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摘要：随着社会的发展，设计性实验在培养创新型人才方面的作用越来越为人们所认识。设计性实验作为一种新型实验，它在激发学生学习兴趣、训练动手操作能力，特别是在培养学生创造性思维能力方面有着很好的作用，故引起广大物理教育工作者的关注。而且有关这方面的研究及成果不断出现，这说明设计性实验的研究正在逐步走向深入。本文从“设计性实验的设计指导思想、设计原则以及设计思路”进行初步的研究论述。
关键词：高考物理;设计性实验;研究
随着社会的发展，设计性实验在培养创新型人才方面的作用越来越为人们所认识。设计性实验作为一种新型实验，它在激发学生学习兴趣、训练动手操作能力，特别是在培养学生创造性思维能力方面有着很好的作用，故引起广大物理教育工作者的关注。而且有关这方面的研究及成果不断出现，这说明设计性实验的研究正在逐步走向深入。
从本人掌握的情况看，目前我校的设计性实验的研究仍然是很初步的，还有一些理论和实践上的问题有待学习。比如，实验的教学功能有哪些？如何设计这种实验？显然，这些问题都是我校高中物理设计性实验研究中尚需深入探索的领域。
本文在前人研究的基础上，总结本人多年来高中物理设计性实验教学设计的具体实践经验，结合现代认知心理学理论，从设计性实验实验设计这个最基本的环节入手，对高中物理设计性实验的设计进行了初步的研究，试图从理论上初步形成高中物理设计性实验的设计指导思想、设计原则、设计思路，从而给设计性实验的进一步教学研究找出具体的操作步骤或方法。
参考诸多研究，我给设计性实验的定义是：是指在学生掌握基本实验原理的基础上，应用基本测量仪器自行设计实验方案的实验。设计性实验命题的考查内容，涉及到对实验原理的再认识和加工，实验仪器的使用和实验方案的确定等。具体来说，就是由教师给出实验课题，提供实验器材，提出实验要求，让学生自己拟定实验方案，制订实验步骤，独立地通过实验的观测和分析去设计研究，从而找到一个新的实验方案（方法），并通过已知的实验现象或结论，总结出他们的创新做法，达到培养创新能力的目的。
一、高考物理设计性实验
设计性实验作为物理实验的一种形式，它既有别于测定性实验，又有别于一般的验证实验。设计性实验的目的在于使学生获得新的物理实验研究方法的训练，让学生接触创新的过程和方法。在设计的过程中，发展学生理性的、批判的思想方法，体验科学家研究的苦衷和愉悦，培养他们的探究和创新能力。而要达到这种目的，首先要求教师具有正确的指导思想。那么，设计性实验的设计应该该具备什么样的指导思想呢？
心理学家认为，即是最有创造性的活动也是在规则的框架下发生的，因为要打破常规，创造者首先必须具备一些常规知识及一些非常规思维的方法，而这两个条件本身即规则。又如瑞士心理学家皮亚杰所说：“一个人既不注意太熟悉的东西，因为已经司空见惯了，他也不注意太不熟悉的东西，因为和他图式中的任何东西都没有联系。”
因此，设计性实验的设计要遵循“适度”原则。“适度”是指设计既要与学生已有的知识经验有一定联系，同时又要有一定的难度。这样的设计如同树上的桃子一样，学生必须“跳一跳”才能摘下来，这样就最大限度地激发了学生的求知欲和好奇心。当他们依靠已有的知识解决了一个新问题时，往往会在紧张的智力劳动之后带来精神上的满足。这种求知欲满足后，又会产生新的刺激，激励他们进一步去学习新的知识和方法，从而转化为学习上的一种内驱力。
综上所述，设计性实验的设计指导思想应该是“适度、创新”。
二、高考物理设计性实验的设计原则
