教师根据学生的基础知识、基本技能、思维发展在各阶段的特点,循序渐进地给学生配置设计性和可操作性的实验。让他们在实验操作过程中既不感觉简单、无味,又不感觉深不可测,让他们在学习活动中觉得有趣有味,在趣味中获取知识,在游戏中练就能力。如何指导学生进行实验设计呢?笔者归纳有如下几种类型。

1 实验改进型

实验改进型的设计是对某一个已做过的实验中的部分内容进行简捷改进、优化,然后学生对实验的各部分进行重新组合后进行操作而达到实验目的。例如物理学中在“验证共点力合成的平行四边形法则”的实验中在相同条件下减少一只弹簧秤后再让学生做该实验。这种类型的设计难度较小,能让学生跨进实验设计的门坎,训练其基本的设计能力,激发学生设计实验的兴趣。适合学生开始学习设计的阶段。

2 给定条件型

给定条件型的设计是指教师给设计者完全给出或部分给出实验原理、实验目的、实验器材。让设计者根据实验目的和实验原理设计器材的组合方式、实验操作程序,完成某一项实验。例如物理学中“用两个量程已知,内阻不知的电压表、电键、导线测量一个电池的电动势”。这种设计能让学生进一步体味设计的滋味,把思维置于较为宽阔的空间里运行,可以提高学生的设计品味, 培养学生较为全面的设计能力。这种设计较实验改进型稍难一点,更适合具有一定的设计能力的学生进行。

3 探索型

探索型的设计是只给出实验要达到的目的,实验原理的确定、器材的选用和组合、操作的程序都由学生自己确定。例如“从原子里引出电子”。这种类型的设计能让学生的思维伸向更宽广的空间,产生丰富的想象,可以使学生的创新能力和科研能力得到提高。这种类型的实验设计难度较大,对学生的能力要求较高,一般适合学生能熟练完成给定条件型的设计之后。

实验设计的基本特点是开放性,是学生充分发挥自己的特长,利用已有的知识和技能去完成实验的过程。在实验过程中学生能够自发的思考、探索、讨论,提出问题,进行探究,并解决问题。从实验设计到实验操作中学生的思维发展与活动空间不受限制和约束,可以让他们大胆的去实践、观察、思考、创造,让学生在轻松活跃的氛围中去学习,使他们真正成为学习的主人。例如化学中“钠”一节内容的学习,让学生自己先组合实验小组,进入实验室自己准备药品和用品,自己动手操作,在操作中观察现象并记录,然后分析、归纳总结出钠的重要性质。

以上三种类型的实验设计问题,彼此之间有交叉的部分,在教学过程中应根据学生的实际,教学的所需合理的给学生配置设计性实验。初期应给学生配置简单、易于完成的,以利于把学生引入设计的大门。中期给学生配置尽量能做出来又不能轻易完成的实验,以利于全面培养和形成学生的设计能力。后期给学生配置创造思维要求较高,能充分发挥学生想象的实验,以利于学生创新能力的发展。这样才能使学生充分发挥出他们的思维潜能,达到养成学生良好的思维习惯和形成学生良好的思维品质的目的。