例說初中物理實驗探究中的交流、評估的作用

黃洪 何小燕

科學探究的形式多種多樣，其中的實驗探究是初中物理教學中的一個重要的形式。實驗探究中包含科學探究的各個要素。其中的提出問題、猜想與假設(shè)、制定計劃與設(shè)計實驗、進行實驗與收集數(shù)據(jù)、分析與論證、合作等要素，在現(xiàn)今的初中物理課堂教與學中都有很好的實施，但由于課時和大部分教師自身駕馭課堂能力等諸多因素的原因，本應(yīng)貫穿在制定計劃和得出結(jié)論之后探究過程之中的交流、評估卻大部分被師生忽略。而實際上實驗探究過程中的交流、評估對學生的科學態(tài)度和科學精神恰恰起著很重要的作用，能讓學生在交流、評估中通過話語溝通、分享、傾聽，反思，相互啟發(fā)、相互補充，從而發(fā)展學生的批判精神、創(chuàng)新精神和養(yǎng)成實事求是、嚴謹?shù)目茖W態(tài)度，是科學探究的精髓所在，是最不應(yīng)該被忽視的因素。下面，通過課堂教學中實驗探究的兩個實例來進行簡要說明。

例如《探究電阻上的電流與兩端電壓的關(guān)系》一課中，在學生根據(jù)演示實驗現(xiàn)象后，做出電流可能跟導體兩端的電壓、導體的電阻兩個因素有關(guān)的猜想后，小組討論并設(shè)計實驗電路圖，結(jié)果在交流展示時，出現(xiàn)了兩種情況（如下圖）。

大部分的學生設(shè)計的是圖1，少部分的學生設(shè)計的是圖2。老師把這兩種情況投影在屏幕上，請同學們各自說出設(shè)計的理由，并討論評估哪種方案更可行。設(shè)計如圖1的同學說：我們這種設(shè)計方案簡單直接，也能達到實驗?zāi)康摹Ａ硪唤M同學就反駁說：這樣只能測一組數(shù)據(jù)，無法改變電壓，怎么能看出通過導體的電流與電壓成什么關(guān)系？前面一組的支持者說：我們可以通過成倍的加電池的個數(shù)來改變電壓。有的同學說：改變電池的個數(shù)的方法是可行，但需要多次拆裝電路，多麻煩。還有電阻上的電壓的數(shù)值會不會不是整數(shù)，不好讀數(shù)，誤差就大了？哪有用滑動變阻器來改變導體兩端的電壓更方便、簡捷，更容易控制電壓的數(shù)值，而且還可以保護電路。同學們各抒己見，經(jīng)過交流、思考、討論師生最終選定如圖2的電路連接方案來完成實驗。

上面的案例中如果教師擔心時間不夠，完不成教學任務(wù)，直接給出正確的電路圖，就不會讓學生經(jīng)歷交流、評估的過程，通過傾聽他人的設(shè)計方案，積極思考，批判的接受，發(fā)現(xiàn)兩種方案的優(yōu)點和缺點，在評估和改進方案的過程中發(fā)現(xiàn)新的問題，嘗試改進探究方案，從而使學生在這些具體的評估活動中獲得體驗，增長知識，提高相關(guān)技能。所以，在實驗探究教學中，教師應(yīng)從分意識到交流評估對科學探究的意義，盡可能提供時間和空間，讓學生通過小組交流或全班交流的方式，讓學生展露思維過程，讓學生在傾聽反思中，關(guān)注到探究方案中沒有考慮到的問題，獲得新的發(fā)現(xiàn)，嘗試改進、優(yōu)化探究方案，發(fā)展學生的批判性思維，形成對評估的正確認識。

有評估探究過程的意識，除上面所說的優(yōu)化探究方案、發(fā)現(xiàn)新的問題等所說的作用外還表現(xiàn)在思考探究結(jié)果是否會和探究者原有的知識相矛盾？探究結(jié)果是否會和日常的生活經(jīng)驗、現(xiàn)象相沖突？能注意到假設(shè)與探究結(jié)果間的差異等方面。