根据上面所提出的设计性实验的设计思想，结合我们多年具体设计中的体会与经验，我们认为有必要进一步熟悉和制订设计性实验的设计原则。这是因为，设计指导思想的确立能使我们从总体上把握设计的方向，而设计原则的制订则会对设计的指导更臻于具体，并对设计性实验的设计命题、设计思路等方面给予理论指导，从而指导我们设计出符合学生认知水平发展的实验来。
1.正确性原则：正确性原则是指，实验原理所依据的原理应当符合物理学的基本原理。离开现行高中物理课程标准和考试大纲要求，不可能让学生去进行设计性实验的设计，这样很大程度会造成错误（当然探索性实验可以有所拔高，但这不是我们设计性实验的研究范围）。正确性原则是关键性原则，离开这一原则就不能进行，这是底线。
2.安全性原则：安全性原则是指，实验进行的过程中不会对实验装置和实验器材造成损坏，更不会对人身造成危害。
3.方便性原则：方便性原则是指，实验应当便于操作，便于读数，便于进行数据处理。
4.精确性原则：精确性原则是指，在实验方案、仪器、仪器量程的选择上，应当使实验误差尽可能的小。
5.可重复性原则：可重复性原则是指，实验装置可以进行多次测量、可重复操作。
三、高考物理设计性实验的设计
解决高考物理设计性实验的教学问题，在掌握设计指导思想和设计原则之后，关键的是有清晰的设计思路。
综合参考多年高考题型，揣摩命题者的命题思路，我们可以肯定得出一个结论：一线教师要解决高考物理设计性实验这个难题，必须掌握设计性实验的设计思路，才能做好备考工作。下面，我们可以给出一个设计思路的流程图
从设计流程图，可以看出，解决设計性实验问题的关键是确定实验原理，它是进行实验设计的根本依据和起点，它决定了实验者应当测量哪些物理量、如何合理的安排实验步骤、如何有效的处理实验数据、得出结论，从而完成实验达到考核要求。
实验原理的确定，要根据命题者给出的问题的要求和具备的条件，回顾自己曾经做过的分组实验和老师做过的演示实验，从中寻找能够迁移应用的实验原理;或者，回顾学过的物理原理、定理定律等，寻找有关的物理规律，从而设法创设相关的物理情景，并根据已经掌握的基本仪器核对是否能够测出必须测定的物理量。因此，平时的教学中，让学生掌握基本仪器的使用方法、基本的实验方法和基本的物理原理是解答设计性实验题目的基础。
关键词：高考物理;设计性实验;研究
随着社会的发展，设计性实验在培养创新型人才方面的作用越来越为人们所认识。设计性实验作为一种新型实验，它在激发学生学习兴趣、训练动手操作能力，特别是在培养学生创造性思维能力方面有着很好的作用，故引起广大物理教育工作者的关注。而且有关这方面的研究及成果不断出现，这说明设计性实验的研究正在逐步走向深入。
从本人掌握的情况看，目前我校的设计性实验的研究仍然是很初步的，还有一些理论和实践上的问题有待学习。比如，实验的教学功能有哪些？如何设计这种实验？显然，这些问题都是我校高中物理设计性实验研究中尚需深入探索的领域。
本文在前人研究的基础上，总结本人多年来高中物理设计性实验教学设计的具体实践经验，结合现代认知心理学理论，从设计性实验实验设计这个最基本的环节入手，对高中物理设计性实验的设计进行了初步的研究，试图从理论上初步形成高中物理设计性实验的设计指导思想、设计原则、设计思路，从而给设计性实验的进一步教学研究找出具体的操作步骤或方法。
参考诸多研究，我给设计性实验的定义是：是指在学生掌握基本实验原理的基础上，应用基本测量仪器自行设计实验方案的实验。设计性实验命题的考查内容，涉及到对实验原理的再认识和加工，实验仪器的使用和实验方案的确定等。具体来说，就是由教师给出实验课题，提供实验器材，提出实验要求，让学生自己拟定实验方案，制订实验步骤，独立地通过实验的观测和分析去设计研究，从而找到一个新的实验方案（方法），并通过已知的实验现象或结论，总结出他们的创新做法，达到培养创新能力的目的。
