江耀基

(江西省安福中學(xué)，江西 吉安 343200)

引導(dǎo)學(xué)生評(píng)估物理實(shí)驗(yàn)方案初探

江耀基

(江西省安福中學(xué)，江西 吉安 343200)

實(shí)驗(yàn)方案是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的依據(jù)，實(shí)驗(yàn)方案的優(yōu)劣直接影響著實(shí)驗(yàn)探究結(jié)果的可靠性和科學(xué)性.引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行評(píng)估，有利于優(yōu)化探究實(shí)驗(yàn)方案，有利于學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度.

中學(xué)物理；實(shí)驗(yàn)方案；評(píng)估

1 引言

評(píng)估是科學(xué)探究的七個(gè)要素之一，評(píng)估實(shí)驗(yàn)方案只是對(duì)探究實(shí)驗(yàn)中諸多評(píng)估中的一種形式，其內(nèi)容就是對(duì)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案和方案中選擇的實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行評(píng)價(jià)，即實(shí)驗(yàn)方案好不好，有什么地方需要進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)方案有什么優(yōu)點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)方案中的器材能否滿足實(shí)驗(yàn)要求等.學(xué)生通過評(píng)估、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，有利于學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，有利于將實(shí)驗(yàn)探究的過程引入到更深的層次，更有利于促進(jìn)實(shí)驗(yàn)整體教學(xué)目標(biāo)的落實(shí).可見，評(píng)估在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中有著不可低估的作用.那么，我們?cè)撊绾我龑?dǎo)學(xué)生評(píng)估實(shí)驗(yàn)方案？筆者通過三個(gè)實(shí)驗(yàn)案例進(jìn)行剖析，供大家參考.

2 評(píng)估實(shí)驗(yàn)方案的合理性

對(duì)實(shí)驗(yàn)方案是否合理進(jìn)行評(píng)估，就是對(duì)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案的可行性、操作的安全性(包括人身和儀器安全)、操作步驟的合理性、收集數(shù)據(jù)后得出的結(jié)論是否具有普遍性等方面進(jìn)行評(píng)估.

案例1：在探究“電流與電壓關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，同學(xué)們進(jìn)行了交流與合作．如圖1所示，同學(xué)們?cè)诮涣髦刑岢黾?、乙兩個(gè)探究思路，請(qǐng)對(duì)這兩個(gè)探究思路進(jìn)行評(píng)估．

圖1

根據(jù)上述交流中提出甲、乙兩個(gè)探究思路，學(xué)生很容易設(shè)計(jì)出對(duì)應(yīng)的甲、乙兩個(gè)電路圖(如圖2).

圖2

評(píng)估：從設(shè)計(jì)的兩個(gè)電路圖來看，似乎都可行，但仔細(xì)分析，圖2乙中的電路相對(duì)甲中的電路更加合理，理由如下：

(1) 從操作方面評(píng)估，甲電路雖簡單，但需要改變電池個(gè)數(shù)，拆裝電路、操作都不方便；乙電路則不需要拆裝電路，只需要改變滑動(dòng)變阻器的滑片位置，操作十分簡便.

(2) 從安全方面評(píng)估，甲電路中電壓成倍數(shù)變化，每增加一個(gè)電池，電源電壓增大1.5V，很容易燒壞電源或電流表；乙電路有滑動(dòng)變阻器，不僅能通過移動(dòng)滑片改變定值電阻兩端的電壓，還能起到保護(hù)電路的作用.

(3) 從收集數(shù)據(jù)方面評(píng)估，甲電路中電流、電壓值不能連續(xù)變化，得出的結(jié)論具有特殊性；乙電路中電流、電壓值可連續(xù)變化，得出結(jié)論具有普遍性.

通過上述比較我們很容易看出，設(shè)計(jì)一個(gè)合理的實(shí)驗(yàn)方案一定要從可行、安全、可操作性、合理性等方面進(jìn)行綜合考慮.

