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“设计实验方案”教学的几种策略

“设计实验方案”是实验探究的一个重要环节.在探究教学中，我们常常见到

有两种做法，一是为了培养学生实验设计的能力，教师完全放手让学生自行设计

实验方案，二是教师由于担心学生缺乏实验设计的能力，或为了节约课堂教学的

时间，把设计好的实验方案直接给予学生，让学生照方抓药地进行有关操作.事

实上，这两个比较极端的做法并非能够适用于所有课题的探究实验.那么，对于

“设计实验方案”的教学，我们是否有着更多的策略可供我们选择，各种策略各适

用于怎样不同的情形？运用不同策略时应当注意哪些问题？

策略1.教师给出现成的实验方案

这是设计实验方案教学的最低要求.这种策略通常适用于实验设计难度较

大，学生能力较低的情形.虽然给学生以现成的实验方案，学生未能经历实验方

案设计的过程，但在运用这一策略时，教师应当通过提出相关问题，促进学生领

会实验设计的思想，避免实验的盲目性，并得到实验设计的思维训练.

案例1：探究平面镜面像的特点

在教学平面镜成像时，我们常让学生按如下实验步骤探究物体在平面镜内成

的像的位置、大小与物体之间的关系.

（1）如图1所示，在桌面上平铺一张白纸，并用直尺和铅笔在纸上画一道

直线.

（2）用支架将透明玻璃竖放在白纸上，玻璃板的前表面落在直线上.

（3）把一支点燃的蜡烛放在玻璃板的前面，并用铅笔画出这支蜡烛的位置，

可以看到玻璃后面将会出现蜡烛的像.

（4）另拿一支相同的（不点燃的）蜡烛放在平板玻璃的后面并作移动，直

到无论人在玻璃前面哪个位置看，玻璃后面的蜡烛与玻璃前面蜡烛的像都能完全

重合.

（5）撤掉玻璃，用铅笔画出玻璃后面的蜡烛的位置.利用三角板检测一下：

两支蜡烛与镜面的位置存在什么关系？

（6）改变蜡烛的位置，重新进行实验.

（7）根据实验所获得的信息进行概括：两支蜡烛与镜面的位置存在什么关

系？

本实验设计之巧妙在于利用了平面玻璃，使学生既能看到镜前蜡烛在镜后的

像，也能透过玻璃看到后面的蜡烛，并使两者完全重合.如此高招要初中学生自

行想出难度很大，所以，给学生以现成的方案是一个可取的选择.为了克服学生

实验的盲目性，并学习本实验精巧的设计思想，实验操作之前，教师可让学生围

绕实验方案弄清如下几个问题.

①实验为什么要取平面玻璃，而不取通常背面镀银的平面镜？

②为什么要求使玻璃的前表面而不是后表面落在直线上？

③为什么要取两支蜡烛，而且两支蜡烛要取一样长？

④实验中，在观察玻璃后面的蜡烛与玻璃前面蜡烛的像是否完全重合时，为

什么眼睛要在不同的位置看，而不能只是在某个位置看？

⑤玻璃后面的蜡烛与玻璃前面蜡烛的像完全重合意味着什么？

策略2.教师给出实验装置，让学生说明操作方法或预言实验现象

有些探究实验的方案虽然由教师给出，但并不意味着让学生完全置身于实验

设计活动之外.教师还是应当创设条件，提供一些机会让学生介入活动的构思过

程，一种可取的做法是：教师给出完整的实验装置，要求学生根据实验装置，说

明操作方法，或预言实验将会出现的现象.这一策略同样适用于实验设计难度较

大的情形，但由于学生需要根据实验装置说明操作方法，以及预言实验现象，其

要求要比策略1稍高些.

案例2：探究液体的沸点与压强的关系

教师：（先向学生介绍高原地区食物不容易烧熟的事实）请你根据高原地区

食物不容易烧熟这一事实，对液体的沸点与气压的关系提出一个假说，并说明理

由.

学生：高原地区食物不容易烧熟这一事实表明高原地区水的沸点较低，而海

拔越高处，气压也越低.可见，液体的沸点与压强可能与气压有关，气压越低，

液体的沸点也越低.

教师：以下让我们用实验方法来探究液体的沸点与压强的关系（出示如图2

的实验装置）.如果我想用这个实验装置，你认为应该如何改变瓶内气压的大小

呢？

学生：注射器活塞向里推时，瓶内气压增大.注射器活塞往外拉时，瓶内气

压减小.

教师：如果你的假说成立的话，实验时应在什么时候将注射器活塞向里推？

此时将会出现什么现象？什么时候注射器活塞向外拉？此时将会出现什么现

象？

学生：当水烧开时，让酒精灯继续加热.若将注射器活塞向里推时，应当看

到水停止沸腾的现象.当水烧开后，将酒精灯移开，此时水不再沸腾.若在此时将

注射器活塞往外拉时，应当看到瓶内的水重新沸