【浅谈中学物理实验设计原则】实验设计的三原则

　　物理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,它把要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”。
　　要想最大程度地发挥出实验的教学作用,我凭着十来年的物理教学经验,总结归纳出下列基本的物理实验设计原则。
　　一、科学性原则
　　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。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、简单性原则
　　无论是探索某个现象,还是验证某个规律,实验的目的应尽可能明确,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炮,去掉玻璃炮,在两根粗金属丝上加上锡箔,稍加改造,便可制成验电器。
　　三、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.增大可见度
　　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上完成,却不利于学生的观察,如果对实验进行“化水平面为竖直面”的处理,就可以增大实验的可见度。例如磁感线的演示,先将适量的铁屑均匀地撒在玻璃板上,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厚的白纸,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得清晰、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如人意,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1“人教版”P56“问题与练习”演示玻璃瓶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细管,且最好用蜡油子密封好瓶口,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,讲解即可以在实验前进行,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深刻认识,从而增大实验的可信度。
　　四、趣味性原则
　　教育心理学指出:“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学习动机所支配,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,从而激发巨大的学习动力。趣味性实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,随着绕线在铁心上的线圈匝数增多,可以观察到小灯炮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“探究动量定理”知识时设计瓦碎蛋全的实验,用锤子砸瓦碎了而鸡蛋完好无损,学生们感到不可思议,在学生积极思维的基础上,教师适当地启发、引导,很自然地过渡到动量定理内容的知识。
　　3.趣
　　“兴趣是最好的老师”,轻松的学习氛围往往学习效率更高。如学习摩擦力内容时的“魔术球”的演示: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,揭密的过程就是压力大小与摩擦力大小关系的学习过程。
　　五、安全性原则
　　安全性是任何工作的前提,在物理实验设计中,教师及学生规范地操作是实验安全性的重要保障。特别是电学实验我们更加应该注意安全性原则,一定要规范地操作,否则发生事故后悔莫及。
　　以上是本人凭着仅仅几年的教学经验对中学物理实验设计原则的一家之谈,希望通过本文能引起广大中学物理教师对实验设计的一点思考,同时由于水平有限,也希望广大同仁多提宝贵意见。
　　作者单位:黑龙江省佳木斯市桦川县第一中学