物理实验的设计原则

物理实验的设计原则（12篇）

1.物理实验的设计原则 篇一

谈高中物理课堂教学中问题设计的原则与方法

问题与教学是不可分离的统一体.物理教学的过程，就是发现问题、分析问题和解决问题的过程，是师生课堂交流的主要方式.在教学过程中多提一些问题能够调动学生的主观能动性，课堂提问无疑是培养学生能力、发展学生智力的有效途径.一个好的教学问题，可以激发学生的思维，使学生达到情绪高涨、智力振奋的状态；但不好的问题，可能让学生毫无兴趣，也可能使学生糊里糊涂，不知所云，达不到应有的教学效果.本文就对物理教学问题设计的原则与方法作一探讨.1物理教学问题设计的原则

（1）基础性.基础性包括两方面的涵义：一是设计的问题要体现学生发展的需要，使学生学有所得；二是要以学生已有的经验为基础，学生有能力解决.设计的问题不仅要让学生“跳一跳，才能摸得到”，有发展的空间；而且要让学生“跳一跳，就能摸得到”，有成功的可能.（2）针对性.紧紧围绕教学目标，针对学生的实际情况和教材的重点、难点来进行设计，设计的问题题意清楚，条理分明，语言精练，有助于学生理解概念，辨析疑难，纠正错误，完善认知结构.切不能用不着边际的问题为难学生.（3）启发性.设计的问题过于简单，不用思考就能回答，不能激发学生的学习兴趣，发展学生的思维能力.简单的一问一答，只会使学生懒惰，长期如此还会对学生的思维品质造成损害.教师应抓住教学的内在矛盾，把握时机，在新旧知识的结合点设计问题，使学生达到心求通而不解，口欲言而不能的“愤”、“悱”状态，从而激发学生积极地进行思维活动.2物理教学问题设计的方法

2.1通过实验进行设计

物理是一门以实验为基础的科学，物理实验是学生学习物理的重要途径.实验现象、实验原理、实验操作、数据处理、误差分析、方案改进等都可以成为物理问题设计的内容.如：

（1）请你设计一个方案，测定弹簧枪钢球射出时的速度.（方案设计）

（2）测金属电阻率时，为什么通电电流不宜过大，通电时间不能太长？（实验原理）

（3）在《用油膜法估测分子的大小》实验中，滴下油酸酒精溶液时，滴管离水面应高一些还是应该低一些？（实验操作）

通过实验设计的问题，不仅可以帮助学生获取物理知识，掌握实验操作技能，还能了解实验设计、实验观察等方法，形成一丝不苟的工作作风.2.2通过知识应用进行设计

学习知识的目的在于运用，教学的目的就是要提高学生运用知识的能力.结合科技、生产、生活实际，设计知识运用类问题，有助于教学目标的实现.“神舟六号”的成功发射和接收，极大地增强了民族自信心，也引起了学生的极大关注.可以“神舟六号”为背景，设计这样的问题：

（1）若飞船在轨作匀速圆周运动，宇航员受重力作用吗？宇航员为什么会飘起来？

（2）飞船升空阶段，宇航员处于超重状态.飞船返回过程中，宇航员处于失重状态吗？

（3）“神舟六号”与地球同步卫星相比，有哪些不同？（开放性问题）

2.3通过旧知识的拓展进行设计

学生掌握的知识可以扩散、深化、发展，教师可以抓住知识的深化、发展点，顺藤摸瓜，形成问题.通过问题的解决巩固旧知识，并在解决问题的过程中自然地“生长出”新知识.学习中，有时学生会根据已有的知识对新知识进行不完整的“推理”和外延，得出错误的结论.如学习“人造卫星”时，学生知道了轨道半径越大，卫星运行速率越小.这时，教师可设计这样的问题：轨道半径大的卫星，运行速率小，所以，发射轨道半径大的卫星更容易.这样的说法对吗？为什么？

总之，从课堂实践和教学效果来看，课堂问题设计应该多样化，并同时注重学生的反映和隐性发展，而且以上所提到的问题设计方法，不一定在每节课上都全部得到体现，而是根据实际教学内容采用合适的问题设计方式，另外对待不同的学生、不同的教学内容要选择不同的问题设计方式.多样化且有效的问题设计方式，有利于提高课堂教学效果，也让我在教学过程中体会到了课堂提问的奥妙和乐趣，它是教师和学生互动的桥梁和纽带，是师生交流的平台.作为教师应该在提问中做到关注学生的身心特点、了解学生的兴趣爱好，让学生在轻松愉悦的问题中获取知识、茁壮成长.

2.物理实验的设计原则 篇二

一、实验设计的基本理论

实验设计是指正式进行科学实验之前, 根据一定的目的要求, 运用相关的科学知识和原理, 对实验过程中的材料、手段、方法、步骤等全部方案的制定。

一个比较完整的实验设计方案, 一般包括以下内容:实验题目、实验目的、实验原理、实验材料、实验用具、实验假设、实验预期、设计实验步骤、观察和收集数据、分析、推论、交流。

在设计一个完整方案时应遵循一些基本原则。

二、实验设计的基本原则

1. 科学性原则

指实验目的要明确, 实验原理要正确, 实验材料和实验手段的选择要恰当, 整个设计思路和实验方法的确定都不能偏离生物学基本知识和基本原理以及其他学科领域的基本原则。

2. 可行性原则

指在设计生物实验时, 从原理、实验的实施到结果的产生, 都要具有可操作性。

3. 严谨性原则

欲使实验设计完整、无漏洞, 必须注意严谨性。

4. 简便性原则

设计实验时, 要考虑到实验材料容易获得, 实验装置比较简单, 实验药品比较便宜, 实验操作过程比较简单, 实验步骤比较少, 实验时间比较短。

5. 可重复性原则

任何实验都必须要有足够的实验次数, 才能判断结果的可靠性。设计的实验不应该只能进行一次, 在无法重复的情况下, 作为正式结论, 这样的结论容易被推翻。

6. 随机性原则

指被研究的样本是从总体中随意抽取的, 意义在于:可以消除或减少系统误差, 使显著性测验有意义;平衡各种条件, 减少实验结果中的偏差。

7. 实验条件的一致性原则

在实验中, 除欲处理的因素外, 其他诸实验条件必须保持前后一致, 不能在实验过程中随意变动, 否则可能有未被控制的因素干扰实验结果。

8. 单一变量原则

在实验中“变量”是一个非常重要的要素。

(1) 变量 (因子) :指实验过程中被操纵的特定因素或条件。如:“温度对酶活性的影响”实验中的“温度”就是变量。一般可分为两类: (1) 实验变量和反应变量:实验变量 (自变量) 是一种假定为原因的变量, 是由实验者主动操纵的给定的因素或条件, 通过它的变化来引起其他变量发生变化。反应变量 (因变量) 是指实验中由于实验变量而引起的变化和结果。一般实验变量是原因, 反应变量是结果, 二者具有因果关系。实验的目的即在于捕获解释这种前因后果。 (2) 无关变量和额外变量:无关变量 (控制变量) 是指除实验变量以外的一切可能影响实验现象和结果的因素或条件。额外变量 (干扰变量) 是指实验中由于无关变量所引起的变化和结果。额外变量会对反应变量起干扰作用, 所以实验的关键在于控制无关变量进而减少额外变量。

(2) 单一变量原则:有两层含义: (1) 确保“单一变量”的实验观测, 要做到一个实验变量对应观测一个反应变量。 (2) 确保“单一变量”的操作规范, 在实验实施中要避免无关变量及额外变量的干扰。简单地说, 实验中不论有几组实验, 只要控制无关变量不变, 改变实验变量, 观察其对反应变量的影响。

9. 控制与平衡控制的原则

实验在严格操纵实验变量以获取反应变量的同时, 还要严格地均衡无关变量以消除额外变量。该原则主要针对的是对无关变量和额外变量的控制。一般实验中的无关变量很难避免, 只有设法平衡和抵消它们的影响。增设对照组是常用的方法。

(1) 单组实验法:对一组 (或一个) 对象, 既用甲法、又用乙法, 顺序随机或轮流循环。

(2) 等组实验法:将状况相等的对象, 分成两组或多组, 一组用甲法, 另一组用乙法。

(3) 轮组实验法:对两组或两组以上的对象, 轮番循环两个或两个以上的处理, 如A组———甲法、乙法;B组———乙法、甲法等。这样能有效平衡和消除无关变量的影响。

10. 设立对照原则

这是中学实验中最常用的原则, 通过设置对照实验, 既可以排除无关变量的干扰, 又可以增加实验结果的可信度和说服力。在一个对照实验中, 一般应设计实验组和对照组。

实验组:是接受实验变量处理的对象组。

对照组 (控制组) :对实验假设而言, 是不接受实验变量处理的对象组。

一般有以下几种对照。

(1) 空白对照:给对照组施以对研究对象没有任何影响的处理因素或不给对照组任何处理因素。所谓“空白”绝不是什么影响因素都不给予, 而是针对实验组所要研究的因素给予空白, 以突出或纯化所要研究的因素。

(2) 条件对照:给对象组施以某种实验处理, 但不是所要研究的处理因素, 而是作为对照意义的。

(3) 自身对照:指实验组和对照组在同一研究对象上进行, 不另设对照。如“植物细胞质壁分离和复原”实验, 是典型的自身对照。自身对照处理前的对象状况为对照组, 处理后的对象变化为实验组, 该方法较简便。

(4) 相互对照:不另设对照组, 而是几个实验组相互对比对照。

(5) 标准对照:生物体的某些生理、生化项目也都有相应的标准, 因而将实验数据与规定的标准值相比较, 即可确定其正常与否。

(6) 阳性对照:给对照组施以已经被证明是一种有效的处理因素。

三、实验设计的基本方法

有人说:知识+方法=能力。因此教师在“授之以鱼”的同时, 还必须“授之以渔”。在做实验设计题时, 可以从以下几个方面把握。

1. 准确把握实验目的和实验原理

实验目的是整个实验设计的灵魂, 所有实验步骤的设计都要围绕这个核心来进行。通过仔细审题, 要明确该实验要解决的问题或者要探究、验证的“生物学事实”是什么。只有明确了实验目的, 下一步实验才能有的放矢、顺利展开。在题中实验目的往往以“验证……”、“证明……”、“探究……”、“观察……”、“调查……”、“鉴定……”、“分离提纯……”等形式呈现出来。如:必修一的实验五“探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用”, 这就是实验目的。而实验原理是实验要依据的科学根据、生物学原理, 实验原理是实验设计的根据和出发点, 有了实验原理的指导, 实验设计就有了方向性。明确实验原理可以帮助理清实验设计思路, 合理安排实验步骤, 正确分析实验结果和结论。