3 評(píng)估改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)方案

實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)精心設(shè)計(jì)的一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案看似完美，但在實(shí)際操作過程中有時(shí)又很難做到，此時(shí)就必須對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行改進(jìn)；在選擇實(shí)驗(yàn)器材上沒有注意規(guī)格相同，會(huì)導(dǎo)致得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論具有偶然性，而不具有普遍性，這也需要對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行改進(jìn).所以對(duì)改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行評(píng)估，其內(nèi)容就是客觀評(píng)價(jià)改進(jìn)前的實(shí)驗(yàn)方案有什么不足，改進(jìn)后實(shí)驗(yàn)方案好在什么地方.

案例2：在探究“影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素”實(shí)驗(yàn)中，小明設(shè)計(jì)了如圖3甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置.小瑞將小明的實(shí)驗(yàn)裝置改進(jìn)為如圖3乙所示的裝置，將彈簧測力計(jì)一端固定，另一端鉤住木塊，木塊下面是一長木板，實(shí)驗(yàn)時(shí)拉著長木板沿水平面向右運(yùn)動(dòng)，她認(rèn)為這樣能更好地完成實(shí)驗(yàn).

圖3

評(píng)估：(1) 小明設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置甲的不足之處何在？

(2) 小瑞改進(jìn)后的裝置乙為什么能更好地完成任務(wù)？

小明利用裝置甲探究影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素，通過實(shí)驗(yàn)操作后不難發(fā)現(xiàn)，其實(shí)驗(yàn)裝置的不足之處是由于彈簧具有伸縮性，實(shí)驗(yàn)時(shí)很難用彈簧測力計(jì)拉著木塊在木板上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，這樣會(huì)導(dǎo)致彈簧測力計(jì)的示數(shù)不穩(wěn)定，也不方便讀數(shù).

小瑞改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置乙克服了這個(gè)不足之處，因?yàn)楫?dāng)用力拉長木板時(shí)，由于彈簧測力計(jì)的一端是固定的，所以無論怎樣拉動(dòng)長木板，彈簧測力計(jì)的示數(shù)始終相對(duì)穩(wěn)定，由二力平衡知識(shí)可知，彈簧測力計(jì)的示數(shù)均等于木塊受到的摩擦力的大小，便于讀數(shù).

可見改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)方案有兩個(gè)好處：一是可以使實(shí)驗(yàn)更加容易操作，二得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確.

4 評(píng)估實(shí)驗(yàn)器材選擇是否合理

對(duì)器材選擇是否合理進(jìn)行評(píng)估，主要從探究實(shí)驗(yàn)方案中所選擇的器材是否合理、能否利用這些供選的器材完成探究實(shí)驗(yàn)任務(wù)等方面進(jìn)行評(píng)估.

案例3：在估測大氣壓值的實(shí)驗(yàn)中，李明實(shí)驗(yàn)小組選擇的實(shí)驗(yàn)器材有光滑玻璃板，面積為5cm2的塑料吸盤，量程為0～5N的彈簧測力計(jì)、水等.他們討論后設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案：

(1) 將蘸水的塑料吸盤按在玻璃板上，擠出里面的空氣(如圖4)；

圖4

(2) 用彈簧測力計(jì)將吸盤掛鉤緩慢往上拉，直到吸盤脫離板面；

(3) 記錄剛剛拉脫時(shí)彈簧測力計(jì)的讀數(shù)，這就是此時(shí)大氣對(duì)吸盤的壓力；

(4) 再設(shè)法量出吸盤與水平板面的接觸面積，然后估算出大氣壓.

你認(rèn)為李明實(shí)驗(yàn)小組能順利完成實(shí)驗(yàn)測量嗎？請(qǐng)你對(duì)他們所選的實(shí)驗(yàn)器材的合理性進(jìn)行評(píng)估.

可見，選用合理的實(shí)驗(yàn)器材是保證順利完成實(shí)驗(yàn)的前提，如果實(shí)驗(yàn)器材選擇不合理，即使設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案看似科學(xué)、合理，也無法完成實(shí)驗(yàn)探究任務(wù).

[1]李寬迎.中考物理實(shí)驗(yàn)方案評(píng)估類試題例析[J].中學(xué)物理教學(xué)參考,2009，(1).

[2]陳寶義.中考實(shí)驗(yàn)評(píng)估試題解答賞析[J].數(shù)理化學(xué)習(xí)(初中版)，2014,(1).