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摘要：本文围绕《初中物理新课标》，研究探索了开放性实验教学中设计实验的基本原则、实验设计题类型、设计实验题解题步骤及实验设计型试题典型例题分析等问题，强调了教师应遵循实验设计的基本原则去引导学生，循序渐进，逐步培养学生实验设计的严密性与规范性，切不可因“开放”而任其“自由”的观点。
关键词：实验；初中物理；开放性
中图分类号：G63 文献标识码：A 文章编号：1009-0118（2011）-06-0-01
在《初中物理新课标》中，科学探究既是学生的学习目标，又是教师主要教学方式之一。在探究的七个环节中，制定计划与设计实验是一个重要环节。而开放性的实验设计已成为当前物理教师与学生面临的一个新课题。为此，我想从以下几个方面谈谈初中物理教学中开放性实验设计一些看法和做法。
一、实验设计的基本原则
实验设计是指在正式实验之前，实验者根据一定的目的要求，运用有关的物理知识、原理，对实验过程中的器材、手段、方法及步骤等全部方案的制定。实验设计的思路是整个实验过程的基本依据，它能充分体现实验者独到见解，但一般而言，任何一个实验设计必须遵循以下几个原则：
（一）科学性原则：所谓科学性指实验目的要明确，原理要正确，仪器和方法选择恰当合适，整个设计思路和方法的确定都不偏离物理学基础知识和基本原理以及其他学科领域的基本原则。
（二）可实行性原则：在实验设计时，从原理、实验实施到实验结论产生，都切实可行。
（三）简便性原则：实验设计时，要考虑到实验器材要易找且便宜，实验操作简单，实验步骤较少操作时间短。
（四）可重复性原则：重复、随机和对比是保证实验结果正确性的三大原则。在实验设计中必须注意实验的可重复性，任何实验都必须有足够的实验次数，才能判断结果的可靠性。
二、实验设计题类型
实验设计型试题是指根据实验设计的基本原理提供情景或条件，围绕实验中相关问题，通过富有创造性的想象，提出解决问题的思路或设计出简单的解决问题的方案，达到有效考查学生创新能力和实验能力目的。实验设计题有以下几种类型：
（一）条件开放型。这种类型的试题给出了部分条件及确定的结论，要求学生深入认识题中内部联系写出能得到结论的有关条件，这类试题常以基础知识为设计背景，主要考查学生基础知识掌握程度，归纳推理能力和逆向思维能力。
（二）结论开放型。标准化答案会禁锢人的思维，导致学生无条件服从书本和答案，扼杀学生的创新精神。这类试题从不同角度不同层面分析，有不同答案。在教学中多设计一些开放性试题，能激发学生的思维，为教与学提供广阔空间，也可以培养学生的主动性和创造性。
（三）综合开放型。这类试题只给出了一个情境，表现出为条件、方法和结论开放的若干组合，要求学生在情境中自行设计相应条件、方法和结论。
三、解决设计实验题解题步骤
解决步骤：（1）明确实验目的；（2）分析实验原理（3）提出实验思路；（4）确定实验器材和实验装置；（5）设计实验步骤；（6）实验结果及评价。
现以课本中“测量小灯泡的电阻”为例加以说明。
解析：
（一）明确实验目的：如何使用电流表和电压表测小灯泡的电阻。
（二）实验原理。
（三）提出实验思路：由于利用欧姆定律测小灯泡电阻，因此要用电压表测出小灯泡两端电压及用电流表测通过灯泡的电流，在实验中还要测出多组数据，为了获得多组数据，就必须加在小灯泡两端电压不同，因此在实验中要通过用滑动变阻器来改变小灯泡两端电压。
（四）确定器材和实验装置
器材：电源、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线。
实验电路设计实验表格设计
（五）设计实验步骤
1、按设计的电路图连接好电路，检查电路是否接通。
2、用滑动变阻器改变灯泡两端电压，分别记下不同电压下通过灯泡的电流值，填表入表格中。
（六） 实验结果及评价
