校教育仍然存在着“以教师为中心的传统教学模式”只注重实验的结果，而忽略实验的过程和方法，教师预先讲解实验目的、器材、步骤，学生动手操作，仅仅是熟悉器材，被动地按照教师规定的程序进行操作来获取（书本）教师所要求得到

的实验结果，这种实验方式学生没有经历自主设计实验，探究物理问题的过程，以致学生少了许多思考的空间。教师教起来省事，学生学起来了省事，长此以往便会形成照搬程序，机械实验的习惯，大脑中只机械跳动两个问题“人要我做什么”你要我怎么做学生的创造力无法萌芽，最后导致陷入“死循环”格局，这种方式是与新课程标准的要求相违背的，因此，在这种情况下，怎样引导学生设计实验，培养学生的创新意识，显得尤为重要。

三、解决办法

现场写真：在学完密度知识后，课堂上安排一个小活动，怎样测一个形状不规则的小石块的密度。仔细分析并不难，就是密度公式ρ=m/v的一个实际应用，这与已学过的速度的测量类似，我以为通过上学期的知识积累，这样的问题应该可以，解决但出乎意料的是许多同学对此束手无策，能够完整得出结果的同学寥寥无几。究其原因有如下几点：1.学生对公式还不熟悉，学生未能真正理解公式的含义及应用，利用公式可以解决什么问题2.理论与实践脱节，学生缺乏一种思维，不能从物理生活联系起来3.学生不知道怎样设计实验。

针对这种情况，我在多年的教学中，在引导学生设计实验方面做了一些尝试，来帮助学生找到设计实验的思路和方法，在此谈谈我的一点粗略的看法。

第一、以演示实验为基础，为实验设计作好铺垫培养学生基础实验能力。

学生的实验能力的形成和发展是循序渐进、日积月累的。因此，在新课教学中，教师要重视演示实验的内容教学，每一个实验都要让学生明确实验的目的，原理和方法，实验所控制的条件。根据实验原理，选择所需的器材及这些器材的使用方法，操作步骤、注意事项、数据处理和实验结论分析等，并让学生明确实验目的和原理是每一个实验的核心，后面的设计都是围绕实验目的展开，它的重要好比我们人体的心脏，没有实验的原理就没有后面的实验设计。如果在课堂上长期坚持灌输实验设计的思想，学生的科学实验素养才能得到锻炼和提高。

第二、以学生实验为载体培养学生创新设计能力

1.创设问题情境，合理猜测，为设计实验埋下伏笔

在探究活动开始，设置与探究内容相关的情景，能激发学生求知欲并根据所提供的情景对问题形成猜想和假设。

以“伏安法测电阻”为例

在设计实验以前，可先提出一个问题

师：已知一个导体两端的电压为2v，通过它的电流为0.5a，那么它的电阻是什么？

生：根据r=u/i=2v/0.5a=4欧姆

师：这公式能解决什么问题（学生讨论）

生：那只要知道一段导体两端的电压和通过它的电流，就可以求出它的电阻。

师：很好，那么我手里有一根铁丝，你能知道它的电阻是多少吗？

这样通过一个相关问题的导入，再让学生去寻找铁丝的电阻不会显得太突兀，有水到渠成之感，也能让学生从中得到启示，为后面实验设计环节减小一定的阻力。

2.依据实验原理，设计实验方案，充分放手，体会实验设计全过程

现在的科学探究性实验，要求学生能根据自己的猜想与假设设计实验，这种能力不是学生与生倶来的，而是要经过后天培养的，根据题目要求需测定什么物理量，要求验证，探究什么规律这是实验的目的，是实验设计的出发点，实验目的明确后，应用所学知识，广泛联系，回忆原有实验，做过的习题和基本方法等，看该物理量或物理规律在哪些内容中出现过，与哪些物理量有直接的联系，一般都能从中找到解决问题的途径。

现在课堂教学中，常出现两种极端，一种是放任不管，让学生完全独立，自己探究，这样会使学生不知道从哪入手，无所适从。另一种是遇到困难就回到原来的老路上去，什么问题都替学生解决，包办。出现哪一种情况都不利于培养学生的探究技能，不能保证探究活动的顺利完成。设计实验是整个探究活动的基础，是能否顺利完成探究实验的保证，对于一些简单的验证实验，我们可以放手让学生去做，而对于实验设计难度较大，学生能力较低，不能独立设计出实验方案时，就需要教师的指导，指导的力度依据实验难度而定。教师可以预先设计几个问题，利用问题一步步地让学生讨论朝目标奋进，这样不致于一棍子把学生打死，也可以让学生体会到成

功的喜悦，避免了实验的盲目性，学生的实验设计思维也会得到训练。

例如要测量一个小灯泡（2.5v，0.3a）在额定条件下消耗的功率，我们可以通过以下的问题来逐步实现设计。

（1）这个实验的目的是什么？（首先要明确实验目的，这就是要测量小灯泡的额定功率，这个目的往往就是实验的题目，一般是比较明显的）

（2）实验依据的原理是什么？也就是理论根据和实施方法是怎样的？（根据电功率公式p=ui）

（3）要测定功率p，必须知道哪些物理量？这些物理量分别用什么测量？（要测定功率就要测出电压u和电流i，这就需要有伏特表和安培表）

（4）要把电流表和电压表接入电路中，需要组成最简单的电路，要组成最简单的电路，需要哪些器材呢？可以根据要求画出电路图。

（5）继续设问，要达到实验目的，此电路图有没有缺陷？

（6）欧姆定律i=u/r告诉我们，在电压u不同时，电流i也就不同，当然功率p=ui也就不同。现在要测定在额定条件下的功率，也就是要在额定电压的条件下测它的电流（额定电流）。我们闭合开关后，灯泡两端的电压就是额定电压吗？怎样才能调整灯泡两端的电压使它达到额定值2.5伏呢？（学生思考讨论，要使用滑动变阻器）