條件型實驗設計的教學反思

縱觀近幾年來各地的中考試卷，物理實驗的考核題目中不斷出現了些靈活性較強、源于教材又略高于教材的實驗設計型試題和數據處理型試題。按其考查的內容來分主要有設計實驗方案或步驟、數據記錄和處理、實驗設計與數據處理綜合題三種類型。
　　設計實驗方案或步驟該類題型要求根據實驗目的設計實驗方案或步驟，按其要求不同又可分類為：
1.目的型實驗設計題。題中的實驗目的是既定的，但對實驗的原理、方法、所需器材不作任何限制，在不違背科學性、可行性的前提下，可自行選擇方案。
2.條件型實驗設計題。題目要求在給定的條件（如儀器）下，設計實驗步驟，完成某一實驗目的。依據題中給出的器材數量，此題型又可分為兩類：（1）所給實驗器材多于正常需要；（2）所給實驗器材少于正常需要。
3.確定最佳實驗方案或步驟。根據題目給定的器材有多種方案可選擇。這類題目似乎很簡單，但得分率不高原因是最佳性把握不好。
　　設計型實驗是近年來，隨著中考實驗命題的改革出現的命題形式，它是根據現行課程標準的要求。在學生掌握基本實驗原理的基礎上，應用最基本的測量儀器，自行設計實驗方案的一種新的題型。它涉及到對原有實驗認識和再加工，涉及到實驗器材的選擇，實驗步驟的安排，實驗方法的變化，實驗數據的處理等。它不僅能夠考查對原有實驗的掌握情況，還能考查學生綜合運用知識的能力和創造思維能力。
　　但是，教師在利用條件型實驗設計培養學生能力時，由于學生不太關注對所學知識的整合，教學時往往達不到對預期的效果。如：
　　正北牌方糖是一種用細白砂糖精制而成的長方體糖塊，為了測出它的密度，除了一些這種糖塊外還有下列器材：天平、量筒、毫米刻度尺、水、白砂糖、小勺、鑷子、玻璃棒，利用上述器材可有多種測量方法，請你答出兩種測量方法。要求寫出：
（1）測量的主要步驟及所測的物理量；
（2）用測得的物理量表示糖塊的密度的式子。
答案：方法一：用天平測出3塊方糖的質量m，用毫米刻度尺測出一塊的長a，寬b，高c，則密度 
方法二：用天平測出3塊方糖的質量m，向量筒里倒入適量的水，記下水的體積v1，把3塊方糖放入量筒內的水中，馬上讀出這時水和方糖的總體積v2則密度 
方法三：用天平測出3塊方糖的質量m向量筒里倒入適量水并放入白砂糖，用玻璃棒攪動用白砂糖制成飽和溶液，記下飽和溶液和方糖的體積v1，把3塊方糖放入飽和溶液中，記下飽和溶液和方糖的總體積v2，則密度 
方法四：用天平測出3塊方糖的質量m,再把3塊方糖放入量筒里，倒入適量的白砂糖，埋住方糖，晃動量筒，使白砂糖表面變平，記下白砂糖和方糖的總體積v1，用鑷子取出方糖，晃動量筒使白砂糖表面再變平，記下白砂糖的體積v2,則密度 
以上答案中，方法三、方法四學生很難想到，教學中在條件型實驗設計時，如：（1999 天津）給你一臺已調好的天平（帶砝碼）和一個盛滿水的燒杯，只用這些器材（不使用任何其它輔助工具）測出一紙包金屬顆粒的密度。
要求：寫出實驗步驟和計算金屬密度的數學表達式。
　　本題的難點是：因無量筒（所給器材少于正常需要），金屬塊的質量和體積均由溢水法求得，難度過大。在此類條件型設計題的教學中，我常用以下三種方法培養學生發散思維。
1.要求學生做一個有心人，在類似的應用題中得到啟示。提煉解題方法。
有一只玻璃瓶，它的質量為0.1kg，當瓶內裝滿水時，瓶和水的總質量為0.4kg，用些瓶裝金屬粒若干，瓶和金屬粒的總質量為0.8kg，若再裝滿水時瓶、金屬粒和水的質量為0.9kg，求：
（1）玻璃瓶的容積；（2）金屬粒的質量；（3）金屬粒的密度。
2.精心設計先降低難度，再使學生的思維“跳一跳”。
（2004 長沙）李兵同學要測定附加種金屬顆粒的密度，現有一架托盤天平、一盒砝碼、一個溢水杯和足量的水，他的實驗有如下四個步驟：
①把天平放在水平桌面上，并調節橫染使其平衡；
②把待測的金屬顆粒輕輕放入盛滿水的溢水杯中，溢出部分水，然后用天平稱出金屬顆粒、溢水杯和剩余水的總質量m1。
③用天平稱出盛滿水的溢水杯的總質量m2；
④用天平稱出待測的金屬顆粒的質量m金
（1）請你幫他列出正確的實驗步驟順序
（2）寫出待測金屬顆粒密度表達式
3.用好器材、建立情景、點燃學生思維的火花。
　　很多教師都知道解決設計型實驗的關鍵是實驗原理的確定。但在教學實踐中，往往圍繞著實驗原理空洞的說教，不知學生的智慧在真實的器材面前很容易被點燃。