一、高考物理设计性实验
设计性实验作为物理实验的一种形式，它既有别于测定性实验，又有别于一般的验证实验。设计性实验的目的在于使学生获得新的物理实验研究方法的训练，让学生接触创新的过程和方法。在设计的过程中，发展学生理性的、批判的思想方法，体验科学家研究的苦衷和愉悦，培养他们的探究和创新能力。而要达到这种目的，首先要求教师具有正确的指导思想。那么，设计性实验的设计应该该具备什么样的指导思想呢？
心理学家认为，即是最有创造性的活动也是在规则的框架下发生的，因为要打破常规，创造者首先必须具备一些常规知识及一些非常规思维的方法，而这两个条件本身即规则。又如瑞士心理学家皮亚杰所说：“一个人既不注意太熟悉的东西，因为已经司空见惯了，他也不注意太不熟悉的东西，因为和他图式中的任何东西都没有联系。”
因此，设计性实验的设计要遵循“适度”原则。“适度”是指设计既要与学生已有的知识经验有一定联系，同时又要有一定的难度。这样的设计如同树上的桃子一样，学生必须“跳一跳”才能摘下来，这样就最大限度地激发了学生的求知欲和好奇心。当他们依靠已有的知识解决了一个新问题时，往往会在紧张的智力劳动之后带来精神上的满足。这种求知欲满足后，又会产生新的刺激，激励他们进一步去学习新的知识和方法，从而转化为学习上的一种内驱力。
综上所述，设计性实验的设计指导思想应该是“适度、创新”。
二、高考物理设计性实验的设计原则
根据上面所提出的设计性实验的设计思想，结合我们多年具体设计中的体会与经验，我们认为有必要进一步熟悉和制订设计性实验的设计原则。这是因为，设计指导思想的确立能使我们从总体上把握设计的方向，而设计原则的制订则会对设计的指导更臻于具体，并对设计性实验的设计命题、设计思路等方面给予理论指导，从而指导我们设计出符合学生认知水平发展的实验来。
1.正确性原则：正确性原则是指，实验原理所依据的原理应当符合物理学的基本原理。离开现行高中物理课程标准和考试大纲要求，不可能让学生去进行设计性实验的设计，这样很大程度会造成错误（当然探索性实验可以有所拔高，但这不是我们设计性实验的研究范围）。正确性原则是关键性原则，离开这一原则就不能进行，这是底线。
2.安全性原则：安全性原则是指，实验进行的过程中不会对实验装置和实验器材造成损坏，更不会对人身造成危害。
3.方便性原则：方便性原则是指，实验应当便于操作，便于读数，便于进行数据处理。
4.精确性原则：精确性原则是指，在实验方案、仪器、仪器量程的选择上，应当使实验误差尽可能的小。
5.可重复性原则：可重复性原则是指，实验装置可以进行多次测量、可重复操作。
三、高考物理设计性实验的设计
解决高考物理设计性实验的教学问题，在掌握设计指导思想和设计原则之后，关键的是有清晰的设计思路。
综合参考多年高考题型，揣摩命题者的命题思路，我们可以肯定得出一个结论：一线教师要解决高考物理设计性实验这个难题，必须掌握设计性实验的设计思路，才能做好备考工作。下面，我们可以给出一个设计思路的流程图
从设计流程图，可以看出，解决设計性实验问题的关键是确定实验原理，它是进行实验设计的根本依据和起点，它决定了实验者应当测量哪些物理量、如何合理的安排实验步骤、如何有效的处理实验数据、得出结论，从而完成实验达到考核要求。
实验原理的确定，要根据命题者给出的问题的要求和具备的条件，回顾自己曾经做过的分组实验和老师做过的演示实验，从中寻找能够迁移应用的实验原理;或者，回顾学过的物理原理、定理定律等，寻找有关的物理规律，从而设法创设相关的物理情景，并根据已经掌握的基本仪器核对是否能够测出必须测定的物理量。因此，平时的教学中，让学生掌握基本仪器的使用方法、基本的实验方法和基本的物理原理是解答设计性实验题目的基础。