例談物理科學(xué)探究的評估策略

1、例談物理科學(xué)探究的評估策略物理新課程科學(xué)探究過程包括以下要素:提岀問題; 猜想與假設(shè);制定計劃與設(shè)計實驗;進(jìn)行實驗與收集證據(jù);分析 與論證;評估;交流與合作。課程標(biāo)準(zhǔn)中闡述“評估”要達(dá)到的目 標(biāo):有評估探究過程和探究結(jié)果的意識;能注意假設(shè)與探究結(jié)果間 的差異;能注意探究活動中未解決的矛盾，發(fā)現(xiàn)新的問題;嘗試改 進(jìn)探究方案;有從評估中吸取經(jīng)驗教訓(xùn)的意識;認(rèn)識評估對科學(xué)探 究的意義。其屮的“評估”環(huán)節(jié)在實際的探究活動屮實施起來卻顯得 蒼白和脆弱，不管是老師還是學(xué)生都沒能對它有足夠重視。在探究活動中，如果能對探究的行為和收集信息的科學(xué)性、可 靠性進(jìn)行評估;能注意假設(shè)與探究結(jié)果間的差異;能對這種差異及

2、引起 這種差異的規(guī)律進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)和提出新的問題;能對探究過程和結(jié)果 進(jìn)行評估，提出改進(jìn)探究方案的具體方法,那么評價的能力就有了突破 性地提高。下面筆者針對評估的策略提供幾個參考意見。1評估控制變量法的思想和方法是否加以合理滲透和使用在評估活動屮就應(yīng)該觀察和領(lǐng)會是否把該變的物理量改變了, 不該變化的物理量控制不變了，有沒有遺漏等。例、在探究“電流發(fā)熱快慢與什么因索有關(guān)”時，小華猜想可 能與:電流大小有關(guān);電阻大小有關(guān)。在驗證猜想時，他設(shè)計的實 驗方案如圖所示:用兩段長短粗細(xì)相同的銅絲和鐮錚合金絲，分別給等 質(zhì)量的煤油加熱，所用電源都是兩節(jié)干電池串聯(lián)組成的電池組,他發(fā)現(xiàn) 銅絲加熱時煤油溫度升高更

3、快，因此他得出結(jié)論：電阻越小發(fā)熱越快。 這結(jié)論與其他同學(xué)正好相反。評估策略:你認(rèn)為他的實驗方案有什么問題?應(yīng)該怎樣更正？顯然，小華控制的不變量是兩電阻絲兩端電壓，而不是使兩電 阻絲中的電流一定，因而得出與別人不同的結(jié)論。2評估實驗器材的選擇是否符合和滿足實驗需要實驗器材的選擇決定實驗方法的優(yōu)劣和實驗的精確性，選擇 得當(dāng),就能提高實驗的科學(xué)性和準(zhǔn)確性給人以強烈的信服感。因此，對 器材的選擇的合理性和優(yōu)劣進(jìn)行評估也是一個恰當(dāng)?shù)那腥敕椒?。例、小民同學(xué)想通過實驗探究大氣壓究竟有多大。如圖他將 蘸水的塑料掛鉤的吸盤按在光滑水平桌面上，擠出里面的空氣,用彈簧 測力計鉤著掛鉤緩慢往上拉，直到吸盤剛剛拉脫時記

4、下彈簧測力計的 讀數(shù)，這就是大氣對吸盤的壓力。再設(shè)法量出吸盤與玻璃板的接觸面積, 然后算出大氣壓。他選擇的實驗器材是:量程為5n的彈簧測力計，底面 積為5cm2的吸盤。評估策略:這種通過測量拉力和接觸面積來計算大氣壓強 的方法是否可行?如果上述實驗方案可行，小明同學(xué)選擇的器材能否 測出大氣壓的值？顯然，這些器材的選擇注定這種方法只能大致測出大氣壓的 值，由于皮碗內(nèi)空氣不可能排盡，皮碗直徑和彈簧測力計的即時讀數(shù)有 很大偶然性和偏差，使得測量結(jié)果不精確。3評估減小實驗誤差的方法減小實驗誤差的方法有很多，選擇精密的測量工具，改進(jìn)實驗 方法，取多次測量的平均值等。例、掛在繩下的小球在位置0處于靜止?fàn)顟B(tài)

5、，如圖所示，將物 體拉到a處,松手后，物體會在a、b間來回擺動,李明、王芬已經(jīng)知道 物體每擺動一次所用的時間相等。為了精確測定擺動一次所用的時間, 李明的方法是:當(dāng)小球運動到位置a時，用停表開始計時，當(dāng)小球再次 運動到位置a時停止計時，直接測量出物體擺動次的時間。王芬的方 法是:當(dāng)小球運動到a時,用停表開始計時，擺動30次再回到a處時停 止計時，用測得的時間除以30,求出小球擺動一次所用的時間。評估策略:請你分析他們二個人的方法誰的最好?并簡要說明 理由。答案不言而喻。4評估實驗操作是否存在錯誤錯誤和誤差不同，錯誤是違反實驗規(guī)則而產(chǎn)生的行為，是可以 避免的，它所得出的數(shù)據(jù)不能作為分析和論證的依

