浅谈新课程物理探究实验的评估环节

董永华

(扬州市梅岭中学 江苏 扬州 225002)

评估是物理探究实验中不可缺少的一个环节，是学生对整个实验过程的反思.通过评估,学生要能够发现探究过程中的错误和不足,能对实验进行改进并提出新的问题.新课程标准对评估能力的基本要求是,学生要有“评估探究过程和探究结果的意识，能注意假设与探究结果间的差异，能注意探究活动中未解决的矛盾并发现新的问题，尝试改进探究方案，有从评估中吸取经验教训的意识”.因此，教师在教学过程中要重视评估环节，培养学生评估的习惯和能力.在许多中考题中，都有对探究过程的各个环节进行评估的考查，下面举例说明.

1 对“提出问题”的评估

【例1】玻璃杯从一定高处掉到水泥地上会破碎，而掉到沙坑里却不容易破碎.教师要求学生针对这一现象，提出一个问题.下面是4位学生的发言，其中较有价值且可探究的问题是

A．“玻璃杯掉到水泥地上会破碎，是因为地面比较硬.”

B．“玻璃杯从一定高处掉到水泥地上会破碎吗？”

C．“为什么玻璃杯掉到水泥地上会破碎，而掉到沙坑里却不容易破碎呢？”

D．“玻璃杯掉到地上是否破碎与下落高度、地面的软硬程度有什么关系？”

解析:本题关键在于“玻璃杯从一定高处掉到水泥地上会破碎，而掉到沙坑里却不容易破碎”这一现象，分析题目时必须从“一定高度”入手，要将“水泥地”和“沙坑”进行对比.选项A是由现象到玻璃杯破碎的一个理由，直接回答了问题；选项B和选项C不仅说法片面，而且关键是没有从物理的角度提出可以探究的问题.所以选项D是正确的.

在教学中我们发现，学生提出的问题经常只关注到现象本身或出发点比较片面.此时，教师的有效引导能让学生在潜移默化中养成认真观察、细心审题的好习惯，从而培养学生提出问题的能力.比如，在进行“凸透镜成像的规律”一节的新课教学时，笔者将蜡烛、凸透镜和光屏放在主光轴上，调节好高度之后，调节物距和像距，分别得到了大小不同的像.然后笔者问学生：“对于刚才看到的现象，你们是否可以提出一个可以探究的问题？”有学生问：“为什么像的大小会不同呢？”此时，笔者没有评价学生的问题，而是回问了一句：“那你觉得是什么原因导致的？”学生回答：“不知道.”笔者又追问了一句：“那你看到我刚才的操作了吗？你能不能根据我的操作得到一点启示？”学生不肯定地回答：“看到了.是不是因为调了蜡烛、凸透镜、光屏之间的距离导致的？”笔者对他的回答进行了肯定：“对的，很好.那能不能重新提出你的问题呢？”学生回答：“像的大小是不是和蜡烛、凸透镜和光屏之间的距离有关？”于是，立即引出本节课的内容：“今天我们就通过实验探究凸透镜成像的性质与蜡烛、光屏到凸透镜之间的距离的关系.”

2 对“猜想与假设”的评估

【例2】小明在“探究串联电路中电压”的实验中连接了如图1所示的电路.闭合开关后，两灯(两个小灯泡的规格相同)都发光.突然，小明不小心把L1的玻璃外壳打破了，结果发现L1熄灭，L2却更亮了.这是为什么呢？他提出了自己的猜想.

图1

猜想1：可能L1处发生断路；

猜想2：可能L1处发生短路.

(1)同组同学告诉他猜想1是不正确的，因为________；

(2)为了探究猜想2是否正确，小明分别用电压表测量了两灯的电压.实验发现两次电压表均有明显读数，且L1两端的电压比L2两端的电压小，说明猜想2是________(正确/不正确)的.你认为导致L1熄灭，L2更亮的原因可能是________

A．L1电阻变大

B．L1电阻变小

C．L1两端的电压变大

D．L1中的电流变小

解析:小明的两个猜想都是有效的，但是根据所学的知识可以立刻判断猜想1是错的，原因是串联电路用电器相互影响，一个断路后，整个电路不通，L2也无法工作.这很明显和题目中的“L1熄灭，L2却更亮”不符合.猜想2和题目的现象是吻合的，但是否有其他原因必须通过实验来证明.

猜想虽然是自由的、开放的，但是必须体现物理的思维，具有一定的科学性.教师在教学过程中要培养学生猜想的能力，要能让学生提出有效的猜想.中考一般主要考查学生对猜想的辨别能力，用已有知识去除无效或错误的猜想.例如,在研究“影响重力大小的因素”的实验中，学生会猜想重力大小和物体的质量、密度、形状、体积等有关.此时，就要学生讨论是不是这里面的每一个猜想都要实验验证.通过讨论可以知道，质量和密度、体积有关，密度和体积变化会导致质量变化.因此，只要研究其中的一个就可以了.为了研究的方便，我们就改变物体的质量来比较重力的变化.

3 对“制定计划与设计实验”的评估

【例3】在课外实践活动中，小东带了一块已切成长方体的肥皂，如图2(a)所示，前后面保留了凹下去的字.他准备探究滑动摩擦力的大小与接触面积大小的关系，小东提出了以下的设计方案：

(1)在肥皂的侧面安装一个拉钩，如图2(b)所示，将没有字的一面放在水平桌面上，用弹簧测力计拉着它做匀速直线运动，其读数为F1；

(2)用小刀将有字的部分削平后放在同一水平桌面上，接触面的粗糙程度与(1)相同，如图2(c)所示，用弹簧测力计拉着它做匀速直线运动，其读数为F2；

(3)比较得出,若F1和F2不等，则说明滑动摩擦力的大小与接触面积大小有关；若F1和F2相等，则说明滑动摩擦力的大小与接触面积大小无关.