2. 明确实验变量和反应变量以及无关变量, 精心策划实验方法

实验变量是该实验所要研究的变量, 一般是题目已知的或可以根据题目提供的已知条件来获取的。反应变量是实验中由实验变量而引起的变化和结果。在实验中实验变量是可以人为改变实验条件, 该条件的改变将引起反应变量的相应改变。确定实验变量的方法是:往往要“验证什么”、要“证明什么”、要“探究什么”, “什么”就是实验变量。无关变量的排除方法主要是设置对照实验, 在对照组和实验组中, 无关变量必须做到相同且适宜, 以抵消或排除无关变量对研究对象的干扰。实验方法的精心策划是整个实验设计的精髓, 是一个好的实验设计最富创意的闪光之处, 也是搞好实验设计的关键所在。根据实验原理和实验要求, 结合实验条件分清是定性实验还是定量实验, 从而确定实验变量的操纵方法、无关变量的控制方法、反应变量的检测方法等。

3. 严格设置对照实验, 正确书写实验步骤

基本的实验方法选定以后, 紧接着就要设计具体的操作细节, 这些操作细节的设计要合理规范、切实可行、言简意赅。大多数实验要求具备对照实验, 对照实验设置的质量高低将会直接影响到实验结果的精确度和说服力。对照实验的类型有多种, 究竟采用哪一种对照方式还要根据具体的实验具体对待。书面表达是解答实验设计题最关键的部分, 在书写实验步骤时应注意以下几点。

(1) 步骤设计一般不宜连续描述, 往往需要分段叙述, 并加以编号。

(2) 为使叙述更简洁, 对试管、烧杯等一般要加以分组、编号, 如A、B或甲、乙等。

(3) 叙述中尽量要用规范的实验术语, 不能用含糊的口语, 如“等量”不宜说成“一样多”, “振荡”不宜说成“摇动”等。

(4) 一般在时间、温度、物质的量上难以做到准确的量化描述, 尽可能用“定性”的语言表达。实验设计中适时出现“其他培养条件相同”、“培养一段相同时间后”等都是很好的得分点。

(5) 题目给出的实验材料和试剂一般应充分利用;除非题目条件允许, 否则不能自己随意增减实验材料和试剂。

(6) 由于实验设计是一种开放性试题, 可能存在多种实验步骤, 但一般应遵循简便性、可行性、安全性和精确性的要求。

4. 记录实验现象, 收集实验数据

在实验中将观察到的现象如实、准确地记录下来, 除了用文字进行记录, 还可以用数据符号或表格进行记录。

5. 准确预测实验结果, 得出科学结论

实验设计方案完成后, 根据理论知识和实验原理对实验结果作出预期分析, 对可能出现的现象进行预测性判断。实验结果的预期有两种情况:一种是验证性的实验, 其假设是既定的, 那么实验结果的预期一般是唯一的, 要么支持要么不支持, 两者都是对假设的证明。另一种是探究性实验, 预期结果有多种可能, 一般要注意这类实验预期的完整与准确, 必须将可能出现的实验结果都写下来, 结果当然也就有多种可能。结论与结果是不同的, 结论是在结果的基础上, 通过推理揭示出隐藏在事实背后的规律性的东西, 结果和结论的书写方法一般为:如果出现…… (结果) , 则说明…… (结论)

掌握了实验设计的基本方法后, 具体到不同的题型还会有不同的处理方法。常见的题型有以下几种:实验方案补充题、实验方案评价题、实验结果预测和分析题、实验方案设计题、开放性实验设计题等。不同题型的具体分析处理方法在这里就不一一赘述。

3.物理实验的设计原则 篇三

一、奠定基础

1.牢固树立中学物理教学必须以实验为基础的思想

从物理科学本身的发展规律来看，真正的物理学是伴随着伽利略的实验力学的兴起而产生的。并由此奠定了包括物理学在内的自然科学的实验研究方法的基础。实验方法是自然科学研究方法的基础。离开了实验，物理学就成了无源之水，无本之木。

从中学物理教学的特点来看，物理教学就是把人类关于物理现象及其规律的认识传给学生，同时发展学生的创新能力。在这一过程中，学生学习的过程与物理学家的探索过程有相似之处，即要运用物理实验、数学运算和思维推理相结合的方法。根据学生的年龄特征，要坚持理论联系实际的原则，尽量做到生动直观。因此，中学物理教学应以实验方法为基础。其中的实验归纳法是中学生探索物理规律的重要途径，实验验证法是对物理规律加深理解、强化记忆的有效手段。

从社会对人才需要的趋势来看，为适应科学技术飞速发展的世界形势的需要，培养出更多的优秀人才，物理教学要立足于知识传授，放眼于智能开发，养成科学作风和培养优良品德，都必须以实验为基础。

2.掌握中学物理实验教学的基础理论

中学物理实验教学的理论应以马克思主义的认识论、科学方法论为指导，以教育学、心理学、生理学等教育科学理论和电子学、工程学、建筑学等物理技术理论以及近代科学的系统论、信息论、控制论为基础，来探讨中学物理实验教学的最优化理论、技术和实践，总结出有关中学物理实验教学的目的确定、原理构思、仪器研制、程序编排、操作管理、手段运用、数据处理、误差分析、结果报告等实验环节的系统理论。

3.训练和提高中学物理实验教学的素养

实验素养泛指实验的习惯、作风和精神。根据教学的相互作用理论，要养成创造物理环境，在实验条件下进行物理教学的习惯。在实验过程中要养成遵守操作规程，爱护仪器、注意整洁的良好习惯。对于实验现象和实验数据要养成实事求是的科学作风。对于实验工作要有严谨求实、一丝不苟、追索机遇、乐在其中的工作态度，对于认定的目标应争取时间、争取第一，具备坚韧不拔、勇于探索的创新精神。

二、培养能力

1.操作动手能力

实验是一种手、脑并用的活动，要加强对仪器的操作使用、观测记录的训练。重点应放在调整实验装置及对基本仪器操作使用的程序化要求上，具体要训练认识与调节仪器的能力；按照实验原理安装仪器的能力；多种感官并用，手脑协调的操作能力；分析原因排除故障的能力等。

2.数据处理的能力

数据处理是一门很深的学问，应在理解精密度和有效数字、准确度和误差、平均值与偏差的基础上，掌握用偏转法或指零法确定直接量的结果和进行有效数字的组合运算，确定间接量的结果，还要掌握用列表法和作图法处理多个变量的基本方法。

3.自行设计实验和研制简单仪器的能力

设计实验和自制仪器是涉及实验教学全局性的一环，其能力来源于对各种实验方法的综合运用和技能迁移。也取决于基本实验技术和工艺水平的高低，对基本仪器的使用、要善于使用厂制产品说明书，并会选用各种类型的组合教具和学具。

三、适应形势

面临中学物理教学改革的新形势，中学物理实验教学应立足于培养目标，着眼于教改动态，着重研究新教材、新教法、新手段，尽力反映新信息、新技术、新成果。在实验内容和方法手段上，要考虑现实需要和发展趋势的适应性。既要立足于以经典物理为主的实验内容和传统的实验教法，又要着眼于反映近代物理学发展的关键性实验内容和现代化的教学手段。

四、突出特点

1.高校性

教学内容要居高临下，融会贯通。要充分运用学生在大学掌握的理论知识和实验技能，发挥学生的自觉性、独立性和创造性。

2.师范性

要运用教育理论做好示范。要遵循教学规律，运用教学原理，注重学生的双重身份，一方面是高校学生，同时又要有教师角色。要模拟实验教学的各个环节，开展示范训练，造就一代新型物理教师。

3.基础性

4.论文：高中物理实验的创新性设计 篇四

欧 剑 雄

摘要：为了更好地培养学生的科学素养与创新能力，教师需要在教学中设计创新性的实验。这要求教师提高自身的知识储量，培养自身的创新意识，掌握一定的创新方法。缺点列举法、希望点列举法、信息交合法等创新技法可为物理实验的创新性设计提供广阔的思路，但不应忘记创新性设计的目的——为教学目标的实现服务。同时，安全性、科学性、实用性、适用性等原则仍是物理创新性设计时所要考虑的最基本原则。

关键词：物理实验；创新性设计；缺点列举法；希望点列举法；信息交合法

一、物理实验创新性设计的意义

作为一门建立在实验基础上的基础自然学科，物理学在研究物质的基本结构、最普遍的相互作用、最一般的运动规律之外，也注重对所采用的实验手段和思维方法的研究。因此，物理的教学始终离不开物理实验的教学：有趣的实验现象是激发学生探索自然、理解自然的兴趣与热情的催化剂，亲手的操作是培养学生物理技能和实践能力的最佳途径；此外亲身的实验经历能让学生体验科学探究的过程、了解科学研究的方法，有助于提高学生的科学素养。

作为教学活动的主导者，教师首先要对实验在物理教学中的重要性有足够的认识，其次要充分利用教材中已有的实验资源，并能够够根据教学实际设计一些创新性的实验。这种创新性的实验设计可以是对教材已有实验的改进，以解决个别实验取材不易、操作不便、实验效果不明显等弊端；也可以是基于教学需要的全新设计，以弥补教材的不足，帮助学生构建一些重要的物理概念和物理规律。

物理实验的创新性设计，是教师秉承新课程标准课程开放性理念，由课程的复制者走向课程的创造者的有效尝试。它可以有效地促进学生自主地、富有个性地学习，对学生的科学探究能力、实践能力和创新意识的培养大有裨益。

二、物理实验创新性设计的方法

那么我们该如何在教学实践中进行创新性的实验设计呢？

创新需要丰富的创造力，而一个人的创造力由他所拥有的知识储量、创造性思维能力和创新技法三个因素共同决定。因此要进行创新性的实验设计，教师要有终身学习的意识，力求在专业上不断进步，不断提高自身的知识储量和创造性思维能力。然而知识是无穷无尽的，创造性思维能力的培养也绝非一日之事，因此要想在短时间提高创造力，掌握必要的创新技法是简单而有效的方法。

创新技法的种类非常之多，本文将结合《感应电流的方向》（鲁科版高中物理选修3-2第2章第1节）中的两个实验介绍缺点列举法、希望点列举法和信息交合法三种创新技法在物理实验创新性设计中的应用。