例如在探究《摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)》一課中，在經(jīng)歷了提出問題、猜想假設(shè)、設(shè)計方案、實驗探究后，教師引導學生各小組派一位代表交流根據(jù)實驗數(shù)據(jù)、討論得到的實驗結(jié)論是什么？與開始猜想的結(jié)論是否相符？

一組學生說：我們小組的實驗結(jié)論是滑動摩擦力的大小與壓力的大小、接觸面的粗糙程度有關(guān)，與接觸面積無關(guān)。跟我們開始猜想的結(jié)果是一致的。

另一組學生說：我們的結(jié)論和第一小組的相同，也是滑動摩擦力的大小與壓力的大小有關(guān)，壓力越大摩擦力就越大；與接觸面的粗糙程度有關(guān)，接觸面越粗糙摩擦力越大；與接觸面積無關(guān)。只不過我們開始猜想接觸面積越大，摩擦力就越大，與接觸面積有關(guān)，現(xiàn)在證明此猜想是錯誤的。

還有一組學生說：老師，我們組的結(jié)論是還與接觸面積有關(guān)，跟我們開始猜想的一致。

老師并沒有直接批評其結(jié)論是錯誤的，而是首先肯定了學生這種實事求是的態(tài)度，尊重實驗數(shù)據(jù)的做法，并給了學生一個說出原因的機會。讓學生到講臺前展示是如何探究的？生到前面展示：把長方體木塊分別平放和側(cè)放用彈簧秤拉著在毛巾上運動。實際拉著運動的過程中毛巾由于沒拉平而產(chǎn)生了堆積，因此出現(xiàn)彈簧秤的讀數(shù)不相同情況。教師引導其他學生：同學們注意觀察了沒有，他得出不相同的實驗結(jié)果原因在哪？

一個學生說：他用彈簧秤拉著運動的時候兩次毛巾的拉緊程度不一樣，第二次都推成塊了。另一個學生說：他沒有控制變量。

教師又引導該學生反思：你現(xiàn)在知道為什么你得出的結(jié)論和大家不一樣的原因了？兩次毛巾的拉緊程度不一樣意味著什么？

該學生認真思考一會意識到：兩次的粗糙程度不一樣了。

教師：很對。你們探究的失誤讓我們大家真正的知道了當一個物理量與多個因素有關(guān)時，控制變量的重要性，謝謝你！其他組沒出現(xiàn)這種情況嗎？

學生：我們不是用毛巾做的，我們是用長木板做的，就不會出現(xiàn)堆在一起的情況了。

教師總結(jié)：看來正確的實驗方法很重要，正確地選取實驗器材也有助于我們實驗的成功。……

從上例中我們可以看出，通過對實驗結(jié)論的交流與評估，讓學生注意假設(shè)與探究結(jié)果之間的關(guān)系，可能證實（假設(shè)與結(jié)果相吻合），也可能證偽（假設(shè)與結(jié)果不吻合）。而證偽恰恰是發(fā)現(xiàn)問題與提出問題的前奏，讓人注意到探究過程中的未解決的矛盾，導致更有意義的探究。上例中如果沒有交流評估的過程，也就不會讓學生注意到探究結(jié)果與假設(shè)之間的差異，也就不會培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度，只會讓學生順從正確的實驗結(jié)論，學生可能心中一直有一個結(jié)打不開，發(fā)現(xiàn)不了自己探究過程的失誤所在，糾正不了已形成的錯誤的前概念。而其他同學也不會從中再次領(lǐng)悟到實驗探究方法（控制變量法）的重要性，從而吸取經(jīng)驗教訓，選取最佳的實驗器材和方案。也就不會讓學生有對實驗過程和實驗結(jié)果的評估的意識，認識不到科學探究的方法是多么關(guān)鍵，不知道實事求是的科學、嚴謹?shù)膽B(tài)度是多么重要。更談不上提高其科學探究的能力和科學素質(zhì)。