一、高中物理实验设计的价值分析
第一种实验设计价值大家都比较熟悉,这里就不再赘述.第二种实验设计的价值笔者想谈谈自己的理解.当然,实验设计的这种宏观性质体现,不能空洞地表述,因此笔者还是要借助于一个实例来说明.以大家比较熟悉的“动能定理”为例,在对这一知识进行的探究教学中,通过实验寻找外力做功与物体动能变化量之间的关系,是科学探究的核心环节.那这个实验该如何设计呢?笔者思路如下.首先,分析这一探究所需要的物理量可以知道,常见的实验设计是用打点计时器,在物体自由下落时打下一系列的点,然后通过对纸带上点的距离进行处理,可以得到重力做功与动能变化量的关系.这一思路在物理教师耳熟能详的同时,学生却比较陌生.因此,这个实验设计价值就体现在下面的阐述当中.其次,为实验设计搭建一个阶梯.怎样才能让学生自主设计出这一实验呢?需要对实验进行细致的分析:这个实验需要测量哪些物理量?跟学生一起分析不难发现,需要知道外力做的功;需要知道物体在外力作用下动能的变化;而动能的变化其实是速度的变化,因此需要测出外力做功始末物体的速度;如何测量即时速度呢?
学生不难想到打点计时器.至此,探究动能定理实验的大体轮廓就已经形成.这个轮廓的形成过程,正是学生的思维由实验目标向实验步骤迁移的过程.这个迁移过程中,宏观思路被细节化因而也就具有了可操作性,实验步骤的显现也确定了实验需要哪些器材.在此基础上进行实验就没有太多的障碍了.值得强调的是,实验设计的价值在这个实验中还体现为对实验数据的处理,这也是打点计时器使用价值的体现.也就是说,实验中还要引导学生认识数据处理的价值,在实验设计中也可以体现出来.如学生进行假设,如果已经得到了一条纸带,那如何选择相应的点进行速度的计算呢?计算出来的数据又应该填在怎样的表格当中呢?由这些问题可以培养学生的数据处理能力,包括计算能力和表格设计能力等等.最后,实验设计的价值体现在引导学生对实验的认识与反思.一个实验的数据得出与结论得出,并不意味着实验结束,这恰恰是传统实验的通病.在笔者看来,引导学生反思实验的设计过程,可以让学生得到高于实验数据的一个认识,从而能够将实验教学带入一个新的境界.
二、高中物理实验设计价值的源头
很多时候,实验的价值都隐藏在实验后面,因此笔者很长一段时间都认为实验教学中只看到实验的一部分,还是很表面的一部分.还有好多躲藏在实验后面的东西并没有被发现,这些没有被发现的东西往往更能体现实验的价值.对这些价值进行研究的过程,本身也是实验教学的价值所在.高中物理实验设计价值的源头就在实验本身,我们要做的就是寻找并发现之.综上所述,寻找高中物理实验设计的价值,既能够在过程中促进自身教学水平的提高,也能够在最后提高学生的物理学习水平,是一件一举两得的好事.既如此,就应该努力将其做得更好,并且持之以恒地做下去.
作者:高志华 单位:江苏省华罗庚中学物理组