1、为了使测量结果更接近真实值，采取多次测量方法，然后求其平均值。2、通过计算发现，每次测出的电阻值不等，这是因为灯丝的电阻受温度影响。
四、实验设计型试题典型例题分析
（一）例1、现有透明塑料袋一个，塑料梳子一把，图针一枚，白纸两张及足量的水，请你选用上述器材设计两个小实验。
解答：
1、验证水的压强随深度增加而增大
（1）选择器材：透明塑料袋、水、图针；（2）实验步骤 ：给透明塑料袋装满水，在袋壁不同高度处用图针扎三个小孔，观察水流喷射情况；（3）结果与分析：观察水流喷射情况发现，最低处小孔喷射的水最远。说明水越深处水的压强越大。
2、带电体具有吸引轻小物体性质
（1）选择器材：塑料梳子一把、白纸一张；（2）实验步骤：把白纸斯成碎片纸屑，用塑料梳子与头发摩擦，把梳子靠近纸屑，观察纸屑的吸引情况；（3）结果分析：通过实验观察到纸屑被吸在梳子上，说明带电体具有吸引轻小物体性质。
（二）例2、给你一支铅笔，一块海绵，一个平底透明的玻璃杯，一展示会平面镜，足量的水，请任选择其中器材设计一个力学和一个光学物理小实验。简要写出实验过程及能说明的物理知识。
解析：
1、力的实验：
（1）用手推桌子上的铅笔，铅笔由静止变为运动，说明力能改变物体的运动状态；（2）杯中装满水，将平面镜盖在杯口，慢慢地将杯倒置，平面镜不会掉下来，说明大气压存在；（3）将杯子放在海绵上，慢惭往杯中加水，置倒海绵形变量加大，说明压强大小与压力大小不一有关。
2、光的实验
（1）将铅笔斜插入装有水的玻璃杯中，直到铅笔在水面处“弯折”了。说明发生了光的折射现象；（2）透过装水的玻璃杯，直到铅笔变粗了，说明水杯相当于一个凸透镜，具有放大作用；（3）铅笔放在平面镜前，从平面镜中可以看到铅笔的像，说明平面镜可以成像。
科学的物理实验设计应以实事求是为准则，掌握基本的物理知识及物理实验知识是进行实验设计的前提。科学的实验方法是完成实验设计保证。在教学中，教师应遵循实验设计的基本原则去引导学生，循序渐进，逐步培养学生实验设计的严密性与规范性，切不可因“开放”而任其“自由”。
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
关键词：实验；初中物理；开放性
中图分类号：G63 文献标识码：A 文章编号：1009-0118（2011）-06-0-01
在《初中物理新课标》中，科学探究既是学生的学习目标，又是教师主要教学方式之一。在探究的七个环节中，制定计划与设计实验是一个重要环节。而开放性的实验设计已成为当前物理教师与学生面临的一个新课题。为此，我想从以下几个方面谈谈初中物理教学中开放性实验设计一些看法和做法。
一、实验设计的基本原则
实验设计是指在正式实验之前，实验者根据一定的目的要求，运用有关的物理知识、原理，对实验过程中的器材、手段、方法及步骤等全部方案的制定。实验设计的思路是整个实验过程的基本依据，它能充分体现实验者独到见解，但一般而言，任何一个实验设计必须遵循以下几个原则：
（一）科学性原则：所谓科学性指实验目的要明确，原理要正确，仪器和方法选择恰当合适，整个设计思路和方法的确定都不偏离物理学基础知识和基本原理以及其他学科领域的基本原则。
（二）可实行性原则：在实验设计时，从原理、实验实施到实验结论产生，都切实可行。
（三）简便性原则：实验设计时，要考虑到实验器材要易找且便宜，实验操作简单，实验步骤较少操作时间短。
（四）可重复性原则：重复、随机和对比是保证实验结果正确性的三大原则。在实验设计中必须注意实验的可重复性，任何实验都必须有足够的实验次数，才能判断结果的可靠性。
二、实验设计题类型
实验设计型试题是指根据实验设计的基本原理提供情景或条件，围绕实验中相关问题，通过富有创造性的想象，提出解决问题的思路或设计出简单的解决问题的方案，达到有效考查学生创新能力和实验能力目的。实验设计题有以下几种类型：