6、據(jù)。因此進(jìn)行實驗錯 誤評估也是對實驗有效性的驗證。例、在探究斜面的機(jī)械效率時，小紅猜想斜面的機(jī)械效率可能 與“斜面傾斜程度”和“斜面的粗糙程度”有關(guān)。她想探究斜面的機(jī) 械效率與“斜面傾斜程度”的關(guān)系。她選用二個長木板和一個小木塊 搭成了如圖所示的斜面，測出了物體的重力g、斜血的長度s、和高h(yuǎn), 并測出物體在不同斜面上運動時的拉力大小fo通過計算，最后得出結(jié) 論:斜面的傾斜程度越大，它的機(jī)械效率就越高。評估策略:請你分析說明小紅同學(xué)這一實驗方案和結(jié)論中存 在哪些的不足，并提出相應(yīng)的改進(jìn)意見。仔細(xì)觀察該圖，發(fā)現(xiàn)斜面長和斜面高不對應(yīng)，小紅把小木塊的 高當(dāng)作了斜面的高。這是一個認(rèn)識和操作上的錯誤。5評

7、估分析論證、處理數(shù)據(jù)的方法是否得當(dāng)對數(shù)據(jù)的分析處理是將第一手感性材料上升為理性結(jié)論的重 要過程，通過觀察、分析、演繹、推理、綜合、歸納而得出一個普遍的 規(guī)律是學(xué)生思想認(rèn)識的升華，是一個質(zhì)的飛躍，是完成了一次再創(chuàng)造。例、下表小華在測小燈泡電功率的實驗中記錄的數(shù)據(jù)。根據(jù) 表中的數(shù)據(jù)他得出：燈泡額定電壓越高，電功率越大。評估策略:請你就他設(shè)計的表格和得出的結(jié)論進(jìn)行評估，指出 其中的不妥之處。這里，表格中設(shè)計有平均功率一欄并計算平均功率，這既是對 電功率知識認(rèn)識上的混亂，也是對求平均值減小誤差方法的濫用。這種 情況下得出的結(jié)論自然就是沒科學(xué)性的。6評估結(jié)論是否具有普遍性由一次的實驗數(shù)據(jù)或者不是隨機(jī)的幾

8、組數(shù)據(jù)得出的結(jié)論是具 有很大的偶然性的，其結(jié)果可以有多種解釋，其中甚至包含一些貌似正 確實則錯誤的“規(guī)律”。例、楊帆同學(xué)在探究串聯(lián)電路電壓規(guī)律的實驗中,提出了猜想: 串聯(lián)屯路屮各用電器兩端的電壓和等，總電壓等于各部分電壓z和。何 瑞同學(xué)準(zhǔn)備了兩只相同的燈泡i、l2和其他實驗器材。按如圖所示 電路圖連接電路;閉合開關(guān)，用電壓表分別測出ab、bc、ac間電壓， 并記錄在表格中：評估策略:這個實驗的不足之處是：(1) : (2)。由于選擇的燈泡 規(guī)格是和同，測量次數(shù)也只有一次。沒有改變燈泡的規(guī)格多測幾次，因 而容易產(chǎn)生“串聯(lián)電路中各用電器兩端的電壓相等”這個不具有普遍 性的結(jié)論。7評估實驗所得結(jié)論與

9、所學(xué)知識相矛盾的原因?qū)W生從課木上所學(xué)的知識規(guī)律是前人探索的成果，是人類智 慧的結(jié)晶，具有科學(xué)性和權(quán)威性;而實驗又是獲得真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，實 驗中獲得的規(guī)律也是不容置疑的。但是當(dāng)二者看似發(fā)生矛盾時又如何 對待和評估取舍呢？例、小芳同學(xué)在“探究定滑輪和動滑輪特點”的實驗中，完成 了如下圖所示的實驗并記錄了數(shù)據(jù)。通過分析數(shù)據(jù)，她覺得與書中的結(jié) 論有較人偏差。你一定也做過這樣的實驗，有她類似的實驗經(jīng)歷吧。評估策略:該實驗中出現(xiàn)這樣結(jié)果的主要原因是什么?請 你對小芳的實驗方法提出合理的改進(jìn)意見。由于機(jī)械效率、額外功是后面章節(jié)所學(xué)內(nèi)容，因而學(xué)生對拉力 克服摩擦、繩重和動滑輪重做功而不太了解，這里提前討論這些額外因 素是