（一）缺点列举法

缺点列举法，顾名思义，就是列举事物的缺点或不足之处，再针对性地提出解决方法和措施。其中，找到事物的缺点或不足之处是本方法应用的重点。

如图1所示，Ａ、Ｂ为两个很轻的铝环，环Ａ闭合，环Ｂ断开。将条形磁铁的Ｎ极或Ｓ极靠近Ａ环时，Ａ环将朝远离磁铁的方向运动，若将磁铁从Ａ环中拔出，Ａ环将朝靠近磁铁方向运动；磁铁靠近或远离Ｂ环时，Ｂ环不动。该实验为《感应电流的方向》一课中最为常见的一个引入实验。

在演示该实验时，由于环本身很小，而Ａ环运动时又是绕Ｏ点转动，故操作过程中经常会出现磁铁与环相碰的现象。这个不足之处一方面增加了操作的难度，另一方面也让实验的演示效果大打折扣。

解决这个问题的思路有两个，其一为增加环的直径，其二为改变环的运动形式。增加环的直径这种思路最为直接也最容易想到，但是实际操作会发现，直径增大后环的转动不明显。原因在于直径增大后，铝环的电阻和质量都将变大。为获得更加明显的实验现象，可将条形磁铁换为强磁铁。

若改变环的运动形式，可以将铝环的转动改为平动，实验装置如图２所示，将铝环竖直固定在小车上，小车放在平滑轨道上。这样改进后，操作难度大大降低。但是由于摩擦力较大，要获得较明显的实验效果，仍然要采用强磁铁。

上述两个方案虽然解决了实验操作的难题，但对实验器材的要求更高，如果实验室中没有强磁铁，就很难被采用。反思我们的改进思路，就不难发现，我们在改正原有实验的缺点时同时也将其优点摒弃。原有实验的优点在于其运动过程中阻力较小，而这个优点正是源于所采用的铝环直径较小、其运动形式为转动。为了在改进中同时保留原有实验的优点，我们可以采用如图３所示的实验装置。

将Ａ、Ｂ两个铝环分别用细长绳悬挂，绳子另一端固定在铁架台上。通过这样的改进，Ａ环的运动形式仍是转动，运动过程中阻力较小，另一方面由于绳子较长，Ａ环运动过程中也不容易碰到磁铁。实验中，绳子的长度适当长一些，实验现象更明显。

通过上述例子的分析，可以看出，在应用缺点列举法进行实验的创新性设计时，找到原有实验的缺点是基础，但是在改进中一定要注意保留原有实验的优点。特别教材中的实验，它凝聚了大量专家、学者和一线教师的宝贵经验，其可取之处必然很多，在做改进之前一定要先清楚地认识到它的优点，然后再去找它的不足之处。

（二）希望点列举法

希望点列举法，这是一种通过提出对事物的希望或理想，进而探究解决方法和措施的创新技法，其应用要点在于如何提出合理的希望或理想。

如图４所示为探究感应电流方向的实验装置，本实验的操作简单，现象明显。但是在具体探究过程中，由于涉及到物理量较多（包括条形磁铁产生的磁场方向、穿过螺线管的磁通量的变化、电流计的指针的偏转方向、螺线管上感应电流的方向、感应电流的磁场方向等），学生很难直接从实验结果中总结归纳出楞次定律。为了在课内获得最终的探究结论，教师往往需要作比较多的引导，个别地方甚至比较生硬，这有悖于学生作为学习主体的新课程理念，也削弱了学生探究的成就感。

那么能否设计一个实验使探究过程更为简便？

为了回答这个问题，我们重新来审视一下本节课的探究目的，“感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量变化”。这句话的主语是感应电流的磁场而非感应电流，因此我们可以直接探究感应电流产生的磁场，如果感应电流的磁场方向明确，那么根据右手螺旋定则就可以很轻松地判断出感应电流的方向。由此，我们可以采用如图５所示的实验装置。

条形磁铁的Ｎ极、Ｓ极靠近或远离铝环时，铝环将被排斥或吸引。根据“同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引“可判断出铝环中感应电流产生的磁场的磁极方向。再在图中画出原磁场和感应电流的磁场方向，如图６所示（实线表示原磁场方向，虚线表示感应磁场方向），由实验结果容易总结出磁通量增加时感应电流磁场与原磁场方向相反，磁通量减小时感应电流磁场与原磁场方向相同，进一步可得到实验探究结果——楞次定律。

这种方法的优点在于避开了探究感应电流方向的繁琐过程，而从铝环的运动入手，结合学生熟知的磁极之间的相互作用，直接研究感应电流的磁场方向。这样既达到了探究目的，又降低了探究的难度，更符合高中学生的认知水平。

从上述例子可以看出，利用希望点列举法进行实验的创新性设计时，找到合理的希望是起点，探索合适的实验方法是关键，但是创新的终点一定要落回到教材上。弄清楚实验创新的目的，一来可以避免盲目的创新，二来也可为创新提供思路。

（三）信息交合法

信息交合法，是把事物的总体信息分解成若干要素，再将其中两类要素分别作为信息坐标系的ｘ轴、ｙ轴，构成一个信息反应场，每一个坐标轴上各点的信息分别依次和另一轴上的信息交合，从而产生新的信息。应用举例如下：

作为新课引入的迷你实验，如果采用物理小魔术的形式，可以极大地激发学生的学习欲望，引发学生的思考，为新课的教学打下良好的基础。但是如何去设计那么的多物理小魔术呢？信息交合法是一个不错的选择。仍以《感应电流的方向》这节课为例，以实验器材为信息ｘ轴，魔术效果为ｙ轴，建立如图７所示的坐标图。

由此可产生９种交合点，你需要一一思考每个交合点可能产生怎样的新信息，这个新信息是否可用。文章篇幅所限，无法对这９个交合点一一介绍，只能挑选３个我个人认为较佳的创新性设计。

（1）电流计与读心术

实验装置如图８所示，Ａ、Ｂ为根两根相同的条形磁铁，Ｃ为重量、形状与Ａ、Ｂ相似的金属棒。三者分别装入不同颜色的三个笔袋，然后放入线圈内。如果将装有Ａ、Ｂ、Ｃ的三个笔袋分别拿出，则电流计上分别会出现左偏、右偏、不偏三种不同现象。制作实验装置时，将线圈及电流计装在盒子中，电流计表盘露在盒子后面，使学生在座位上无法看见线圈及电流计。演示时可叫学生随意拿出一个笔袋，教师在盒子后面根据电流计的指针的偏转判断笔袋的颜色，就可佯装会读心术猜出学生所拿走的笔袋颜色。（2）铝环与控制力

实验装置如图９所示，Ａ为封闭的塑料管，Ｂ为悬挂在轻弹簧下的强磁铁，Ｃ为铝环。当铝环上下运动时，管内的强磁铁Ｂ将随之上下振动。为了增加演示的魔术效果，可将铝片贴在大拇指与食指构成的弧圈上，操作时左右手大拇指和食指相接触构成一闭合回路。

（3）铜管与互动 实验装置如图１０所示，Ａ、Ｂ分别为两根两端开口的空心塑料管与铜管，Ｃ为磁铁。演示时，教师先将磁铁从铜管上端静止释放，然后用同一只手在铜管下端接住磁铁。偷偷将铜管换成塑料管后，叫学生上来做同样动作，由于在塑料管中磁铁下落速度较快，学生很难接住。为达到较佳的演示效果，两根管外表要一致，固定管的装置要灵活，以方便操作时换管。

上例中ｘ轴、ｙ轴都只取了３个信息要素，实际上可选取的信息要素远不止这些，所能产生的创新设计也远不止９种。如果将ｘ轴或ｙ轴的要素种类换成别的种类，那又可以得到更多的思路，甚至还可以建立三维的坐标图。总而言之，信息交合法如果应用得当，那么它几乎可以产生无穷的创新思路。

三、物理实验创新性设计的基本原则

掌握了一定的创新技法后，创新的思路几乎是无穷无尽的，然而在教学实践中，不是每一种创新性的设计都是合理、可用的。为避免盲目、无意义甚至错误的创新设计，在物理实验的创新性设计中还应该把握以下几个原则。

5.中学物理创新实验课程设计 篇五

(一)课标要求

热机做功冲程既是初中物理教材中的一个重点，也是一个难点，教材力求通过以图片和模型的形式让学生理解热机做功冲程中的能量转化问题，以及一个冲程所对应的曲轴转动周数。让学生通过对热机做功冲程的学习，对生活中各种热机进行理解。

(二)实验原型及不足之处

1、在初中物理教学中，物理教师在讲解内燃机时，通常是用内燃机图片或内燃机模型来演示热机做功的现象和说明原理。这样演示比较抽象，不直观，学生不好理解热机做功的原理。

2、图片和模型不能准确反映一个冲程所对应的曲轴转动周数，而这是物理教学中的一个考点，也是难点。

(三)实验创新之处

1.用自制爆燃器引入能量转化。

2.用酒精(或汽油)在钢化玻璃筒中燃烧并爆炸，模拟热机做功冲程。

3.用透明玻璃筒做汽缸学生能直接观察到酒精(或汽油)在玻璃筒中爆炸并推动活塞运动：内能转化为机械能。

4.曲轴正反两面分别为红色和白色，实验完成后通过颜色变化直观反映一个冲程所对应曲轴转动周数。

(四)实验器材

自制爆燃器一套，自制热机做功演示器一套(直筒透明钢化玻璃水杯一个、10号胶塞一个、电火花点火器一个、活塞、连杆、曲轴、轴承一套、主板及底座支架一套、酒精少许和喷雾。

(五)实验装置图

实验装置如图1、2所示。

图1为自制爆燃器：①橡胶塞②针筒③橡胶塞④细线⑤电火花点火器。

图2为自制热机做功演示器：①电火花点火器②橡胶塞③汽缸(钢化玻璃筒)④活塞⑤连杆⑥轴承⑦曲轴 ⑧主板及底座支架。

(六)实验原理

1.燃料燃烧：化学能转化为内能。

2.热机做功冲程：内能转化为机械能。

3.一个冲程对应曲轴转动半周。

(七)实验步骤

1.用爆燃器演示内能转化为机械能实验。

(1)往爆燃器筒内(针筒)喷洒适量酒精。

(2)塞上橡胶塞并轻轻晃动几下。

(3)按动电火花点火器开关，观察酒精在针筒内爆炸并推射出橡胶塞。

2.用热机做功演示器演示热机做功实验。

(1)观察器材，记录曲轴颜色。

(2)往钢化玻璃筒内喷洒适量酒精。

(3)塞上带电火花点火器的橡胶塞，按动电火花点火器开关。

(4)观察酒精在玻璃筒内爆炸推动活塞做功，通过连杆带动曲轴转动。

(5)记录此时曲轴颜色。

(八)实验效果

1.酒精的燃烧并爆炸，能通过透明玻璃筒直接观察到，并且伴有爆炸声。

2.橡胶塞和活塞的运动直观呈现，准确反映能量转化过程。

3.通过曲轴颜色变化，准确得出一个冲程所对应曲轴转动周数。

(九)反思与拓展

1.虽然用喷雾器喷出酒精，能加快酒精挥发填满玻璃筒，但仍然会受室内温度影响(如果在温度较低的冬天进行实验，最好配备一只电吹风)。

2.加上两个小车轮，能直接模拟汽车气缸推动汽车运动。

3.在玻璃筒壁加上温度计，通过温度计示数上升来反映热量的散失，从而解释热机效率总小于1的原因。

二、斜面上物体力的分解实验创新(该项目荣获四川省中小学实验教学优秀案例展评二等奖)

