原東生

摘要：本文針對培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計實驗的能力，提出了可行的教學(xué)策略，即強化設(shè)計實驗的程序和設(shè)計實驗方案的要點，把握收放尺度，調(diào)控課堂節(jié)奏；并根據(jù)學(xué)生的年齡特點編制了通俗易懂的口訣。

關(guān)鍵詞：制定計劃與設(shè)計實驗；教學(xué)策略；探究能力；口訣

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-6148(2009)6(S)-0070-2

在實驗探究教學(xué)中，設(shè)計實驗是教學(xué)的重點之一，也是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點，是最能體現(xiàn)學(xué)生創(chuàng)造力的一個環(huán)節(jié)?！镀胀ǜ咧形锢碚n程標(biāo)準(zhǔn)》對制定計劃與設(shè)計實驗的要求是：“明確探究目的和已知條件，經(jīng)歷制定計劃和設(shè)計實驗的過程。嘗試選擇科學(xué)探究的方法及所需器材。嘗試考慮影響問題的主要因素，有控制變量的初步意識。認(rèn)識制定計劃與設(shè)計實驗在科學(xué)探究中的作用?！备鶕?jù)課程標(biāo)準(zhǔn)的基本要求，我們開封教研室?guī)ьI(lǐng)老師對科學(xué)探究教學(xué)進(jìn)行了有益的探索，總結(jié)出了各個要素的教學(xué)策略。針對設(shè)計實驗這一要素，我們的教學(xué)策略是：強化設(shè)計實驗的程序；把握設(shè)計實驗方案的要點和收放尺度，調(diào)控課堂節(jié)奏。下面進(jìn)行具體闡述。

1 強化設(shè)計實驗的程序

制定計劃與設(shè)計實驗，就是從操作的角度把探究的猜想與假設(shè)具體化、程序化。

學(xué)生在設(shè)計實驗時的思維程序是什么？有沒有規(guī)律可循？能不能把科學(xué)的思維方法顯性化，提煉出來？我們經(jīng)過反復(fù)研究和實踐，提煉出符合學(xué)生認(rèn)知水平和年齡特點的口訣，教學(xué)效果很好。

口訣內(nèi)容是：“顯示什么，怎么顯示；改變什么，怎么改變；控制什么，怎么控制?！睂W(xué)生的解釋是：

（1） 明確探究的目的，確定顯示什么？怎么顯示？（探究什么就要顯示什么）

（2） 確定有幾個因素影響被探究的物理量，確定每一步改變什么？怎么改變？（研究哪個因素，就要改變那個因素。）

（3） 每一步只能研究一個因素，剩余因素要控制。確定每一步控制什么？怎么控制？

學(xué)生按照上面的“三步曲”來認(rèn)識實驗的程序，按這些方法的邏輯關(guān)系確定實驗計劃，幫助學(xué)生做到目標(biāo)明確，條理清晰，層次分明。

2 把握設(shè)計實驗方案的要點

設(shè)計實驗方案要把握口訣中的三個要點：

（1）顯示什么，怎么顯示

根據(jù)研究的問題或猜想，明確實驗的目的和研究對象，并根據(jù)研究目的確定在實驗中要顯示什么、怎么顯示。

①“顯示什么”——明確探究目的

例如，研究摩擦力的大小與什么因素有關(guān)時要顯示摩擦力；研究壓力的作用效果與什么因素有關(guān)時要顯示壓力的作用效果等等。總之，研究什么物理量就必須顯示什么物理量。

②“怎么顯示”——選擇探究方法

知道了要顯示什么，接著就是怎么顯示這個物理量。有些物理量可以直接測量，我們就用測量工具來顯示。有些被研究的物理量無法直接測量，這就需要用轉(zhuǎn)換的辦法間接顯示它們的大小，例如如何顯示摩擦力呢？學(xué)生會立即想到用測力計，可是用測力計拉物體時測力計顯示的是拉力，什么時候拉力與物體受到的摩擦力相等呢？學(xué)生應(yīng)用二力平衡的知識就會知道當(dāng)物體做勻速直線運動時拉力與摩擦力相等。

