對物理實驗設計環節的一點體會

江蘇省無錫市西漳中學 徐 江

物理是一門以實驗為基礎的學科，實驗是物理課的魅力所在，在物理教學中有著不可替代的重要地位。課程標準指出，初中階段要注重激發學生學習物理的興趣，培養科學探究的意識和養成自主學習的習慣。物理實驗對落實教學的三維目標有其獨特的、不可替代的作用。通過實驗，不僅僅是提高了學生學習物理的興趣，培養了他們的實踐能力、分析能力，更重要的是可以形成他們嚴謹的、實事求是的世界觀。有關通過實驗教學培養學生能力的文章或論著很多，本文從另一個角度，主要談談在各個實驗設計環節對學生各方面能力的培養。

一、培養思維推理能力

這是一個連小學生都知道的科學故事：古希臘哲學家亞里士多德認為物體的下落速度和重量成正比，物體越重，下落的速度越快。千百年來這被當成是不可懷疑的真理。但是年輕的伽利略不信這個邪。他在比薩斜塔上當眾實驗，扔下了一重一輕兩個球。在眾人的驚呼聲中，兩個球同時落地，千年的教條被推翻了。

至于伽利略有沒有做這樣一個實驗到現在仍然有爭論，但無論如何他已經用“思想實驗”推翻亞里士多德落體運動法則。多么漂亮的思維推理過程，實驗未必要成功，也仍然可以得到結論。初中階段有沒有類似的思維訓練呢，當然是有的。研究“真空不能傳聲”的“真空鬧鈴”實驗，明知道無法抽成真空，那實驗是怎么設計的呢？哦，原來只要設計成觀察到“空氣越少，聲音越小”的現象就可以了，下面就可以進行思維的推理了，假如“抽成真空”，那么“聲音消失”，自然得到結論。類似的還有探究“阻力對物體運動的影響”，這個實驗又是怎么設計的呢？原來只要設計成觀察到“阻力越小，物體運動越遠，速度減小越慢”就可以了，剩下的還是交給思維！“實驗加推理”的方法，恰恰是對思維推理的能力培養。

二、培養考慮問題的嚴謹性

物理是一門需要思維嚴謹的科目，初中物理，定性的結論多，與生活聯系緊密，學生總憑感覺、直覺下結論，下一些“好像”、“差不多”的結論，這是物理的大忌，我們要培養學生每一結論的得出必須有明確理論依據的習慣，養成一環扣一環的嚴謹思維習慣。

在物理實驗教學中，設計實驗環節可以很好地培養學生思考問題的嚴謹性。探究“滑動摩擦力的影響因素”實驗，學生知道要控制壓力或者接觸面粗糙程度，但是題目改變一下，“物理課本和數學課本的表面光滑程度不同，小明把物理課本放在水平桌面上拖動時用力較小，把數學課本放在水平桌面上拖動時用力較大，是否說明物理課本的表面較光滑？”很多學生會得到肯定的答案。但仔細思考會發現，該實驗并沒有控制對水平桌面的壓力相同，所以該結論實際是錯誤的。那這個實驗在現有的器材下又該怎么設計呢？很簡單，我們只需要先把數學課本疊放在物理課本上，再把物理課本疊放在數學課本上就能保證兩者對水平面的壓力相同了。很簡單的實驗設計，但卻很好地鍛煉了學生考慮問題的嚴謹程度。

三、培養學生思維的發散性

發散性思維是一種從不同的方向、途徑和角度去設想，探求多種答案，最終使問題獲得圓滿解決的思維方法。它能充分發揮人的想象力，突破原有的知識圈，從一點向四面八方想開去，并通過知識、觀念的重新組合，尋找更新更多的設想、答案或方法。不單單在物理學習中，在整個科學的領域甚至生活的各個方面這都是一種很重要的思維方式。

很多物理實驗的設計能很好地鍛煉學生思維的發散性。在“探究凸透鏡成像規律”的實驗中，如果已經在光屏上成了一個倒立縮小的實像，現在請學生設計“你要怎么操作才能在光屏上成一個倒立放大的實像呢？仔細想想有哪些方法。”學生首先會想到：蠟燭靠近透鏡，同時光屏遠離透鏡。別的方法呢，如果學生從不同角度思考，整合光路可逆性的知識，還會想到：把蠟燭和光屏的位置對調。當然學生能想到這一步，自然也就會明白，蠟燭和光屏不動，只是把透鏡向蠟燭方向移動也是可以的。

四、培養學生的分析歸納能力

很多知識點之間既有聯系又有區別，學生如果能對各個知識點進行分析歸納整理，對牢固掌握知識大有益處。物理實驗的不同設計環節也能培養學生的分析歸納能力。

物理實驗設計中經常要多次實驗，而多次實驗的目的有所不同，有的是多次測量取平均值以減小實驗誤差，而有的是多次實驗避免實驗的偶然性。這里教師要讓學生學會自行整理歸納：如果是測量某一個確定的物理量，多次實驗的目的是取平均值以減小實驗誤差，如“測量定值電阻的阻值”“測量某物體的長度”；而如果是為了得到某個規律，則多次實驗是為了避免實驗的偶然性，找到更加普遍的規律，如“探究電流、電壓、電阻的關系”“探究壓力的作用效果與什么因素有關”等。學生學會分析歸納知識點的異同，對整個物理學習甚至整個學習生涯都是大有裨益的。

物理實驗的教學在整個物理教學中占有很重要的位置，實驗是物理的重要研究方法，物理學離不開實驗，在物理研究中，一方面需要通過實驗獲取必要的信息，由此建立或猜測現象背后的規律；另一方面，對于提出的規律或理論，只有通過實驗的檢驗，才能被人接受。但正如本文中所論述，我們也要看到通過物理實驗的設計可以對學生各方面的能力進行培養和提高，在這方面，我們需要不斷思考和實踐！