阮仁長

摘 要：近年來，設(shè)計性實驗教學(xué)越來越受到中職學(xué)校的重視，很多教師在教學(xué)實踐中的體會也更加深刻。對較傳統(tǒng)物理實驗而言，設(shè)計性實驗對中職學(xué)生綜合技能的培養(yǎng)更加有利。本文首先闡述設(shè)計性實驗的特點以及中職學(xué)校開展物理設(shè)計性實驗教學(xué)的意義，接著提出培養(yǎng)學(xué)生綜合技能的設(shè)計性實驗教學(xué)策略。

關(guān)鍵詞：中職；設(shè)計性實驗；物理教學(xué)；綜合技能；學(xué)生培養(yǎng)

1 設(shè)計性實驗的特點及意義

顧名思義，設(shè)計性實驗就是讓學(xué)生依據(jù)自己設(shè)計的實驗方案去完成實驗。中職物理設(shè)計性實驗具備不同的要求和形式，站在知識要求的角度，它包括中職學(xué)生利用常用的儀器及已經(jīng)掌握的知識來設(shè)計實驗、開拓知識并利用新科技設(shè)計實驗、開拓常用實驗儀器的新用法等；站在形式的角度，它包括原理性設(shè)計實驗、制作性設(shè)計實驗、操作性設(shè)計實驗等 [1 ]。設(shè)計性實驗介乎于實際科學(xué)實驗和基本教學(xué)實驗之間，是獨具初步科學(xué)實驗的教學(xué)實驗，通常是由實驗室把課題提出來，所以具備一定的綜合性、應(yīng)用性，要求中職學(xué)生在充分理解基本的物理原理的基礎(chǔ)上綜合運用已學(xué)知識、技能及各種實驗方法、手段等自行設(shè)計出實驗方案，選擇實驗儀器，確定實驗方法，并完成實驗測試，最后寫出實驗報告。因此，設(shè)計性實驗具備較強的典型性、探索性、綜合性、應(yīng)用性，要求學(xué)生具備實事求是的態(tài)度，為學(xué)生提供較寬闊的選擇余地與思考空間，能促使學(xué)生充分發(fā)揮出想象力，鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新意識、合作意識，使學(xué)生能在物理實驗課題中獨當(dāng)一面，是培養(yǎng)學(xué)生綜合技能的重要途徑之一。

2 設(shè)計性實驗培養(yǎng)中職學(xué)生綜合技能的教學(xué)策略

2.1 注重銜接，在設(shè)計性實驗中滲透元認(rèn)知教學(xué)策略

在中職物理基礎(chǔ)性實驗中，學(xué)生們通常都是完全按照教材給出的詳細(xì)的物理實驗方法、步驟等來進(jìn)行實驗的，而物理設(shè)計性實驗并不具備固定的實驗?zāi)Ｊ?，實驗方法也是多變的，這導(dǎo)致學(xué)生很容易產(chǎn)生不適應(yīng)之感。為更好地培養(yǎng)學(xué)生的綜合技能，教師需注重設(shè)計性實驗跟基礎(chǔ)性實驗之間的銜接，想辦法及時消除學(xué)生對設(shè)計性實驗的不適應(yīng) [2 ]。第一，中職物理教師在基礎(chǔ)性實驗教學(xué)的課堂上需有計劃、有意識地把實驗內(nèi)容拓展開來，適當(dāng)要求學(xué)生對一些簡單的實驗進(jìn)行方案設(shè)計和創(chuàng)新，如測量密度的實驗是中職物理的基礎(chǔ)性實驗之一，教師可要求學(xué)生獨立設(shè)計出各種不同的實驗方案，或?qū)嶒炦M(jìn)行改進(jìn)，努力提高測量密度的精度等。第二，教師應(yīng)盡量避免對特定的物理實驗項目進(jìn)行獨立授課，要充分重視實驗項目中理論知識跟原理的內(nèi)在聯(lián)系，幫助中職學(xué)生找到物理量之間的相關(guān)性，從而完成實驗知識的遷移。第三，在基礎(chǔ)性物理實驗中，學(xué)生通常只會分析數(shù)據(jù)的測量誤差，導(dǎo)致學(xué)生在設(shè)計性實驗中忽視實驗精度的影響因素及重要性，需要教師鼓勵學(xué)生全方位分析誤差，為開展設(shè)計性實驗打下堅實基礎(chǔ)。當(dāng)然，元認(rèn)知對于中職學(xué)生綜合技能的培養(yǎng)也很重要，教師可在設(shè)計性實驗中加強對元認(rèn)知教學(xué)策略的滲透，通過一些問題促進(jìn)學(xué)生自主思考，促進(jìn)學(xué)生轉(zhuǎn)變自己的元認(rèn)知，想辦法去解決問題。