(一)背景和基本思路

斜面上物体力的分解是高中物理教学中的一个难点。在实际教学中，“斜面上物体力的分解实验”只是从理论层面对力的分解实验进行研究，学生不好理解。因该实验的特殊性，不便于制作传统教具来演示，我们就考虑利用数字化实验器材：传感器、采集器、数字显示装置和L型斜面制作一套实验器材，

将不可见的实验现象展现出来，方便我们对力的分解进行研究。经过几年的研究与实践，我们与深圳申议实业公司共同开发了“斜面上物体力的分解探究器”。

(二)实物结构图

(三)实验演示方法

1.将该装置底坐垂直于桌面，打开左侧数字测力计开关，用一段细线将重物(金属圈)悬挂在左侧力传感器的探头上，测出重物(金属圈)的重力。2、将该装置水平放置于桌面上，打开两个数字测力计开关，按回零键，再将重物(金属圈)放置在两个力传感器的探头上，

可测出正压力和下滑力的大小。3、调节斜面的角度，测出的正压力和下滑力的大小随之改变，通过角度值、正压力和下滑力的大小值以及重物(金属圈)的重力值，经过计算后，可以充分说明力的分解实验现象，也验证了力的平行四边定则。

三、溶液导电实验的改进与创新(该项目荣获成都市初中化学教师实验操作技能大赛创新实验二等奖)

(一)背景和基本思路

初中化学中的溶液导电性实验，一是为了帮助初中学生认识酸、碱、盐的组成特点，理解酸、碱之间的反应实质;二是为高中学习离子反应奠定基础。初中化学中对溶液导电性实验要求不高，不需要对溶液导电性强、弱进行分辨，即只需分辨出溶液导电与否。初中化学实验中所使用的溶液导电实验装置，没有统一成套的、标准化的实验仪器。

做该实验，一般采取两种方式：1、就地取材，自制一套溶液导电性实验装置，采用220V交流电和相对应的60W白炽灯泡(实验按如下图所示的原理进行);2、按照现行教材实验方式，采用学生电源、小灯泡(或LED灯)、小灯座、导线、开关和烧杯等实验器材进行实验(如图1所示)。这两种实验方式都存在一些问题：

第一种实验方式实验操作时安全性能较差，仪器体积较大，携带不方便，药品用量也相对较多。第二种实验方式也存在仪器体积较大、较多，组装器材麻烦等问题。

经过反复实验和研究，我们从微型、简单、高效、安全和环保等方面对该实验进行了改进与创新。

(二)改进和创新方式

购买电子元器件和辅材，自制一个小型溶液导电实验检测器，方便我们快速检测溶液是否导电(绿灯亮，溶液不导电;红灯亮，溶液导电)。图2为溶液导电实验检测器实物照片。

该溶液导电性实验检测器内有电子电路、三节七号电池作电源，外有红色、绿色高亮度LED灯各一个，按键开关一个以及两个电极。

(三)实验方法和步骤

1.用50ml烧杯准备好蒸馏水、乙醇、盐酸、氢氧化钠等溶液。2、按下检测器按键开关，绿灯亮，表明此时两个电极不导通(如图3所示)。3、将检测器两个电极插入装有蒸馏水或乙醇的烧杯里(如图4所示)，按下检测器按键开关，绿灯亮，表明蒸馏水或乙醇溶液不导电。4、将检测器两个电极用金属丝短接，

红灯亮，表明此时两个电极导通。5、将检测器两个电极插入装有盐酸、氢氧化钠的烧杯里(如图5所示)，按下检测器按键开关，红灯亮，表明盐酸、氢氧化钠溶液导电。

注意：在做下一实验步骤前，需用洗瓶冲洗两个电极，并用棉球将两个电极擦干。实验完毕后，也需冲洗两个电极，并用棉球将两个电极擦干，取下电池，以便保存。

(四)特点

改进后，实验操作安全性能大幅度提高。使用三节七号电池作电源，没有人触电的危险;仪器微型化，携带方便;药品用量也相对较少，节约了成本;采用高亮度LED灯展示，实验现象非常明显(后排学生仍可清淅看见实验现象);电极采用铜质材料，表面度镍，有很好的耐腐蚀性;该检测器既可做教师演示实验，

6.物理实验的设计原则 篇六

【摘要】大学物理实验课程不光培养学生科学实验的方法和技能，还应培养学生创新实验能力。基于大学物理实验教学的现状，探讨基于建构主义的教学模式在大学物理实验教学中的应用，以达到培养创新型人才的目的。

【关键词】建构主义；大学物理实验；教学设计

大学物理实验是理工科学生接触到的首门理论和实验相结合的课程，通过课程学习可以深入理解物理原理，学习科学实验的方法，培养科学实验的能力。但在传统的教学方式下，很难培养学生创新性实验能力，因此非常有必要引入新的教学模式对课程进行尝试性改革。

1.大学物理实验教学的现状

传统物理实验内容以验证性实验较多，而且教学方式上按照既定的模式进行。老师讲解实验目的、实验原理、实验步骤、数据记录及处理，学生则重复老师的演示应付了事。这种教学方式僵化，学习环境沉闷，而且教学评价机制单一，学生没有主动研究实验、解决实际问题的意识，创造性更无从谈起。

2.建构主义教学模式的理论基础

建构主义观点认为知识不是通过教师传授得到的，而是以学生为学习主体，教师为主导，采用创设情境、独立思考自我学习、分组讨论协作学习、充分发挥了学生学习主动性，最终达到意义建构。建构主义较为典型的教学模式主要有情境式教学模式、随机访取教学模式和支架式教学模式三种。

2.1 情境式教学。首先创设一定的情景作为基础，从情境中确定问题，教师向学生提供线索用于解决问题，学生通过自主学习、协作学习来建构知识，最后根据整个过程的表现进行效果评价。

2.2 随机访取教学模式目的为提高学生的理解能力和知识迁移能力。对同一教学内容在随机的情境中，从不同角度进入到知识的学习中，通过自主学习和协作学习，最后进行自我评价和小组评价。该学习方式内容比较复杂，应注意思维能力的培养。

2.3 支架式教学模式是利用概念框架帮学习者探索并理解特定知识，建构知识意义的教学模式。支架式教学过程为进入情境，搭建支架，独立探索，合作/协作学习，最终完成所学知识的意义建构。

3.基于建构主义的教学设计实例

建构主义教学模式下的教学设计都以学生为中心创设知识情境，通过自主学习和协作学习实现意义建构，最后进行适当的评价。下面通过“电流表的扩程”教学设计实例来展现建构主义理论在中的实际应用。

设计构想：学生在中学已经学过电流表的改装和电压表的改装，知道电流表扩程的基本原理是并联分流，具备了基本的设计能力，本实验将在以前的基础上将电流表的扩程的知识进行系统化，故本实验采用支架式教学模式。

3.1 进入情境，提供支架。问题支架：你了解表头吗？有几种方法了解表头？如何扩程电流表？怎么判断电流表已改装完成？如何评价你扩程的电流表？

3.2 独立探索。通过学生们各抒己见，知道扩程电流表的方法为在表头的两端并联一个合适的分流电阻。但中学直接告诉了表头参数，教师建议学生结合课本了解到表头最基本的参数为内阻和量程。表头的量程可以与所串联的串联标准电流表比较得到指针满偏时的电流即为表头的量程。电流表改装完成的标准是表头指针满偏的同时干路上的标准电流表示数为扩程后的量程。

3.3 协作学习。根据操作实际将问题细化，提出以下问题：表头的内阻可以有哪些方式呢？我们应并联多大的分流电阻呢？有什么方法可以粗略估计吗？分流电阻值不合适应该怎么调整？如何校准改装完毕的电流表？如何评定出它的准确度等级？

将学生按3～4人一组将班级分成若干小组，小组讨论后，再将讨论结果以小组的形式进行陈述，总结如下。

3.3.1 了解表头应了解内阻和量程。表头的内阻可以用万用表的电阻档、伏安法和替代法进行测量。较简单的方式是万用表和伏安法，替代法给我们提供了一种新的思路。表头的量程可通过对比标准电流表得到指针满偏时的电流即为表头的量程。

3.3.2 扩程电流表的基本方法是并联分流，分流电阻的阻值可以用式Rρ=ISI-IS估算。改装完成后Rp和表头G一起构成了新的电流表。

3.3.3 电流表改装完成的标准：首先让表头指针满偏，然后再看干路上的标准电流表示数是否为要求扩程的量程。如果分流电阻值不合适，在指针满偏时会出现小于或大于要求扩程的量程，调整方法如下：若小于扩程量程，说明Rp偏大，要调小；若大于扩程量程，说明Rp偏小，要调大。但要注意改变Rp后要再次让指针满偏以检验改装是否完成。

3.3.4 我们将改装的电流表进行校准，进一步求出表的准确度等级。但要注意表的准确度等级不能随意取值，要按国家标准进行取值。可以作出校准曲线图估计未测数据的误差，但是要注意校准曲线图是折线图。

3.4 效果评价。通过本次设计实验，学生了解到电流表实际产品设计的基本思路，对知识进行了系统化学习，在关键问题上通过讨论进行了深化。在支架式教学模式实践过程中，教师的引导作用尤为重要，必须为学生提供必要的问题支架来推动学生进行深入的探索，绕过学习障碍，敢于提出自己的见解疑问，鼓励他们自己去解决，培养他们解决问题的能力。但要注意用多样化的评价标准来适应学生的差异性，注重观察学生观点生成过程和问题解决过程。

4.总结

无论何种教学模式，在教学过程中都应以学生作为主体，教师作为引导者，创造各种条件在自我学习和协作学习过程中让学生结合已有知识进行意义构建。总之，将建构主义理论用于教学设计，改善了学生学习主动性，提高教学质量，培养创新型人才，对其他学科教学也具有重要的指导意义，值得推广泛的广和应用。

参考文献：

[1]麻瑞珍.建构主义教学模式下中学课堂教学管理研究[D].四川外语学院，2010

7.初探学生物理实验的改革与设计 篇七

在教学中,教师往往根据实际需要自制和改进教具.如果教师能引导学生积极参加制作教具活动,不仅能为物理教学创设物质条件,更重要的是学生通过自身的实践:增长了才于,提高了创造能力.

