设计性实验对中职学生综合技能的培养

阮仁长

摘 要：近年来，设计性实验教学越来越受到中职学校的重视，很多教师在教学实践中的体会也更加深刻。对较传统物理实验而言，设计性实验对中职学生综合技能的培养更加有利。本文首先阐述设计性实验的特点以及中职学校开展物理设计性实验教学的意义，接着提出培养学生综合技能的设计性实验教学策略。

关键词：中职；设计性实验；物理教学；综合技能；学生培养

1 设计性实验的特点及意义

顾名思义，设计性实验就是让学生依据自己设计的实验方案去完成实验。中职物理设计性实验具备不同的要求和形式，站在知识要求的角度，它包括中职学生利用常用的仪器及已经掌握的知识来设计实验、开拓知识并利用新科技设计实验、开拓常用实验仪器的新用法等；站在形式的角度，它包括原理性设计实验、制作性设计实验、操作性设计实验等 [1 ]。设计性实验介乎于实际科学实验和基本教学实验之间，是独具初步科学实验的教学实验，通常是由实验室把课题提出来，所以具备一定的综合性、应用性，要求中职学生在充分理解基本的物理原理的基础上综合运用已学知识、技能及各种实验方法、手段等自行设计出实验方案，选择实验仪器，确定实验方法，并完成实验测试，最后写出实验报告。因此，设计性实验具备较强的典型性、探索性、综合性、应用性，要求学生具备实事求是的态度，为学生提供较宽阔的选择余地与思考空间，能促使学生充分发挥出想象力，锻炼学生的创新意识、合作意识，使学生能在物理实验课题中独当一面，是培养学生综合技能的重要途径之一。

2 设计性实验培养中职学生综合技能的教学策略

2.1 注重衔接，在设计性实验中渗透元认知教学策略

在中职物理基础性实验中，学生们通常都是完全按照教材给出的详细的物理实验方法、步骤等来进行实验的，而物理设计性实验并不具备固定的实验模式，实验方法也是多变的，这导致学生很容易产生不适应之感。为更好地培养学生的综合技能，教师需注重设计性实验跟基础性实验之间的衔接，想办法及时消除学生对设计性实验的不适应 [2 ]。第一，中职物理教师在基础性实验教学的课堂上需有计划、有意识地把实验内容拓展开来，适当要求学生对一些简单的实验进行方案设计和创新，如测量密度的实验是中职物理的基础性实验之一，教师可要求学生独立设计出各种不同的实验方案，或对实验进行改进，努力提高测量密度的精度等。第二，教师应尽量避免对特定的物理实验项目进行独立授课，要充分重视实验项目中理论知识跟原理的内在联系，帮助中职学生找到物理量之间的相关性，从而完成实验知识的迁移。第三，在基础性物理实验中，学生通常只会分析数据的测量误差，导致学生在设计性实验中忽视实验精度的影响因素及重要性，需要教师鼓励学生全方位分析误差，为开展设计性实验打下坚实基础。当然，元认知对于中职学生综合技能的培养也很重要，教师可在设计性实验中加强对元认知教学策略的渗透，通过一些问题促进学生自主思考，促进学生转变自己的元认知，想办法去解决问题。

例如，在测量密度的设计性实验教学的初始阶段，教师向学生提问：你选择该实验方法的依据是什么？你选用该实验方法要达到什么样的预期测量精度？你是否充分考虑了全部的相关量？你选择的实验仪器是否充足？你是否已经把该实验要用到的数据表格设计好了？对于分析实验数据的方法你是否已经选定？在设计性实验的实施阶段，教师又向学生提问：实验的结果跟理论是否符合？测量密度中产生的误差是多少？产生密度测量误差的原因你认为有哪些？哪些地方是密度测量实验中能继续改进的？通过对这些问题进行独立思考，中职学生监控自己的元认知，从而能及时调节自己在实验中的行为。根据学生给出的答案，教师能对学生的一些细节想法有一个更加细致的了解，能为设计性实验的后续指导提供一些可靠的依据，从而促进培养学生的综合技能。