例如，在測量密度的設(shè)計性實驗教學(xué)的初始階段，教師向?qū)W生提問：你選擇該實驗方法的依據(jù)是什么？你選用該實驗方法要達(dá)到什么樣的預(yù)期測量精度？你是否充分考慮了全部的相關(guān)量？你選擇的實驗儀器是否充足？你是否已經(jīng)把該實驗要用到的數(shù)據(jù)表格設(shè)計好了？對于分析實驗數(shù)據(jù)的方法你是否已經(jīng)選定？在設(shè)計性實驗的實施階段，教師又向?qū)W生提問：實驗的結(jié)果跟理論是否符合？測量密度中產(chǎn)生的誤差是多少？產(chǎn)生密度測量誤差的原因你認(rèn)為有哪些？哪些地方是密度測量實驗中能繼續(xù)改進(jìn)的？通過對這些問題進(jìn)行獨立思考，中職學(xué)生監(jiān)控自己的元認(rèn)知，從而能及時調(diào)節(jié)自己在實驗中的行為。根據(jù)學(xué)生給出的答案，教師能對學(xué)生的一些細(xì)節(jié)想法有一個更加細(xì)致的了解，能為設(shè)計性實驗的后續(xù)指導(dǎo)提供一些可靠的依據(jù)，從而促進(jìn)培養(yǎng)學(xué)生的綜合技能。

2.2 分析因素，鼓勵學(xué)生們在設(shè)計性實驗中提出假設(shè)

當(dāng)教師把物理設(shè)計性實驗題目確定出來后，就可要求中職學(xué)生利用課余時間查閱資料，并針對實驗要求提出各種假設(shè)。假設(shè)具體是指按照已有的參考資料、客觀存在的事實等對問題進(jìn)行設(shè)想，并探討提出一種、多種可能出現(xiàn)的結(jié)論 [3 ]。假設(shè)需要學(xué)生在設(shè)計性實驗的條件和結(jié)果之間進(jìn)行設(shè)想，是科學(xué)探究活動的重要特征之一。所以，教師要鼓勵中職學(xué)生大膽提出各種不同的、可能存在的假設(shè)。這一步驟對中職學(xué)生而言很具有挑戰(zhàn)性，因為它是一個很大的話題，能促使每一個學(xué)生都勇于去實現(xiàn)。根據(jù)假設(shè)，學(xué)生能初步擬定出設(shè)計性實驗的反應(yīng)條件、裝置、操作步驟等，并列出實驗儀器清單，預(yù)測實驗將會出現(xiàn)哪些現(xiàn)象，哪些失誤是容易發(fā)生的，應(yīng)當(dāng)特別關(guān)注哪些安全性問題等，最后整理出一份相對完整的物理設(shè)計性實驗報告。當(dāng)然，建立假設(shè)的前提通常都是一些理想的條件，只要沒有超出誤差允許的范圍，中職學(xué)生就能選擇出一個最佳的設(shè)計性實驗方案來提高物理實驗的精度，確保在充分利用既有的物理實驗條件的基礎(chǔ)上把設(shè)計性實驗變得更加簡易可行。

例如，在電容測量的中職物理設(shè)計性實驗中，教師鼓勵中職學(xué)生提出假設(shè)：

（1）選用我們常用的交流電橋測量法能否測量出電容？

（2）選用萬用表能否把準(zhǔn)確的電容值測量出來？

（3）選用示波器能否測量出電容值？具體可分為幾種測量方法？能否通過對電壓峰值的測量來測量電容值？能否通過對LC振蕩回路的諧振頻率的測量來測量出電容值？是否可以選用測電壓、電路中電流的相位差來測量電容值？

