一道探究题的实验设计

一道探究题的实验设计

湖北省罗田县石桥铺中学　张召雄

　　在《物理课程标准》(实验稿)中，科学探究既是学生的学习目标，又是重要的教学方式之一。将科学探究列入内容标准，旨在将学习重心从过分强调知识的传承和积累向知识探究过程转化，从学生被动接受知识向主动获取知识转化，从而培养学生的科学探究能力、事实求是的科学态度和敢于创新的科学探索精神。

　　科学探究的形式是多样的，其要素有：提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集数据、分析论证、评估、交流与合作。

　　近几年来，全国中考命题中出现了一些耳目一新科学探究试题，随着课程改革全面展开，科学探究试题并将显示出强大的生命力。试题主要从以下几个方面考查学生的科学探究能力：1.考查猜想与假设的合理性;2.考查制定计划与设计实验的能力;3.考查分析与论证准确性;4.考查综合运用与创新能力。

　　下面是我进行探究专题复习，讲解黄冈市教育科学研究院商瑞国老师编写2008年《黄冈中考物理精典》P61 10题，就学生设计实验能力进行引导探究的一些心得体会。供同行参考，不到之处请指教。

　　【例题】(2007年扬州)小明和小红在课堂上测量了老花眼镜的焦距。他们联想到：能否测量近视眼镜的焦距呢?于是，他们在课后对此问题展开了探究：

　　他们想到近视眼镜属于凹透镜，回忆了凹透镜对光线的作用，请你帮他们完成图9-8中光路图。

　　(1)如果要利用太阳光测量近视眼镜的焦距，他们还需要选择什么器材?

　　(2)请你在方框里帮他们写出实验的操作步骤(也可以画出示意图来说明)。

　　(3)根据你的设计近视眼镜焦距的表达式是

　　(4)若要使焦距测量得更准确些，在操作中要注意：

　　在引导学生探究时，首先让学生完成了凹透镜对光线的作用的光路图，为分析解答(2)(3)小题打好基础，画出光路图后，并引导学生分析理解凹透镜的焦距实质是虚焦距，不能象凸透镜能直接获取焦点测量出焦距，能否也能使用光屏呢?

　　若用光屏则在光屏上没有像，只会形成光斑，学生画出光路图并添画出光屏，如左图学生分析发现只要测量出光斑的直径、凹透镜到光屏的距离运用相似三角形的相关知识很容易写出凹透镜焦距f的表达式和操作步骤。

　　在引导学生分析设计实验时，有的同学提出上述方法的不足之处，不便于测量光斑的直径和透镜中两条光线之间的距离，提出改进方案;如上虚线框中图所示光路图也可以测出凹透镜的焦距。平行光线射向共轴的凹、凸透镜L2、L1后在屏上得到会聚点，这时L1与L2之间距离为a。取走L2，在光轴上置点光源S，当S与L1相距b时，S的像又在屏上出现。以上实验数据怎样求出凹透镜的焦距?如图所示，若能先测量出凸透镜L1的焦距f1，凹透镜的焦距则为f2=f1-a;若在光轴上置点光源S，当S与L1相距b时，S的像又在屏上出现，则由公式1/f=1/u+1/v;可以算出焦距f;再由他们的距离关系可以求出凹透镜的焦距。

　　本探究题中设计实验测量凹透镜的焦距，调动了学生的积极性，学生在凸透镜和凹透镜光路图的基础上运用组合创新的思路设计出来比教师讲解还好的实验设计思路;有的学生提出采用纸板挖缝隙的方法控制射到透镜上的光线，并便于测量上图中两条光线的距离;我大力表扬了学生的创新精神，鼓励学生探究热情，很多学生感到探究成功的喜悦。我同时感觉到学生潜力的巨大，他们的潜力需要我们教师在教育教学随时注意开发。