原东生

摘要：本文针对培养学生设计实验的能力，提出了可行的教学策略，即强化设计实验的程序和设计实验方案的要点，把握收放尺度，调控课堂节奏；并根据学生的年龄特点编制了通俗易懂的口诀。

关键词：制定计划与设计实验；教学策略；探究能力；口诀

中图分类号：G633.7 文献标识码：A文章编号：1003-6148(2009)6(S)-0070-2

在实验探究教学中，设计实验是教学的重点之一，也是学生学习的难点，是最能体现学生创造力的一个环节。《普通高中物理课程标准》对制定计划与设计实验的要求是：“明确探究目的和已知条件，经历制定计划和设计实验的过程。尝试选择科学探究的方法及所需器材。尝试考虑影响问题的主要因素，有控制变量的初步意识。认识制定计划与设计实验在科学探究中的作用。”根据课程标准的基本要求，我们开封教研室带领老师对科学探究教学进行了有益的探索，总结出了各个要素的教学策略。针对设计实验这一要素，我们的教学策略是：强化设计实验的程序；把握设计实验方案的要点和收放尺度，调控课堂节奏。下面进行具体阐述。

1 强化设计实验的程序

制定计划与设计实验，就是从操作的角度把探究的猜想与假设具体化、程序化。

学生在设计实验时的思维程序是什么？有没有规律可循？能不能把科学的思维方法显性化，提炼出来？我们经过反复研究和实践，提炼出符合学生认知水平和年龄特点的口诀，教学效果很好。

口诀内容是：“显示什么，怎么显示；改变什么，怎么改变；控制什么，怎么控制。”对学生的解释是：

（1） 明确探究的目的，确定显示什么？怎么显示？（探究什么就要显示什么）

（2） 确定有几个因素影响被探究的物理量，确定每一步改变什么？怎么改变？（研究哪个因素，就要改变那个因素。）

（3） 每一步只能研究一个因素，剩余因素要控制。确定每一步控制什么？怎么控制？

学生按照上面的“三步曲”来认识实验的程序，按这些方法的逻辑关系确定实验计划，帮助学生做到目标明确，条理清晰，层次分明。

2 把握设计实验方案的要点

设计实验方案要把握口诀中的三个要点：

（1）显示什么，怎么显示

根据研究的问题或猜想，明确实验的目的和研究对象，并根据研究目的确定在实验中要显示什么、怎么显示。

①“显示什么”——明确探究目的

例如，研究摩擦力的大小与什么因素有关时要显示摩擦力；研究压力的作用效果与什么因素有关时要显示压力的作用效果等等。总之，研究什么物理量就必须显示什么物理量。

②“怎么显示”——选择探究方法

知道了要显示什么，接着就是怎么显示这个物理量。有些物理量可以直接测量，我们就用测量工具来显示。有些被研究的物理量无法直接测量，这就需要用转换的办法间接显示它们的大小，例如如何显示摩擦力呢？学生会立即想到用测力计，可是用测力计拉物体时测力计显示的是拉力，什么时候拉力与物体受到的摩擦力相等呢？学生应用二力平衡的知识就会知道当物体做匀速直线运动时拉力与摩擦力相等。

（2）改变什么，怎么改变

先根据猜想明确有哪些因素可能与被研究的物理量有关。

①“改变什么”——制定探究计划

猜想有哪几个因素影响被研究物理量时，我们要研究每个因素对被研究物理量是否有影响及有什么影响。研究哪个因素时就要改变那个因素，看看被研究物理量是否也跟着改变。如果只有一个因素影响被研究物理量，就直接改变该因素，观察被研究物理量。

例如，在研究接触面的粗糙程度是否影响摩擦力时，改变接触面的粗糙程度看看摩擦力是否改变及怎样改变。实验中可能影响被研究物理量的因素都要分别进行研究。

②“怎么改变”——选择探究器材

怎么改变被研究的因素是方法和器材的选择问题。

例如，怎么改变接触面的粗糙程度呢?选择光滑程度不同的毛巾、棉布、丝绸等（或其他办法）。

（3）控制什么，怎么控制

根据猜想明确有哪些因素可能与被研究的物理量有关，如果有多个因素影响该物理量就要控制变量。

①“控制什么”——学习控制变量

不研究哪个因素时就控制那个因素。 例如，在研究摩擦力时，根据猜想接触面的粗糙程度、物体间的压力、两物体的接触面积都可能影响摩擦力。那么，在探究过程中我们每一次只能研究其中的一个因素对摩擦力的影响，而其它因素就必须控制不变。

②“怎么控制”——明确具体步骤

怎么控制其他变量呢?学生根据具体问题进一步思考。如在摩擦力的实验中如何控制接触面的粗糙程度呢？选择粗糙程度均匀的同一接触面就行。这也是器材的选择问题。

3 把握收放尺度，调控课堂节奏

在学生有了对问题的猜想以后，都非常急于动手实验来证明自己的猜想，有些老师也认为应该放手让学生去做。这样做导致的结果往往是“拖堂，表面热闹，实际什么也没得到”。这就是因为忽视了制定计划与设计实验环节，学生的动手操作是盲目的，因此在猜想之后要重视制定计划与设计实验环节，使学生明确目的和具体方案之后再进行实验。教学时是把实验分解为几个需解决的具体问题，对每个问题提出具体的实验设想，交流评估，修改、优化后形成方案。

在以上的三个步骤中，“显示什么、改变什么、控制什么”是方法的选择问题。其中“显示什么”明确了探究目的；“控制什么”和“改变什么”明确了探究步骤，使学生心中有了详细的探究计划。而“怎么显示、怎么改变、怎么控制”其实就是具体器材的选择。教师不要在上课之初就发放器材，特别是一些关键的器材，如探究平面镜成像特点时不要先摆放玻璃板。这样做容易分散学生的注意力，更重要的是如果把所有实验器材事先摆放出来，学生会认为只能用这些器材，这样会极大地限制学生的创造性思维。可采用先放再收的办法，先让学生自己思考并相互交流发言，发散学生的思维（有条件就按学生的方法做），再收回来，让学生思考如何用现有的器材设计实验方案，这样才能不断提高学生制定计划与设计实验的能力。

(栏目编辑张正严)