通過小組討論，學(xué)生在設(shè)計性實驗中對各種假設(shè)的科學(xué)性、合理性進(jìn)行驗證。

2.3 合作學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在設(shè)計性實驗中相互觀察啟迪

在設(shè)計性實驗中，學(xué)生需親自動手實踐，此時教師要加強引導(dǎo)，努力為學(xué)生營造一個有序的、和諧的氛圍，通過合作學(xué)習(xí)和探究加強滲透合作意識，讓學(xué)生在設(shè)計性實驗中相互觀察和啟迪。在合作學(xué)習(xí)中，學(xué)生通過相互的討論與補充，不僅能體會相互學(xué)習(xí)的樂趣，還能更加完善地匯報實驗，能調(diào)動學(xué)生的參與意識、表現(xiàn)欲望等，從而激發(fā)出學(xué)生的合作意識，這對學(xué)生綜合技能的培養(yǎng)很有幫助。

例如，在牛頓第二定律的設(shè)計性研究實驗中，一些學(xué)生負(fù)責(zé)把氣墊導(dǎo)軌調(diào)平，一些學(xué)生選擇游標(biāo)卡尺對墊片的厚度進(jìn)行測量，一些學(xué)生分別負(fù)責(zé)讀數(shù)、計數(shù)，一些學(xué)生對測得的數(shù)量進(jìn)行處理。學(xué)生們分工合作，以前對物理實驗袖手旁觀的學(xué)生也積極參與實驗。一些小組開展設(shè)計性實驗的進(jìn)度不理想、不順利，此時教師也不必逐個講解，應(yīng)給予學(xué)生充分的尊重和信任，只要把小組合作的作用充分發(fā)揮出來，各種問題都能迎刃而解。一些學(xué)生對于調(diào)平氣墊導(dǎo)軌的方法并不理解，導(dǎo)致調(diào)平失敗，于是組內(nèi)其他學(xué)生親自演示，讓不理解的學(xué)生明白究竟錯在哪里，并及時得到糾正。所以，當(dāng)學(xué)生在物理設(shè)計性實驗中遇到困難，通過小組相互協(xié)作不僅能成功完成實驗，還能充分體現(xiàn)出互幫互助、團隊協(xié)作對于創(chuàng)造和發(fā)明是多么重要。

設(shè)計性實驗結(jié)束后，教師、學(xué)生都應(yīng)開展評價工作，以便更準(zhǔn)確、更全面地體現(xiàn)出學(xué)生具備的個性特征及潛在的學(xué)習(xí)能力，并及時得到肯定[4]。學(xué)生們僅評價自己是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還應(yīng)合理評價小組學(xué)生之間的合作，把學(xué)生真正變成參與評價的能動者。通過綜合評價，學(xué)生的主體性得到充分的發(fā)揮，學(xué)習(xí)動力被大大增強。在物理設(shè)計性實驗的教學(xué)中，教師要求學(xué)生對于他人的見解要注意傾聽，關(guān)注學(xué)生之間的相互評價，并根據(jù)學(xué)生在實驗中的具體表現(xiàn)來打分，表現(xiàn)突出的要及時給予鼓勵、表揚。如此一來，學(xué)習(xí)能力較強的學(xué)生會感到自己還能繼續(xù)提升，學(xué)習(xí)能力較差的學(xué)生會感受到來自小組的壓力，能促進(jìn)合作，提高學(xué)習(xí)效率，從而對全體學(xué)生的綜合技能進(jìn)行全面的培養(yǎng)和提高。

3 結(jié)語

設(shè)計性實驗是對中職學(xué)生綜合運用理論知識與實驗技能的一次檢驗，是訓(xùn)練學(xué)生查閱資料、擬定方案、選擇儀器、測試數(shù)據(jù)、寫出實驗報告的一次良好的鍛煉機會。設(shè)計性實驗更注重調(diào)動學(xué)生的積極性、主動性，從而發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造能力。在實際的教學(xué)過程中，中職物理教師應(yīng)牢牢把握這一機會，找尋更多有效的設(shè)計性實驗教學(xué)策略，有效培養(yǎng)中職學(xué)生的綜合技能。

參考文獻(xiàn)：

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[4] 曾育鋒，李豐果. 以賽促改，物理設(shè)計性實驗教學(xué)探討與實踐[J]. 實驗技術(shù)與管理，2012（2）：165-169.