物理科学探究的评估策略论文

物理新课程科学探究过程包括以下要素:①提出问题;②猜想与假设;③制定计划与设计实验;④进行实验与收集证据;⑤分析与论证;⑥评估;⑦交流与合作。课程标准中阐述“评估”要达到的目标:①有评估探究过程和探究结果的意识;②能注意假设与探究结果间的差异;③能注意探究活动中未解决的矛盾,发现新的问题;④尝试改进探究方案;⑤有从评估中吸取经验教训的意识;⑥认识评估对科学探究的意义。其中的“评估”环节在实际的探究活动中实施起来却显得苍白和脆弱,不管是老师还是学生都没能对它有足够重视。

在探究活动中,如果能对探究的行为和收集信息的科学性、可靠性进行评估;能注意假设与探究结果间的差异;能对这种差异及引起这种差异的规律进行分析,发现和提出新的问题;能对探究过程和结果进行评估,提出改进探究方案的具体方法,那么评价的能力就有了突破性地提高。下面笔者针对评估的策略提供几个参考意见。

1 评估控制变量法的思想和方法是否加以合理渗透和使用

在评估活动中就应该观察和领会是否把该变的物理量改变了,不该变化的物理量控制不变了,有没有遗漏等。

例、在探究“电流发热快慢与什么因素有关”时,小华猜想可能与:①电流大小有关;②电阻大小有关。在验证猜想②时,他设计的实验方案如图所示:用两段长短粗细相同的铜丝和镍铬合金丝,分别给等质量的煤油加热,所用电源都是两节干电池串联组成的电池组,他发现铜丝加热时煤油温度升高更快,因此他得出结论:电阻越小发热越快。这结论与其他同学正好相反。

评估策略:你认为他的实验方案有什么问题?应该怎样更正?

显然,小华控制的不变量是两电阻丝两端电压,而不是使两电阻丝中的电流一定,因而得出与别人不同的结论。

2 评估实验器材的选择是否符合和满足实验需要

实验器材的选择决定实验方法的优劣和实验的精确性,选择得当,就能提高实验的科学性和准确性给人以强烈的信服感。因此,对器材的选择的合理性和优劣进行评估也是一个恰当的切入方法。

例、小民同学想通过实验探究大气压究竟有多大。如图他将蘸水的塑料挂钩的吸盘按在光滑水平桌面上,挤出里面的空气,用弹簧测力计钩着挂钩缓慢往上拉,直到吸盘刚刚拉脱时记下弹簧测力计的读数,这就是大气对吸盘的压力。再设法量出吸盘与玻璃板的接触面积,然后算出大气压。他选择的实验器材是:量程为5N的弹簧测力计,底面积为5cm2的吸盘。

评估策略:①这种通过测量拉力和接触面积来计算大气压强的方法是否可行?②如果上述实验方案可行,小明同学选择的器材能否测出大气压的值?

显然,这些器材的选择注定这种方法只能大致测出大气压的值,由于皮碗内空气不可能排尽,皮碗直径和弹簧测力计的即时读数有很大偶然性和偏差,使得测量结果不精确。

3 评估减小实验误差的方法

减小实验误差的方法有很多,选择精密的测量工具,改进实验方法,取多次测量的平均值等。

例、挂在绳下的小球在位置O处于静止状态,如图所示,将物体拉到A处,松手后,物体会在A、B间来回摆动,李明、王芬已经知道物体每摆动一次所用的时间相等。为了精确测定摆动一次所用的时间,李明的方法是:当小球运动到位置A时,用停表开始计时,当小球再次运动到位置A时停止计时,直接测量出物体摆动一次的时间。王芬的方法是:当小球运动到A时,用停表开始计时,摆动30次再回到A处时停止计时,用测得的时间除以30,求出小球摆动一次所用的时间。

评估策略:请你分析他们二个人的方法谁的最好?并简要说明理由。答案不言而喻。

4 评估实验操作是否存在错误

错误和误差不同,错误是违反实验规则而产生的行为,是可以避免的,它所得出的数据不能作为分析和论证的依据。因此进行实验错误评估也是对实验有效性的验证。

例、在探究斜面的机械效率时,小红猜想斜面的机械效率可能与“斜面倾斜程度”和“斜面的粗糙程度”有关。她想探究斜面的机械效率与“斜面倾斜程度”的关系。她选用二个长木板和一个小木块搭成了如图所示的斜面,测出了物体的重力G、斜面的长度s、和高h,并测出物体在不同斜面上运动时的拉力大小F。通过计算,最后得出结论:斜面的倾斜程度越大,它的机械效率就越高。

评估策略:请你分析说明小红同学这一实验方案和结论中存在哪些的不足,并提出相应的'改进意见。

仔细观察该图,发现斜面长和斜面高不对应,小红把小木块的高当作了斜面的高。这是一个认识和操作上的错误。

5 评估分析论证、处理数据的方法是否得当

对数据的分析处理是将第一手感性材料上升为理性结论的重要过程,通过观察、分析、演绎、推理、综合、归纳而得出一个普遍的规律是学生思想认识的升华,是一个质的飞跃,是完成了一次再创造。

例、下表小华在测小灯泡电功率的实验中记录的数据。根据表中的数据他得出:灯泡额定电压越高,电功率越大。

评估策略:请你就他设计的表格和得出的结论进行评估,指出其中的不妥之处。

这里,表格中设计有平均功率一栏并计算平均功率,这既是对电功率知识认识上的混乱,也是对求平均值减小误差方法的滥用。这种情况下得出的结论自然就是没科学性的。

6 评估结论是否具有普遍性

由一次的实验数据或者不是随机的几组数据得出的结论是具有很大的偶然性的,其结果可以有多种解释,其中甚至包含一些貌似正确实则错误的“规律”。

例、杨帆同学在探究串联电路电压规律的实验中,提出了猜想:串联电路中各用电器两端的电压相等,总电压等于各部分电压之和。何瑞同学准备了两只相同的灯泡L1、L2和其他实验器材。①按如图所示电路图连接电路;②闭合开关,用电压表分别测出AB、BC、AC间电压,并记录在表格中:

评估策略:这个实验的不足之处是:(1);(2)。由于选择的灯泡规格是相同,测量次数也只有一次。没有改变灯泡的规格多测几次,因而容易产生“串联电路中各用电器两端的电压相等”这个不具有普遍性的结论。

7 评估实验所得结论与所学知识相矛盾的原因

学生从课本上所学的知识规律是前人探索的成果,是人类智慧的结晶,具有科学性和权威性;而实验又是获得真理的唯一标准,实验中获得的规律也是不容置疑的。但是当二者看似发生矛盾时又如何对待和评估取舍呢?

例、小芳同学在“探究定滑轮和动滑轮特点”的实验中,完成了如下图所示的实验并记录了数据。通过分析数据,她觉得与书中的结论有较大偏差。你一定也做过这样的实验,有她类似的实验经历吧。

评估策略:①该实验中出现这样结果的主要原因是什么?②请你对小芳的实验方法提出合理的改进意见。

由于机械效率、额外功是后面章节所学内容,因而学生对拉力克服摩擦、绳重和动滑轮重做功而不太了解,这里提前讨论这些额外因素是对学生思维的一次有力考验。

科学探究是无止境的,评估活动也是没有尽头的,以上只是探究评估的几个侧面和缩影,实际评估策略应该有很多,教师应该在平时的活动中善于发现和总结,这样,科学探究就愈趋完整,科学评估带来的震撼就愈振奋人心,人的认识就越趋深刻,我们在探究的道路上就愈走愈完美!