一、废物利用

“瓶瓶罐罐当仪器,拼拼凑凑做实验.”学生在做实验时,注重因陋就简,就地取材,废物利用,不但节约了开支,而且对开发学生智为,提高学生素质有重要作用.

1. 利用玩具汽车演示力的作用是相互的和运动的相对性

在平滑玻璃板上平行放几支圆柱形铅笔,铅笔上面铺一轻薄木板,利用一辆惯性小车从木板一端起动.如图1,会发现小车前进时,木板要后退,然后引导学生进行受力分析和运动分析,明确力的作用是相互的,运动是相对的.

2. 用可乐瓶做气体膨胀做功实验

取一无色透明大可乐瓶,一个与瓶口相配的橡皮塞,一段气门芯插入瓶塞中,实验时,在瓶内滴几滴酒精,用橡皮塞塞住瓶口,使它不漏气,但塞子不宜塞得过紧,以防打气时压强讨高而瓶子爆炸,在地面上钉一木棍,将瓶子固定,如图2,最好再用一无色尼龙丝网袋套住瓶子以确保安全.用打气筒从气门芯向瓶内打气,当气压足够大时,塞子从瓶口冲出,此时瓶内充满白雾,从而说明压缩气体膨胀对外做功,使瓶内气体内能减小,温度降低,故瓶内部分酒精蒸气和水蒸气液化成雾状.

二、由繁化简

一项实验,使用材料越简单越好,学生越熟悉,就越想透彻地获得所验证的结果.学生实验宜简不宜繁,如改进阿基米德原理实验.用一最薄的有色塑料袋,其物重几乎为0,用它代替小烧杯,实验中用它来盛从溢水杯中溢出的水,这样可以直接用弹簧测力计称出溢出水重(袋重忽略不计),从而求出浸在水中物体受到的浮力与排开水的多少有什么关系,得出阿基米德原理.又如,探究使用定滑轮的特点时,由于弹簧测力计有一定的质量,弹簧测力计的示数不等于钩码的重力.实验时用钩码代替弹簧测力计,然后得出使用定滑轮的特点.(如图3)这样突出了物理现象,减少了计算过程,减化了学生思维过程.

三、提高可见度

实验应具有可见度,可见度是实验质量的重要标志之一.

1.

例如,用橡皮筋做分子力实验.将质量较轻的塑料板剪橡剪成半径约8 cm的圆板,用烧烫的细钉在板的中央穿一小孔,将橡筋的一端穿过小孔,并在橡皮筋的这一端系一轻小细棒,使之不会脱落,手提橡皮筋的另一端,观察此时橡皮筋的长度,再将圆板放入事先准备好的一盆水中,如图4所示用手向上提橡皮筋,橡皮筋的长度将伸长到原来的2～3倍,圆板才能被提出水面.

2. 验证分子大小:

取一只气球充满气体,过一、二天气球变瘪了.

3.

演示力的作用是相互的,力的作用效果使物体发生形变:两个气球用力将它们压在一起,两球接触处都变瘪了.

四、增加趣味性

古有十年寒窗,今有题海无边,可知从古到今读书的艰苦,作为教师,应为提高学生的学习兴趣而努力.在物理上,最能吸引学生的莫过于做一个有趣的物理实验.在上“凸透镜”课时,我增加了一个学生实验:制作水透镜实验.将无色透明薄膜框水平放置,其上方倒入一些清晰干净的水,水压薄膜下方形成凹面,便制成——水凸透镜,阳光下可用水凸透镜进行点火实验,水能灭火,也能生火,奇妙之极.

五、开发新实验

现成的实验装置往往不能满足教学的需要,课本上有许多内容没有现成的仪器配备,若不做,则学生缺乏感性认识,很难对学生讲清楚,且内容显得枯燥乏味,正所谓“千言万语道不清,一看实验便分明”.为此,我在讲“摩擦力总是阻碍物体运动”是否正确时,补充了一个新实验.把上紧发条的玩具小汽车悬挂起来,如图5,轮子悬空转动时,汽车没有运动;当下面的木板与车轮接触时,玩具小汽车就能在木板上向前运动,这是什么原因呢?(学生的前概念:摩擦力是阻碍小车运动的.但是实验证明:这里驱动轮受到的静摩擦力使玩具汽车向前运动.)

8.初中物理开放性问题设计原则探究 篇八

【关键词】初中物理 开放性问题 设计原则

前言

初中物理综合性以及逻辑性较强，需要教师灵活的运用物理教学方式，培养学生探索、交流、自主学习的能力；而开放性问题这一创新教学方式，在实践中效果非常理想，是目前积极推崇的一种教学方式，尤其是在物理实验中的应用，促进了理论实践一体化教学模式的完善。但是该种教学方式仍处于摸索性前进的方向，对此加强此方面的研究，是非常有必要的。

一、宽广性原则

宽广性的原则，主要是指物理教学中问题的内容尽量开放，物理学是多种学科知识融合以及相互渗透所形成的，对此教师在教学中，除了要注重生活实践经验的结合，更要尽可能的拓展教材内容，像社会、科技、经济等方面素材，缩小科学科知识与现实生活之间的差距。在多角度素材融合的基础上，设计成开放性问题，学生在解决问题的同时，不仅对于书本知识加深了理解，同时也获取了更多的书本外的知识，丰富了学生的视野和知识库，增加了对于生活的热情，激发了学生学习物理知识的积极性。

例如，“北京天坛以宏伟庄严的建筑艺术为闻名世界，更以奇妙的声学现象吸引力更多了的游客，站在天坛回音壁内侧一处轻声说话，围墙外侧另一处的人也能听得非常清楚，主要是因为什么原因”该问题考查了学生对于声波反射知识点的掌握情况，同时又对学生讲述了升学现象等内容，同时还要具备一定的理解能力，从而更好的读懂题目，对此学生在学习的过程中也提升了自身的理解能力、探究能力及创新能力。

二、动态性原则

动态性的原则，顾名思义是指教师应当灵活设计问题，保证教学设计、教学活动的开放性，对于问题的设计应当是全方位的，角度要新颖、形式要多样丰富，从而更好的激发学生的学习兴趣，对于一个知识点，采用不同角度、不同条件等进行问题设计，培养学生举一反三的创造力。

例如，教师在物理实验教学中，可以让学生在转换实验条件、实验过程的情况下进行问题解答，像师生在完成书本上浮力实验过程操作后，教师可以通过“将鸡蛋壳放在稀盐酸中”，让学生解释蛋壳一会下沉、一会上浮的原理。该问题中，含有一系列的浮力知识以及化学知识，学生在开放性问题教学模式下，可以对于实验教学产生一定的兴趣，提高学生的探索和创造欲望。学生在刚接触此题时，因为具备一定的化学基础，对此首先会想到鸡蛋壳碳酸钙与稀盐酸之间的反应，从而得知实验中的隐藏条件，即碳酸钙与稀盐酸反应生成二氧化碳。其次生成的二氧化碳气泡附着在蛋壳表面，使其体积增大，浮力变大，当其大于重力时，便使鸡蛋上浮。接近液面时，气泡破裂，鸡蛋体积减小，使鸡蛋受到的浮力又减小，小于其重力，从而下沉。

三、探索性原则

该探索性原则，主要是指问题回答途径的开放性，设计出的问题的解答途径，要体现出其开放性、探索性的特征，其问题研究的程序包括提出问题、猜想与假设、定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作。

例如：“探究100毫升酒精与100毫升水混合后的体积变化”课题时，提出的问题；两者融合后的体积变化。猜想与假设：体积会等于、小于或是大于200毫升，或是与容器无关。学生在制定计划与设计实验、实验与收集证据的操作下，以及小组讨论、分析总结得出正确的答案，即受到分子间存在间隙的影响，所以小于200毫升。开放性问题探索性解决过程，不仅增加了学生的体验经历，同时还培养学生的发散思维、收敛思维。

四、多样性原则

多样性原则，主要是指问题解答方法和答案的开放性，因为物理概念是相对抽象的，采用一题多解、一题多变的教学方式，正好符合学生发散思维的学习状态，通过学生学习到的不同种答案、过程，在分享的情况下，可以使班级学生实现优势互补、取长补短，从而更好的提高班级整体的物理成绩。

总结

综上所述，通过对于初中物理开放性问题设计原则分析，发现采用课堂讲解以及实验操作的方式，并不能保证学生对于抽象物理概念的理解效果，还需要教师结合生活经验以及其他学科知识内容将其知识点进行拓展，坚持一定的原则进行开放性物理问题设计，积极培养学生思维创造能力，灵活转换学生的思维，让学生更透彻的理解物理知识。

【参考文献】

[1] 周继斌. 如何在初中物理教学中设计开放性问题[J]. 学周刊，2011（05）：179.

[2] 顾利娟. 初中物理探究式教学中问题提出的原则和方法[J]. 科教文汇（下旬刊），2011（08）：113-114.

[3] 瞿齐秀. 把握初中物理探究课的课堂设计原则[J]. 中国教育技术装备，2013（34）：62-63.

[4] 刘菊、钟绍春、解月光. 物理实验中开放性问题教学的几点思考[J]. 课程·教材·教法，2012（08）：112-118.