（2）改變什么，怎么改變

先根據(jù)猜想明確有哪些因素可能與被研究的物理量有關(guān)。

①“改變什么”——制定探究計劃

猜想有哪幾個因素影響被研究物理量時，我們要研究每個因素對被研究物理量是否有影響及有什么影響。研究哪個因素時就要改變那個因素，看看被研究物理量是否也跟著改變。如果只有一個因素影響被研究物理量，就直接改變該因素，觀察被研究物理量。

例如，在研究接觸面的粗糙程度是否影響摩擦力時，改變接觸面的粗糙程度看看摩擦力是否改變及怎樣改變。實驗中可能影響被研究物理量的因素都要分別進(jìn)行研究。

②“怎么改變”——選擇探究器材

怎么改變被研究的因素是方法和器材的選擇問題。

例如，怎么改變接觸面的粗糙程度呢?選擇光滑程度不同的毛巾、棉布、絲綢等（或其他辦法）。

（3）控制什么，怎么控制

根據(jù)猜想明確有哪些因素可能與被研究的物理量有關(guān)，如果有多個因素影響該物理量就要控制變量。

①“控制什么”——學(xué)習(xí)控制變量

不研究哪個因素時就控制那個因素。 例如，在研究摩擦力時，根據(jù)猜想接觸面的粗糙程度、物體間的壓力、兩物體的接觸面積都可能影響摩擦力。那么，在探究過程中我們每一次只能研究其中的一個因素對摩擦力的影響，而其它因素就必須控制不變。

②“怎么控制”——明確具體步驟

怎么控制其他變量呢?學(xué)生根據(jù)具體問題進(jìn)一步思考。如在摩擦力的實驗中如何控制接觸面的粗糙程度呢？選擇粗糙程度均勻的同一接觸面就行。這也是器材的選擇問題。

3 把握收放尺度，調(diào)控課堂節(jié)奏

在學(xué)生有了對問題的猜想以后，都非常急于動手實驗來證明自己的猜想，有些老師也認(rèn)為應(yīng)該放手讓學(xué)生去做。這樣做導(dǎo)致的結(jié)果往往是“拖堂，表面熱鬧，實際什么也沒得到”。這就是因為忽視了制定計劃與設(shè)計實驗環(huán)節(jié)，學(xué)生的動手操作是盲目的，因此在猜想之后要重視制定計劃與設(shè)計實驗環(huán)節(jié)，使學(xué)生明確目的和具體方案之后再進(jìn)行實驗。教學(xué)時是把實驗分解為幾個需解決的具體問題，對每個問題提出具體的實驗設(shè)想，交流評估，修改、優(yōu)化后形成方案。

在以上的三個步驟中，“顯示什么、改變什么、控制什么”是方法的選擇問題。其中“顯示什么”明確了探究目的；“控制什么”和“改變什么”明確了探究步驟，使學(xué)生心中有了詳細(xì)的探究計劃。而“怎么顯示、怎么改變、怎么控制”其實就是具體器材的選擇。教師不要在上課之初就發(fā)放器材，特別是一些關(guān)鍵的器材，如探究平面鏡成像特點時不要先擺放玻璃板。這樣做容易分散學(xué)生的注意力，更重要的是如果把所有實驗器材事先擺放出來，學(xué)生會認(rèn)為只能用這些器材，這樣會極大地限制學(xué)生的創(chuàng)造性思維?？刹捎孟确旁偈盏霓k法，先讓學(xué)生自己思考并相互交流發(fā)言，發(fā)散學(xué)生的思維（有條件就按學(xué)生的方法做），再收回來，讓學(xué)生思考如何用現(xiàn)有的器材設(shè)計實驗方案，這樣才能不斷提高學(xué)生制定計劃與設(shè)計實驗的能力。

(欄目編輯張正嚴(yán))