探究性试验的设计原则与方法

《物理课程标准》指出“：有效的教学学习不能单纯地依赖模仿和记忆，动手实践、自主探索与合作交流是学生学习物理的重要方法；教师应帮助他们在自主探究和合作交流的过程中真正理解和掌握基本的物理知识与技能、物理思想和方法，获得广泛的物理活动经验。”在教学中，教师应注意科学探索试验，提供给学生更多的探究机会，让学生通过探究的过程获取科学知识，理解科学思想观念，领悟科学家们研究自然界所用的方法。在物理教学中，可选做探究实践的素材很多，如可从实际生活中炼物理知识设计实验，可对教科书上的实验改编，可从课外资料中筛选改编，可对学生已有的结论进行推广或优化等等。
　　
　　一、探究性试验的设计原则
　　
　　不管从何种角度选材，一般来说，设计探究性试验要遵循以下几个原则。
　　
　　1、探究性设计原则
　　
　　探究性设计原则是指：设计的实验包含的物理规律往往隐藏在较深的层次，需要学生去发掘；解决问题的方法与途径往往不太明确，需要学生通过尝试错误，提出假设并验证假设来寻找。
　　
　　2、趣味性设计原则
　　
　　趣味性设计原则是指：探究性实验的设计要充分考虑学生的心理特点和认知水平，实验设计要求生动、有趣，能使学生在进行实验探究时，自始至终保持很高的兴趣。
　　
　　3、理论联系实际设计原则
　　
　　理论联系实际设计原则是指：探究性物理实验的设计不仅有观察、测量的过程，而且需要建立物理模型，对实验的现象和结果用物理模型得出的表达式进行解释，从而培养学生运用理论解决实际问题的能力。
　　
　　4、简易性设计原则
　　
　　简易设计原则是指：实验的设计要尽可能采用较少的仪器，所使用的仪器要尽可能简单，设计的课题要尽可能与日常生活实际相联系，实验的原则要尽可能在中学物理范围之内。
　　
　　二、进行探究性试验的一般过程
　　
　　探究性物理实验可以分为老师的演示实验和学生的分组实验两种类型，虽然它们选用的场合和活动方式不同，但他们都有相同的特征，那就是在科学探究的理念指导下，关注学生通过什么途径获得知识，在获得知识的过程中，他们得到了怎样的体验。基于这样的理念，例如：有关探究“物体的浮沉条件”的实验。
　　
　　1、创设问题情境，提出问题
　　
　　师：将一个木块和一个铁块分别浸没入水中。放手后，观察到木块上浮，铁块下沉。若将一个塑料球浸没入水中，放手后，将会如何呢？同学们很感兴趣，纷纷做出各种猜测。接着，老师提出今天的问题：物体的沉浮条件是什么？
　　
　　2、进行猜想和假设
　　
　　学生1：可能与物体的体积有关
　　
　　学生2：可能与物体的密度有关
　　
　　学生3：可能与物体的质量有关
　　
　　学生4：……
　　
　　3、进行实验设计
　　
　　师：同学们提出的猜想是否正确，需要实验来进行验证，请以小组为单位，讨论实验方案的设计。通过讨论和交流，共同确定实验方案即：1组的同学可用体积相同的木块、铁块等器材。2组同学可选用密度相同的器材。3组同学选用质量相同的器材。各组分别进行试验。
　　
　　4、进行试验和收集数据
　　
　　按上述计划进行试验操作，观察，填入设计好的数据表中。
　　
　　5、分析和论证
　　
　　各小组通过对自己记录的数据和观察分析比较，处理得出各自的结论，汇报给全体同学和老师，在此基础上，师生通过概括共同得出物体的浮沉条件。
　　
　　6、分析与反思
　　
　　在得出物体的浮沉条件后，教师再提出这样的问题：为什么物体的浮沉与P物、P液有关？同学们可通过理论推导证明。
　　
　　7、交流与分析
　　
　　要求学生们通过与组内外同学进行交流与合作，写出简单的探究报告。采用这种方式进行教学，学生能够深刻体会探究的过程，它包括提出一个可探究的问题，根据问题建立假设，针对假设设计实验

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