9.中学物理实验教学设计心得体会 篇九

物理学是一门以实验为基础的学科，物理实验对理解和掌握物理概念和规律，对物理知识的巩固和运用有着重要的作用。本学期我们对实验进行了探究性的研究。

一、传统的教师备课写教案与现代教学设计的比较

教学设计是现代教学理念与教学实践的中介与桥梁，与教学改革相伴产生和发展，教学设计以学生为主体，以教学过程为对象，为教学实践提供一种策略、实施方案、或操作规程，是实施有效教学的关键。

传统的教师备课，是以教案为标志的，教案的编制又按照统一的模式突出“三备三写”，即“备教材、备教法、备学生”和写“学期计划、单元计划、课时计划”，始终捍卫着以教师为中心、以课本为中心、以课堂为中心的观念，守着自己的传统经验不敢放手，凭借自己的主观臆想，认为“我都给你讲了多次，你还不懂？”学生的知识是教师给予的，教师传授多少知识信息，学生就应该获得多少知识信息，完全忽视了学习过程中学习者的自主建构，没有意义的建构，不是有效的教学，有的学校更是将教案统一标准或模式，要求同年级同学科任课教师之间，要统一计划、统一内容、统一目的、统一方法、统一评价等，更是把教学活动的主体一一学生放到了脑后，作为一种没有生命的知识容器，完全失缺了创新意识、创新精神、创新思维的足够关注。

二、倡导教师进行课堂教学设计 教学设计是提高教学质量的重要手段，是指导教学实践的一门教育实用技术，是联系教学理论与教学实践之间的桥梁，教学设计的内容包括教学目标、教学策略、教学过程和教学评价四个方面。其中，教学目标设计又是教学设计中的关键一环，课堂教学目标作为课堂教学活动将要预期达到的结果，对教学活动起着导向、激励、调节、检测、评价的作用，是教学活动的出发点和归宿。因此，只有确定了科学、合理、良好的教学目标，教学设计才有意义，实现有效的教学才会成为可能。

三、由教学目标向学习目标转变

要保证课堂教学目标的实施，一方面需要广大教师根据课程标准的要求，在充分了解学生实际情况的基础上，发挥集体备课的优势，精心设计出学生应该达到的目标体系，这个目标体系，以学期为时间单位，以一册教材为内容单位，教师精心设计、制定的，教学目标要细化到每个单儿、每节课，它既包含知识与能力，也包含过程与方法、情感态度与价值观，每个学校可以根据各自的实际情况，在教研组集体备课的过程中，制定出本学校、本学科的教学目标，在统一的教学目标的基础上，教师也可以根据自己的教学特长以及学生的情况，将教学目标更加细化为教学目标的落实打下基础，在制定学期教学目标的过程中，要防止不顾学生情况的“闭门造车”现象，也要防止片面强调教学个性而由教师随意制定教学目标的“各自为政”的倾向。另一方面，应该将教学目标转化为学生的学习目标。学习目标，是教师根据教学目标而制定的、让学生通过学习达到的结果或发生的变化。在过去，教学目的只有教师自己知道，教学、评估等主动权都操持在教师的手中，现在的教学目标制定出来后，也不能只有教师知道，如果教学目标只停留在教师的备课本上，只有教师知道学生应该达到的要求，而学生本身处于盲目的状态，学生就不能够知道自己应该通过学习达到什么样的要求，就无法进行自主的学习和发展，只有将教学目标转化为学习目标，让学生切切实实明确自己应该达到哪些要求，学生才会掌握自己学习和发展的主动权，教师应该给学生讲明学习目标的重要作用，对学生进行指导、跟踪调查访谈，进行个案研究，督促学生学会利用学习目标，检查评估自己的学习情况，使他们真正步入自主学习的轨道。

10.物理实验的设计原则 篇十

[摘要]以物理实验设计大赛为抓手，通过不断指导学生参加竞赛，组建学生科技创新团队，将大学物理及物理实验的教学从课堂延伸到课外，培养学生的科技创新能力，取得了较好的效果.

[关键词]物理实验设计大赛;科技创新能力;大学物理

教育部《关于进一步加强高等学校本科教学工作的若干意见》(教高[2005]1号文件)明确指出，贯彻落实高等学校本科教学工作的主要任务和要求是深化教学改革，着力提高大学生的学习能力、实践能力和创新能力，全面推进素质教育.近年来，随着国家新工科建设的加速推进，新工科建设明确提出注重创新人才培养以适应新技术、新产业[1-2].大学物理及大学物理实验作为理工科院校的两门重要的公共基础课，在教学实践中起到了承上启下的作用，它对相关理论学科的学习有促进作用，对后续专业课程的学习以及对近代科学技术的了解与掌握具有深远而持久的意义.大学物理及物理实验的教学改革必定要适应新工科建设的要求.北京理工大学珠海学院大部分理工科专业都开设了大学物理及实验课程，2017级约有3000人修读这两门课程，因此，提高大学物理课程的建设质量将有利于整个学校教学质量的提升.物理教师应该主动适应新的形势，在继承前期课程改革成果的基础上，进一步提出新的改革思路，想尽一切办法，把学生的积极性调动起来，使学生能够课内课外同时用功，变被动学习为主动探索，将课堂和课外有效地联动起来，要做到这一点，学科竞赛和科技创新训练是非常好的载体.因此，我们提出以学科竞赛促创新能力培养的大学物理的改革，这种改革是各工科专业对大学物理及实验教学改革的现实需要，反过来对新时代工科院校的人才培养也具有非常重要的意义.

1课程改革措施

1.1搭建竞赛和科技创新平台

近年来，我们购置仪器设备搭建物理科技创新实验室，将其打造成为我校物理学科竞赛核心平台.以物理创新实验室为依托，主要面向大一、大二学生，发动学生参加广东省物理实验设计大赛，教师指导学生完成大学生创新训练项目，指导学生参加数学建模竞赛等其他科技创新活动.本实验室计划发展2至3个学生科技创新团队(现已成立了OP团队)常驻，由相关教师提供技术支持，整理竞赛过程中的相关研究成果，提升学生的`科研能力.同时通过实验室新生纳新工作，吸收新的血液加入到学生科技创新团队中来，形成良性的科技创新文化氛围.

1.2实现大学物理课堂教学和学生竞赛良性互动

积极开展对教学内容和教学方法的研究：一方面，改革大学物理及大学物理实验的教学内容，在打好基础的同时，在课堂上以内容渗透或专题讲座的形式向学生讲授学术竞赛前沿课题.比如讲阻尼受迫振动时介绍混沌摆，引出对非线性动力学系统的研究;讲电磁学的时候引入磁悬浮，引导学生开展磁悬浮小车的设计.讲授波动的时候提出可否实现海浪发电以及如何提高其效率等等.另一方面，改革大学物理平时成绩的考核方式，使积极参加竞赛的同学能够拿到更高的平时成绩，如果是学术竞赛获得大奖的，平时成绩可以得满分.教师在课堂上加强对学生除了要讲清楚大纲规定的概念、原理和公式之外，还要把物理规律及其发现过程中所展现出的科学的世界观和方法论提炼出来，点拨给学生，引导学生提升思维层次，掌握科学方法.

1.3加强物理实验，为学生创新能力培养打好基础

物理学是一门实验的科学.杨振宁曾说过：“物理学最重要的部分是和现象有关的，绝大部分物理学是从现象中来的，现象是物理学的根源”[3].物理实验尤其是自主探究性、设计型实验，能够很好地调动起学生的学习积极性，也能够很好的促进学生对理论知识的运用.因此，我们在大学一年级的物理实验中，除了基础性综合性实验之外，还加强了设计型探究型实验项目，使学生能够提前接受设计性实验的初步训练，老师们积极甄选实验课题，指导每一个学生在大学一年级至少完成一个大学物理设计性实验，撰写设计性实验的课题报告或论文，为学生参加后续的学科竞赛做准备.

2改革初步效果

通过近年来不断的努力探索，我们所确立的以竞赛来促进学生创新能力培养，提升物理及实验课程建设水平稳步提升，取得了较为明显的效果.

2.1通过带领学生参加广东省物理实验设计大赛，使教师的教学水平和实验能力得到了很大的提升

教师要当好学生竞赛的指导老师，必须要去钻研竞赛题目，而竞赛题目不是一般大学物理教材里面的内容，这就要求教师必须广泛查阅文献，深入研究题目，然后才能去指导学生.而这种研究也能够反馈回课堂，使得教师的课堂教学能够旁征博引，深入浅出.从学生的选课情况来看，最受欢迎的物理老师就是那些带领学生竞赛指导最多的老师，另外我们的一位青年老师获得了广东省基础物理青年教师讲课比赛一等奖及中南赛区二等奖.

2.2学生的参赛积极性逐年提高，比赛在学校的影响力越来越大

我们连续几年组织全校学生参加广东省物理实验设计大赛，规模逐步加大，2018年校内初赛达约到150人，在学校里面的科技竞赛类项目人数规模仅次于数学建模竞赛，每年都有参赛队伍进入省决赛并最终获奖，截止到2017年共获得广东省大学生物理实验设计大赛二等奖4项，三等奖3项，这在广东省的独立学院中是非常罕见的.以下为学生参加广东省物理实验设计大赛的部分竞赛证书同时我们还编写了适合我校学生层次的大学物理和大学物理实验教材，内容体系上在保证工科自然科学基础的前提下，更加适合我校学生的实际情况.

3总结与展望

11.物理实验的设计原则 篇十一

随着信息技术的高速发展和电子产品的升级换代，传统的手工PCB设计方式逐渐被计算机辅助设计所取代。Protel作为一款功能强大的EDA软件，在PCB设计中有着十分广泛的应用，在相关专业教学中引入基于Protel的PCB设计及制板方法，对于增强学生专业实践能力具有重要作用。

一、Protel设计PCB的原则

1.元件布局

元件布局主要遵循以下原则：

高频元件连接时，连线应尽可能短，以降低电磁干扰；相互之间容易产生干扰的元件应该尽量分开，不宜靠得太近；对于存在高电位差的元件，必须满足相应的安全标准；重量较大的元件尽量不要安装在电路板上，以免损坏PCB板体；对于容易发热的元件，不宜安装在热敏元件附近；可调节元件要安放到便于调节的位置，如果是机外调节，则必须安放到与外壳旋钮相对应的位置。

其次，根据电路功能要求，在没有特别要求的情况下，应尽量根据原理图中的元件安排进行布局，让信号从左输入、从右输出；从上输入、从下输出。根据电路流程，合理布置各电路单元的方位，确保信号传输顺畅无阻，并避免出现信号方向上的冲突。

另外，元件布局应以各功能单元为核心，均匀、有序、紧凑地分布在核心电路附近；数字电路与模拟电路要彼此分开；元件和电路板边缘不宜靠得太近，一般应保持3mm以上。

2.导线布线

（1）线长。铜膜线越短越好，尤其是在高频电路中。铜膜线变向时，尽量采用圆角或斜角，而不宜出现尖角或直角，特别是布线密度较高时更要如此，否则会影响电气性能。对于双面板布线，要尽量使两面的导线彼此垂直或斜交，以防导线平行而出现寄生电容。