2.2 分析因素，鼓励学生们在设计性实验中提出假设

当教师把物理设计性实验题目确定出来后，就可要求中职学生利用课余时间查阅资料，并针对实验要求提出各种假设。假设具体是指按照已有的参考资料、客观存在的事实等对问题进行设想，并探讨提出一种、多种可能出现的结论 [3 ]。假设需要学生在设计性实验的条件和结果之间进行设想，是科学探究活动的重要特征之一。所以，教师要鼓励中职学生大胆提出各种不同的、可能存在的假设。这一步骤对中职学生而言很具有挑战性，因为它是一个很大的话题，能促使每一个学生都勇于去实现。根据假设，学生能初步拟定出设计性实验的反应条件、装置、操作步骤等，并列出实验仪器清单，预测实验将会出现哪些现象，哪些失误是容易发生的，应当特别关注哪些安全性问题等，最后整理出一份相对完整的物理设计性实验报告。当然，建立假设的前提通常都是一些理想的条件，只要没有超出误差允许的范围，中职学生就能选择出一个最佳的设计性实验方案来提高物理实验的精度，确保在充分利用既有的物理实验条件的基础上把设计性实验变得更加简易可行。

例如，在电容测量的中职物理设计性实验中，教师鼓励中职学生提出假设：

（1）选用我们常用的交流电桥测量法能否测量出电容？

（2）选用万用表能否把准确的电容值测量出来？

（3）选用示波器能否测量出电容值？具体可分为几种测量方法？能否通过对电压峰值的测量来测量电容值？能否通过对LC振荡回路的谐振频率的测量来测量出电容值？是否可以选用测电压、电路中电流的相位差来测量电容值？

通过小组讨论，学生在设计性实验中对各种假设的科学性、合理性进行验证。

2.3 合作学习，让学生在设计性实验中相互观察启迪

在设计性实验中，学生需亲自动手实践，此时教师要加强引导，努力为学生营造一个有序的、和谐的氛围，通过合作学习和探究加强渗透合作意识，让学生在设计性实验中相互观察和启迪。在合作学习中，学生通过相互的讨论与补充，不仅能体会相互学习的乐趣，还能更加完善地汇报实验，能调动学生的参与意识、表现欲望等，从而激发出学生的合作意识，这对学生综合技能的培养很有帮助。

例如，在牛顿第二定律的设计性研究实验中，一些学生负责把气垫导轨调平，一些学生选择游标卡尺对垫片的厚度进行测量，一些学生分别负责读数、计数，一些学生对测得的数量进行处理。学生们分工合作，以前对物理实验袖手旁观的学生也积极参与实验。一些小组开展设计性实验的进度不理想、不顺利，此时教师也不必逐个讲解，应给予学生充分的尊重和信任，只要把小组合作的作用充分发挥出来，各种问题都能迎刃而解。一些学生对于调平气垫导轨的方法并不理解，导致调平失败，于是组内其他学生亲自演示，让不理解的学生明白究竟错在哪里，并及时得到纠正。所以，当学生在物理设计性实验中遇到困难，通过小组相互协作不仅能成功完成实验，还能充分体现出互帮互助、团队协作对于创造和发明是多么重要。

设计性实验结束后，教师、学生都应开展评价工作，以便更准确、更全面地体现出学生具备的个性特征及潜在的学习能力，并及时得到肯定[4]。学生们仅评价自己是远远不够的，还应合理评价小组学生之间的合作，把学生真正变成参与评价的能动者。通过综合评价，学生的主体性得到充分的发挥，学习动力被大大增强。在物理设计性实验的教学中，教师要求学生对于他人的见解要注意倾听，关注学生之间的相互评价，并根据学生在实验中的具体表现来打分，表现突出的要及时给予鼓励、表扬。如此一来，学习能力较强的学生会感到自己还能继续提升，学习能力较差的学生会感受到来自小组的压力，能促进合作，提高学习效率，从而对全体学生的综合技能进行全面的培养和提高。

3 结语

设计性实验是对中职学生综合运用理论知识与实验技能的一次检验，是训练学生查阅资料、拟定方案、选择仪器、测试数据、写出实验报告的一次良好的锻炼机会。设计性实验更注重调动学生的积极性、主动性，从而发挥学生的创造能力。在实际的教学过程中，中职物理教师应牢牢把握这一机会，找寻更多有效的设计性实验教学策略，有效培养中职学生的综合技能。

参考文献：

[1] 汪良栋. 中职物理实验教学的意义及开展方式[J]. 学子（理论版），2015（7）：81.

[2] 黄阿洋. 中职物理实验分层次教学方法探究与实践[J]. 经营管理者，2013（31）：338-339.

[3] 吴肖，熊建文. 物理设计性实验中的学生实验行为[J]. 实验室研究与探索，2013（1）：108-110.

[4] 曾育锋，李丰果. 以赛促改，物理设计性实验教学探讨与实践[J]. 实验技术与管理，2012（2）：165-169.