小红认为这个设计方案不妥，你能说出其原因吗?______.提出你的改进方法：______.

图2

解析:题目探究滑动摩擦力的大小与接触面积大小的关系时，必须要控制压力相同.但是在“用小刀将有字的部分削平”时，改变了肥皂对桌面的压力，所以，无法得到正确的结论.正确的做法是，小明可以将切下来的肥皂放在剩余肥皂的上方重复上述的实验步骤即可.

新课程标准要求学生能“明确探究目的和已有条件并经历制定计划与设计实验的过程,尝试选择科学探究的方法及所需要的器材,尝试考虑影响问题的主要因素并有控制变量的初步意识”等.这就要求学生在制定计划与设计实验时，要考虑到本实验使用到的研究方法(如控制变量法、转换法、等效替代法、类比法等)、实验器材的要求(如量程、分度值等)、实验表格的设计等等.例如,在进行“测量小灯泡的额定功率”的实验时，需要根据灯泡的规格(2.5 V或3.8 V)确定电池的节数(两节或三节)和电压表的量程(0～3 V或0～15 V).

4 对“进行实验与搜集证据”的评估

【例4】如图3所示，小超同学在做“测量小灯泡的电功率”实验时，当他连接完最后一根导线后，小

图3

灯泡就发出很亮的光，然后就熄灭了.请你说出小超同学在实验中的两处操作错误.

一是：____；

二是：____.

解析:在连接电路时，开关应该断开，而且闭合开关前滑动变阻器的滑片应该在阻值最大处，这都是电学实验中的基本要求，目的是为了保护电路元件，防止电流过大而烧坏.

对学生而言，如果说解题是物理知识运用的过程，那么，实验则是学生物理思维构建的一个过程.学生对物理知识和规律的理解只有在实验中才能真正实现；学生的观察能力、实验操作能力、数据处理能力等只有在实验中才能真正培养起来.新课程目标要求学生“经历基本的科学探究过程，具有初步的科学探究能力”，“能利用不同渠道搜集信息，有初步的信息搜集能力”.要培养学生的这种能力，教师必须认真组织或完成演示实验、分组实验和课后小实验，让学生参与到每一个实验中，参与到实验的每一个环节.

5 对“分析与论证”的评估

【例5】在“探究并联电路中电流的规律”的实验中，小湘选用了两个相同的小灯泡(2.5 V，0.3 A)来做实验.她设计了正确的电路图，如图4所示.实验中小湘准确地测得A，B，C三点的电流值，如表1.

图4

测量地点ABC电流/A0.220.220.44

小湘根据表中的数据，于是得出了结论：并联电路各支路的电流相等.请问：

(1)小湘的结论正确吗？答：______；

(2)若不正确，你认为应该如何改正？答：______.

解析:在寻找物理规律时，实验的次数一般是3次或3次以上，本实验只进行了一次，次数显然不够.同时，小湘选用了“两个相同的小灯泡(2.5 V,0.3 A)”做实验，那么，实验得到的数据不具有普遍性.因此，小湘应该用不同规格的灯泡做3次以上的实验.

物理的实验结论或规律是通过科学家的反复实验，根据很多自然、生活现象总结得到的.因为教师和学生所进行的实验条件是不够的，实验的次数是有限的，所以，数据存在着较大的误差.当然，我们的要求是在学生认知能力允许的前提下，理解一定的物理现象和规律.在中考中，对实验结论的考查主要有结论成立的条件、因变量和自变量的顺序、定性还是定量等.下面举例说明.

(1)实验结论成立的条件

光沿直线传播的条件是在同种均匀介质中.研究动能大小和物体速度的关系得到的结论是，当物体的质量一定时，物体的速度越大，物体的动能越大.这里必须要强调物体的质量一定.

(2)因变量和自变量的顺序

“物体的重力和质量成正比”不可以写成“物体的质量和重力成正比”.研究电流的大小和电阻的关系得到的结论是：当导体两端的电压一定时，通过导体的电流和导体的电阻成反比.这里不可以写成“导体的电阻和通过导体的电流成反比”.

(3)定性或定量

简单地说，定性就是看物理量有没有发生变化，或是变大还是变小；定量就是明确物理量是成正比例还是成反比例变化，或可以根据数据写出表达式.比如，在初中阶段，对于动能要求学生定性知道质量越大，速度越大，则动能越大；对于弹簧的伸长和拉力的关系要求学生定量知道弹簧的伸长和受到的拉力成正比.

总之，评估环节是其他实验探究环节不可替代的.在整个探究过程中，评估环节起到了承上启下的作用，既对前面的探究环节进行了反思，又在评估中发现了新问题.在实际教学中，由于评估环节一般不会影响实验结论的得到，导致不少教师和学生往往只重视是否得到了实验结论，而经常忽略了这一环节.从中考考查的目的来看，其实评估的环节更能检查学校实验的开展情况，能检查学生对实验的思考.因为教师和学生如果没有经过完整的实验探究过程就不能真正体会实验的要求和遇到的问题，学生很难做到从正确的角度进行评估.所以，教师必须在平常的探究过程中加以指导，培养学生评估的习惯和能力.