（2）线宽。铜膜线的宽度要满足两方面的要求，一是便于生产，二是达到相应的电气性能规定。通常而言，铜膜线的宽度以0.3mm为宜。

（3）间距。两条铜膜线之间要保持一定的安全距离，该间距至少应该能够承受线上的峰值电压。另外，出于生产方面的考虑，线的间距要尽可能的宽，特别是布线密度较低时，更要保持较大的间距。

（4）屏蔽及接地。公共地线要尽量设计到PCB板的边缘位置，同时，在电路板上要尽量多地留一些铜箔作为地线，以增强其屏蔽功能。此外，地线要尽可能设计成环形或网格形。

3.焊盘尺寸

确定焊盘内孔尺寸时，应从元件引线直径、公差尺寸、镀锡层厚度、孔径公差多个方面进行综合考虑。一般而言，可在金属引脚直径的基础上增加0.2mm作为焊盘孔径，并以该孔径加上1.2mm作为焊盘外径。当焊盘的孔径小于0.4mm时，应确保焊盘外径与焊盘孔径的比值在0.5～3之间；当焊盘孔径大于2mm时，应确保焊盘外径与焊盘孔径的比值在1.5～2之间。另外，特殊情况下也可以使用椭圆、方形等其他形状。

二、Protel设计PCB的实验室制板的方法

1.热转印法

热转印法需要使用美纹胶纸、覆铜板、剪刀、油性笔等工具和材料。制板前应输出并打印图形文件。

热转印法的工艺流程如下：下料、抛光、水洗、烘干、贴图、转印、冷却、取纸、腐蚀、水洗、烘干、钻孔、抛光、裁边、打磨边缘。

制板时，应注意以下操作细节：

（1）应参照PCB板尺寸，裁出大小合适的覆铜板；

（2）尽可能采用抗氧化性强的板材作为覆铜板；

（3）转印温度以175℃为宜，热转印前，要将板子过2～3遍；

（4）腐蚀液可以采用1：4的三氯化铁水溶液，也可以采用浓盐酸和过氧化氢的混合水溶液（HCl：H2O2：H2O=1：2：4）；

（5）采用手工钻孔时，必须挑选规格适宜的钻头，且尽可能将孔钻到焊盘中心。

2.感光板曝光法

感光板曝光法需要用到菲林底片、感光板、剪刀、油性笔、透明胶等工具和材料。制板前应输出图形文件并打印菲林底片。

感光板曝光法的工艺流程如下：裁板、贴图、曝光、显影、腐蚀、脱模、钻孔、抛光、钻孔、裁边、打磨边缘。

制板时，应注意以下操作细节：

（1）注意打印好正片和负片，以备曝光时使用；

（2）裁板要小心操作，以防感光膜从板上脱落；

（3）显影液的温度以45～55℃为宜，且显影粉：水=1：100；

（4）褪膜时应采用1：20的脱模液，温度以50～55℃为宜，没有脱模液时，也可用酒精等替代，经擦拭即可褪膜。

Protel是目前广泛采用的一种PCB设计软件，利用Protel设计PCB时，对于元件布局、导线布线、焊盘尺寸等方面都有一定的要求，学生在学习PCB设计时，要严格遵循这些原则，并熟练掌握热转印法和感光板曝光法这两种实验室常用制板方法，切实提高自身动手能力，为将来走向工作岗位奠定扎实基础。

参考文献：

[1]张辉.protel 99SE环境下的数字钟电路的设计[J].技术与市场，2015（5）.

[2]邹春妮.基于protel DXP 2004的pcb设计思想和方法的研究[J].中国科技纵横，2015（3）.

12.物理实验的设计原则 篇十二

1. 物理实验设计大赛题目简单分析

物理实验设计大赛旨在培养学生对物理的兴趣, 提高学生的创新意识、综合运用知识和实践动手能力。大学生物理实验设计大赛分为基础型题和应用型题, 从近三届物理实验设计大赛来看基础题是对基本物理量的测量。近三届分别是微小位移、微小质量、时间 (精确度高) 这三种物理量的测量。而应用型的题目是利用物理原理制作装置, 更着重的是在生活、社会、科技生产中的商用性, 实用性和创新性。例如:第七届的题目是“超声波安防装置”, 第九届的题目是“无线电灯的制作”。其中“超声波安防装置”涉及到物理原理在“大学物理”下册中就有介绍超声波的多普勒效应原理, 通过检测移动物体引起的超声波多普勒拍频信号, 并由此监控移动物体。而“无线电灯”的制作要求要实现电磁能的无线传输这和法拉第的电磁感应定律, 电磁振荡, 电磁波的产生和传播等内容有关。以上涉及到的原理在大学物理课程中都有介绍。要制作相应的装置除了对物理原理的深刻理解和正确运用外还要有广泛的电子制作方面的知识和技能, 比如电路板的设计与制作, 焊接工艺等等。并且还要熟悉单片机最小系统、传感器等。大赛要求学生必需撰写设计方案, 这又考察了参赛学生对物理和其他相关课程理论知识的掌握程度, 团队合作能力, 数据处理能力和论文方案的写作能力等。

2. 大学物理实验教学内容与物理实验设计大赛题目的联系

由物理实验设计大赛联系到现在独立学院物理实验教学, 比如同是微小物理量的测量, 我们可以结合大学物理实验课杨氏弹性模量的测量利用光杠杆放大原理测量钢丝长度的微小形变量的变化, 还可以结合我们实验教学中通过观察光的衍射现象条纹的数量的变化来测量产生衍射现象的狭缝宽度变化, “光的衍射法测杨氏弹性模量”实验[1], 其测量方法和经典的光杠杆法不同, 而是让学生根据光的衍射理论, 通过测量衍射条纹间距离的变化量 (是在金属丝下端安装一个狭缝, 用激光照射狭缝, 狭缝变化时衍射条纹间距离发生变化) , 从而测定金属丝的伸长量, 这样就大大提高了测量精度。如果我们能转变传统的物理实验教学观念, 同样是杨氏弹性模量的测量我们可以鼓励学生利用学过的物理实验方法设计出不同的测量方案, 通过设计性的物理实验教学很好的培养了学生的创新意识和综合运用知识动手能力。但是, 和目前传统的物理实验教学相比我们会感到目前物理实验教学的不足之处。

二、目前独立学院物理实验教学存在问题和改进措施

1. 独立学院物理实验教学沿袭传统实验教学的模式

目前物理实验课堂教学还是有比较完备的教学程序, 要求学生课前预习, 实验课开始后前30分钟由老师先讲解该节课的实验目的、实验原理、实验内容、实验步骤和实验仪器构造和使用仪器时注意问题最后布置实验课后思考题, 然后学生在老师的指导下完成实验内容, 学生完成实验后由老师检查实验数据签字认可了方可收拾仪器离开。在这过程中如果老师只是按部就班的完成物理实验教学活动的话就会使课堂呆板、沉闷, 学生缺少主动学习的积极性, 被动地按照老师介绍的实验步骤完成操作, 对于实验过程中出现的问题不积极思考解决问题的办法, 对于实验数据和结果只是囫囵吞枣的接受。传统的实验教学让全班学生按规定的内容, 在限定的时间内, 齐步走, 必然使一部分学生苦于敷衍, 一部分学生受到压抑, 大部分学生被动模仿。甚至是依赖实验老师的帮助下完成实验。解决这种学生只会模仿实验的方法是:需要实验老师突破传统的教学框架, 转变传统的实验教学角色。课堂上教学就是要努力创造一个适宜的学习环境, 使学习者能积极主动地建构他们自己的知识[2]。教师的职责是促使学生在“学”的过程中, 实现新旧知识的有机结合。学习者必须通过自己主动的、互动的方式学习新的知识, 教师不再是以自己的看法及课本现有的知识来直接教给学生, 而是根植于学生的先前经验的教学。在这种建构主义的教学活动中, 知识建构的过程在教师身上同时发生着, 教师必须随着情景的变化, 改变自己的知识和教学方式以适应学生的学习。在这个过程中, 师生之间是一种平等、互动的合作关系。因此, 教师不再是知识的灌输者, 应该是实验教学环境的设计者, 学生学习的组织者和指导者, 学会让他们自己发现实验中存在问题并引导学生思考解决问题的方法。这时教师是学生的学术顾问, 要从前台退到幕后, 要从“演员”转变为“导演”。

2. 综合性实验和设计性实验开出率不高

大学物理实验分为基础性实验、综合性实验和设计性实验。基础性实验主要学习基本物理量的测量、基本实验仪器的使用、基本实验技能和基本测量方法、误差与不确定度及数据处理的理论与方法等, 可涉及力、热、电、光、近代物理等各个领域的内容。此类实验为适应各专业的普及性实验, 目标是让学生了解基本实验理论、数据处理知识、实验规范、实验方法, 学会常规实验仪器 (包括计算机) 与装置的使用, 编写实验报告, 熟悉典范实验的原理、方法及实验过程。主要是进行严格的“三基” (基本理论、基本方法、基本技能) 系统训练, 培养良好的科学实验素质。基础性实验项目在传统的物理实验教学中占的比列比较大。由于设备原因, 目前学院开出的实验中缺少的是综合性、设计性和研究性实验。综合性实验是指在同一个实验中涉及到力学、热学、电磁学、光学、近代物理等多个知识领域, 综合应用多种方法和技术的实验。此类实验的目的是巩固学生在基础性实验阶段的学习成果、开阔学生的眼界和思路, 提高学生对实验方法和实验技术的综合运用能力。而设计性实验则是根据给定的实验题目、要求和实验条件, 由学生自己设计方案并基本独立完成全过程的实验。研究性实验是指组织若干个围绕基础物理实验的课题, 由学生以个体或团队的形式, 以科研方式进行的实验。设计性或研究性实验的目的是使学生了解科学实验的全过程、逐步掌握科学思想和科学方法, 培养学生独立实验的能力和运用所学知识解决给定问题的能力和创新能力[3]。根据给定的实验题目、要求和实验条件, 由学生自己设计方案并基本独立完成全过程的实验。解决设计性和研究性实验开出不够的问题可以通过物理实验大赛的契机, 在全校范围开展校内物理实验设计大赛选拔赛, 公开比赛实验题目, 做好选拔赛的宣传报名工作, 鼓励全校学生以小组为单位, 积极报名参加, 每个队伍配备一个实验指导老师。在开放实验室固定时间内, 遵守实验室管理制度的前提下, 实验室提供必要的仪器设备给参赛学生完成实验作品。由校内选拔出来的优秀作品再送省的物理实验设计大赛参赛。这种以赛代练的方法, 既可以选拔出优秀的实验作品又可以在全校范围内开展了物理研究性和设计性的实验教学。