（一）条件开放型。这种类型的试题给出了部分条件及确定的结论，要求学生深入认识题中内部联系写出能得到结论的有关条件，这类试题常以基础知识为设计背景，主要考查学生基础知识掌握程度，归纳推理能力和逆向思维能力。
（二）结论开放型。标准化答案会禁锢人的思维，导致学生无条件服从书本和答案，扼杀学生的创新精神。这类试题从不同角度不同层面分析，有不同答案。在教学中多设计一些开放性试题，能激发学生的思维，为教与学提供广阔空间，也可以培养学生的主动性和创造性。
（三）综合开放型。这类试题只给出了一个情境，表现出为条件、方法和结论开放的若干组合，要求学生在情境中自行设计相应条件、方法和结论。
三、解决设计实验题解题步骤
解决步骤：（1）明确实验目的；（2）分析实验原理（3）提出实验思路；（4）确定实验器材和实验装置；（5）设计实验步骤；（6）实验结果及评价。
现以课本中“测量小灯泡的电阻”为例加以说明。
解析：
（一）明确实验目的：如何使用电流表和电压表测小灯泡的电阻。
（二）实验原理。
（三）提出实验思路：由于利用欧姆定律测小灯泡电阻，因此要用电压表测出小灯泡两端电压及用电流表测通过灯泡的电流，在实验中还要测出多组数据，为了获得多组数据，就必须加在小灯泡两端电压不同，因此在实验中要通过用滑动变阻器来改变小灯泡两端电压。
（四）确定器材和实验装置
器材：电源、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线。
实验电路设计实验表格设计
（五）设计实验步骤
1、按设计的电路图连接好电路，检查电路是否接通。
2、用滑动变阻器改变灯泡两端电压，分别记下不同电压下通过灯泡的电流值，填表入表格中。
（六） 实验结果及评价
1、为了使测量结果更接近真实值，采取多次测量方法，然后求其平均值。2、通过计算发现，每次测出的电阻值不等，这是因为灯丝的电阻受温度影响。
四、实验设计型试题典型例题分析
（一）例1、现有透明塑料袋一个，塑料梳子一把，图针一枚，白纸两张及足量的水，请你选用上述器材设计两个小实验。
解答：
1、验证水的压强随深度增加而增大
（1）选择器材：透明塑料袋、水、图针；（2）实验步骤 ：给透明塑料袋装满水，在袋壁不同高度处用图针扎三个小孔，观察水流喷射情况；（3）结果与分析：观察水流喷射情况发现，最低处小孔喷射的水最远。说明水越深处水的压强越大。
2、带电体具有吸引轻小物体性质
（1）选择器材：塑料梳子一把、白纸一张；（2）实验步骤：把白纸斯成碎片纸屑，用塑料梳子与头发摩擦，把梳子靠近纸屑，观察纸屑的吸引情况；（3）结果分析：通过实验观察到纸屑被吸在梳子上，说明带电体具有吸引轻小物体性质。
（二）例2、给你一支铅笔，一块海绵，一个平底透明的玻璃杯，一展示会平面镜，足量的水，请任选择其中器材设计一个力学和一个光学物理小实验。简要写出实验过程及能说明的物理知识。
解析：
1、力的实验：
（1）用手推桌子上的铅笔，铅笔由静止变为运动，说明力能改变物体的运动状态；（2）杯中装满水，将平面镜盖在杯口，慢慢地将杯倒置，平面镜不会掉下来，说明大气压存在；（3）将杯子放在海绵上，慢惭往杯中加水，置倒海绵形变量加大，说明压强大小与压力大小不一有关。
2、光的实验
（1）将铅笔斜插入装有水的玻璃杯中，直到铅笔在水面处“弯折”了。说明发生了光的折射现象；（2）透过装水的玻璃杯，直到铅笔变粗了，说明水杯相当于一个凸透镜，具有放大作用；（3）铅笔放在平面镜前，从平面镜中可以看到铅笔的像，说明平面镜可以成像。
科学的物理实验设计应以实事求是为准则，掌握基本的物理知识及物理实验知识是进行实验设计的前提。科学的实验方法是完成实验设计保证。在教学中，教师应遵循实验设计的基本原则去引导学生，循序渐进，逐步培养学生实验设计的严密性与规范性，切不可因“开放”而任其“自由”。
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文