3. 学生不了解物理实验教学意义

记得在上土木工程专业实验课的时候有个学生问:我是学土木工程专业的, 现在做的光学、电学实验和我专业方面的学习没有很大的联系?其实这是学生对物理实验课在高校教学中地位和意义不理解导致。教师在物理实验绪论课时就要让学生清楚物理实验课的意义绝非只是简单的完成实验和计算数据, 更重要的是在这个过程中自己的动手能力, 发现问题解决问题的的能力, 对待实验科学严谨的科学素养会有很大的提高。特别是设计性实验是培养学生创新能力的有效手段。在“3+1”教学模式下培养出来的学生就业方向应该是未来企业的工程技术人员。大部分毕业生毕业后是从事技术工作的, 要进行工程、产品、工艺等设计, 未来的职业要求他们能较好运用已有的知识和技能结合新要求完成工作。设计性实验不是机械记忆已有的实验原理内容和操作方法, 它在诸多方面要求学生要大胆地探索和尝试。在解决问题的过程中, 学生要积极探索记忆中的信息, 进行严密有序的逻辑推理和判断, 创造性地提出解决问题的途径和方法。实际上, 构思设计物理实验的过程就是一种以发散思维为核心, 聚合思维为支持的两种思维有机结合的方式, 即思维不断地“发散—聚合—发散—聚合”的过程。在设计性实验中, 充分体现了学生思维的创造性。在实验设计过程中, 有的设计性实验要求学生制作实验器材或改造组合己有的实验设备, 这又给学生提供了一个技术创新的最佳机会。

三、构建物理实验的开放性教学方法

1. 首先是实验室教学管理的开放

实验室在课余时间对学生开放, 学生可遵照实验室的管理规定, 在这些实验室里自由地进行实验和研究。让学生既可在实验课内完成实验任务, 也可在实验课外利用实验室开放时间完成实验任务, 还可在学校所安排的实验自习课内完成实验任务[3]。学生可以随时进入实验室, 进行实验构想、设计和调试, 充分利用课内外时间来进行实验, 给学生提供一个充分开放和自由选择的实验环境, 使学生对实验课程产生浓厚兴趣, 积极主动地进行科学探索。

2. 实验教学内容的合理开设

大学物理实验开放性教学不仅要求时间上向学生开放, 而且教学内容、教学方法、教学手段上也要向学生开放。更新实验内容, 主要是指对实验项目内容的筛选、取优, 注意从现实应用中提取素材, 从创新应用成果中汲取题材, 替代过于陈旧落后的实验内容。例如, 电桥实验强调在工业检测中对高、中、低值电阻测定的条件, 尤其是桥式电路在智能仪器仪表、传感仪器中的广泛使用等内容。拓展那些既能验证重要物理原理, 又能培养解决实际问题能力的实验, 如霍尔效应。在实验中我们只是利用霍尔效应测量长直螺线管的磁感强度, 但在实际当中根据霍尔效应做成的霍尔器件, 就是以磁场为工作媒体, 将物体的运动参量转变为数字电压的形式输出, 使之具备测量、传感和开关的功能。还可以开发与日常生活中有关, 又能培养学生兴趣和观察力的实验, 如全息防伪、磁电传感器实验等。通过应用范围的拓展使学生领悟到物理学原理在工程技术中的应用价值, 看到或意识到当前做的物理实验, 其思想、原理、方法、手段, 肯定对今后的工作、创新带来自助的启发和帮助, 乃至拓宽自己创新的思维空间。

3. 教学手段上的开放

遵循注重因材施教、兼顾专业的原则。来自不同地区、不同学校的学生, 他们的实验能力相差悬殊, 有的学生以前接触的实验很少, 有的在高考中的X选的是化学或者生物科, 这些学生对实验仪器还不熟悉, 所以必须因材施教, 开放实验室, 让这些学生首先熟悉各种实验仪器, 了解仪器的构造、性能、用途、用法及测量范围等。例如, 测量长度的基本测量仪器游标卡尺、螺旋测微计等, 要熟悉其使用方法、测量范围、精确度等;又如多用表, 要熟悉其工作原理、各个部份的结构、使用步骤、测量范围、最大量程。有时还需要指导教师的讲解和示范。工科院校不同的专业对物理实验教学的要求差异较大, 不同的专业可以选择不同的实验内容, 有些内容可以作为选修内容或扩大知识面给学生。这样做既缓解了内容多和学时少的矛盾, 又使学生全面地学习了物理内容, 同时又做到了有的放矢。实验室依据学科方向、制定不同专业的培养目标和教学大纲, 开设不同专业的实验项目, 学生可根据自己的专业特点、确定必做和选做的实验项目。先开设一些准备性实验, 为实验技能较差的学生提供学习机会, 实验技能较好的学生通过准备性实验训练, 实验技能进一步加强, 同时为下面的综合性实验和设计性实验打好基础[4]。例如在开放性实验中可以安排相当数量重复中学的实验, 如长度密度测量、电阻测量、示波器的使用等, 还可以安排些天平、千分尺、游标卡尺、万用表使用的实验, 以提高实验能力较差的同学的兴趣。同时也要安排些难度较大的, 使用仪器较多的以及某些综合物理实验, 供基础好、能力强的同学在开放实验中选用。

注意实验资源环境制约的原则。一个优秀的实验课程教学内容体系离不开实验硬件环境条件的支持, 硬件条件建设与学校的领导重视、学校发展的投资方向等因素有关, 公办大学的大学物理实验室建设由于学校重视或国家扶持, 硬件环境条件优越, 在实验开放性教学的硬件资源上是有保障的。但是, 一些独立学院的实验室建设得不到重视, 硬件条件比较差, 因此在实验内容的选择上要考虑实验资源环境的制约因素, 应尽量开发一些低成本、高效能的实验。

4. 增加实验设备的使用率

目前实验室普遍存在着实验教学经费不足, 但另一方面实验室资源浪费、效益不高的矛盾, 造成这种现象的原因主要是实验室的管理上往往重投资、轻效益, 重购置、轻管理。要实施开放性实验教学, 就必须转变这种落后的管理观念[4]。因为实验室不应仅仅是仪器设备的存放地, 而应该是学校的重要教学资源;实验室管理的重点不应是对物的管理, 而应该是如何进一步提高实验教学质量;实验室建设和管理的目的不是把物管住, 而是在于充分发挥它的作用和功能, 使教学活动更有效率。不言而喻, 提高实验室使用效益的最佳途径就是开放实验室。实施开放性实验教学后, 随着实验人时数, 所有学生的实验总时数的累加的增加, 实验设备的使用率大大提高。同时, 实验仪器设备的损坏率也相应增加, 元器件和各种材料的消耗率也相应增加, 为了保证开放性实验教学的正常进行, 损坏的实验设备需及时维修, 消耗的元器件和实验材料需及时补充, 实验室必须有充足的、稳定的经费保证。因此, 必须制定合理、完善的经费保障制度。

四、学生完成物理实验课程后的评价

学生完成物理实验课程后的评价即如何实行物理实验期末考试。平时实验报告成绩以A+, A-, B+, B-, C+, C-, D+, D-等划分等级, 换算成百分制以后就是95, 90, 85, 80, 75, 70, 65, 60等。期末考组织一场实验操作考试, 考试的试卷题型以实验操作为主重点考查学生的仪器与设备的使用;能否准确地有条理地进行操作;完成实验操作所需要的时间;能否正确地记录实验中观察到的现象;能否根据现象得出正确的结论;能否正确地绘制出原理图。考试过程中学生按照两人一组, 当场随机抽取自己考试的实验题目, 开始考试后合理准确的运用实验仪器按照实验题目要求完成实验。在此过程中由实验老师按操作步骤给分或扣分。最后根据得出的实验数据计算结果和进行误差的处理。实验考试的试卷有三大部分组成分别是:实验操作、数据处理和计算、思考题。分值分别是60分, 20分, 20分。最后学生的总评成绩由平时的实验报告的平均成绩和期末的实验考试成绩按一定比例计算评定。为突出实验过程中对学生多元智能评价, 总评成绩 (x) 可由实验考试成绩B的权重为0.6, 期末考试成绩的A权重为0.4共同决定, 即为x=A*40%+B*60%。这是一种比较完整对的学生物理实验成绩评价方法, 即突出了学生平时实验的重要性又考查了每个学生的一个学年以来经过物理实验课程后的对实验技能, 数据一般计算和处理和物理实验能力的掌握程度。这样的好处在于实验考试还是通过实验操作去评价学生的掌握程度, 避免了只凭一张试卷决定学生物理实验成绩的传统考试方法。很好的体现了开设物理实验这门课程的初衷[5]。

五、结束语

笔者通过指导学生完成物理实验设计大赛过程中, 结合在独立学院从事物理实验教学的一点经验, 同时也听取了范修道和丁天然两位老师在物理实验教学改革上的意见, 在学院实施“工学结合, 校企合作”培养应用型人才的办学模式背景下提出了独立学院大学物理实验的教学改革的几点看法[6]。论文中提出了增加设计性研究性实验项目, 构建开放性的物理实验教学, 但不是简单的实验室开放, 而是从教学内容、教学手段等方面的开放。

但是具体的实行需要实验老师坚决贯彻, 和学校对物理实验教学改革重视和设备仪器上的支持。我决心在现代教育教学理论的指导下, 在实验教学工作中不断深入研究, 为进一步发挥开放性教学的优势做更深入的研究, 充分发挥大学物理实验教学的工科专业人才培养中的重要作用, 为自己所喜爱的物理实验教学工作开创更美好的明天!

摘要：大学物理实验是工科大学生进行科学实验基本训练的一门完整和系统的实践性基础课程。从“工学结合, 校企合作”的办学模式来考虑, 物理实验教学的改革必须建立一种适合当代科技发展、有利于培养具有扎实基础知识和创新能力的高素质人才的教学新体系, 通过分析物理实验设计大赛的题目结合独立学院的办学模式, 探讨了独立学院开放性物理实验教学模式。

关键词：独立学院,大学物理实验,创新意识,设计性实验,开放性教学

参考文献

[1]韩彩芹.工科大学物理实验开放性教学的探索与实践[D].南京师范大学硕士学位论文, 2006

[2]王其和.改革实验教学手段提高实验教学水平[J].高教研究与探索, 2000, 3

[3]黄柳宾.物理实验开放式教学改革及实验室建设[J].实验技术与管理, 2003, 4

[4]霍剑青, 王晓蒲, 杨旭, 等.大学物理实验课程的建设思想与教学实践[J].物理与工程, 2004, 5

[5]霍剑青.大学物理实验[M].北京:高等教育出版社, 2002