如何引導學生評估實驗結論的合理性

江耀基

評估是科學探究過程七個環節中不可缺少的一個環節.評估的內容很多，有評估實驗方案的，也有評估實驗方法的，而評估實驗結論的合理性也是評估環節中的重要內容之一.本文結合案例從三個方面談談如何引導學生評估實驗結論的合理性.1從控制變量法的應用中評估實驗結論的合理性

控制變量法是初中物理實驗探究中應用最多的一種科學研究方法，在用控制變量法進行的探究實驗中，若沒有應用這種科學研究方法，那么得出的實驗結論一定不合理，所以評估有關由控制變量法進行的實驗探究中得出結論是否合理，關鍵是看實驗中有沒有貫徹控制變量法的思想.

案例1探究壓力的作用效果與哪些因素有關.

進行實驗如圖1所示，小明同學利用A、B兩物體、砝碼、海綿等器材探究“壓力的作用效果與什么因素有關”的實驗.

（1）比較（a）、（b）兩圖所示實驗，能夠得到的結論是什么？

（2）比較（a）、（c）兩圖所示實驗，能夠得到的結論是什么？

評估小明同學實驗時將物體B沿豎直方向切成大小不同的兩塊，如圖2所示.他發現它們對泡沫的壓力作用效果相同，由此他得出的結論是：壓力作用效果與受力面積無關.你認為他得出的實驗結論是否合理，原因是什么？

分析觀察（a）、（c）兩圖所示的實驗可知，控制受力面積一定，改變壓力，所以得到的實驗結論是：受力面積一定時，壓力越大，壓力的作用效果越明顯；同理比較（a）、（c）兩圖所示的實驗得到的實驗結論：壓力一定時，受力面積越小，壓力的作用效果越明顯.

小明實驗時將物體B沿豎直方向切成大小不同的兩塊，如圖2所示.他發現它們對海綿的壓力作用效果相同，由此他得出的結論是：壓力作用效果與受力面積無關.表面上看結論似乎合理.

合理，主要評估收集的實驗數據是否真實、有效，而且收集的實驗數據是一組還是多組.

案例2探究杠桿的平衡條件實驗猜想與假設（1）小江同學猜想杠桿的平衡條件可能是“動力+動力臂=阻力+阻力臂”；（2）小麗同學猜想杠桿的平衡條件可能是“動力×動力臂=阻力×阻力臂”.

設計與進行實驗小江和小麗分別利用如圖3所示的實驗裝置進行實驗.實驗獲得的數據如表1所示.

分析與論證分析表格中的實驗數據，小江得出的實驗是：動力+動力臂=阻力+阻力臂；小麗得出的實驗結論是：動力×動力臂=阻力×阻力臂.

評估你認為她們得出的實驗結論是否合理，原因是什么？

分析根據表1的數據可知，小江和小麗的結論看似都正確，但是正確實驗結論得出是建立在多次實驗測量的基礎上，要根據多組實驗數據得出.從上述實驗中可以看出，兩位學生都只是進行一次實驗測量，得出一組實驗數據，然后就根據這組實驗數據得出實驗結論，很顯然這樣的實驗結論只具有偶然性，不具有普遍性，顯然是不合理的.

在物理實驗中，大多數實驗都需要進行多次測量才能得出正確結論.多次測量有兩個目的：一是為了減小誤差，如測量長度、測量定值電阻的阻值等；二是尋找物理規律，如探究串、并聯電路中的電流、電壓特點，探究杠桿平衡條件，探究平面鏡、凸透鏡成像特點等；所以如果僅依據一組實驗數據得出的實驗結論，必然具有偶然性、特殊性，不具有普遍性，其結論一定不合理.

3從選擇的實驗器材的特殊性中評估得出實驗結論的合理性

實驗器材是為順利開展探究實驗做準備的，選擇什么樣的實驗器材直接決定了能得出什么樣的實驗數據，從而間接地決定能得出什么的實驗結論，所以評估實驗結論是否合理，也要考慮評估選擇的實驗器材是具有普遍性還是具有特殊性.

案例3付杰和文俊同學想探究并聯電路電流規律

猜想與假設并聯電路干路中的電流等于各支路電流之和，且各支路中的電流相等.

設計實驗與制定計劃付杰和文俊同學分別從實驗室選取了電流表3塊，燈泡2只，開關1個，滑動變阻器1個，干電池，導線若干.

進行實驗與收集證據

他們根據電路圖（圖4）連接好實驗電路，連接過程中，開關斷開；檢查電路無誤后，開始實驗，正確讀出電流表示數如表1所示.

評估上述實驗結論是否合理，為什么？

分析單從表格中的實驗數據來看，結論表面看似合理，但實質上又真的不合理.表格中的實驗數據表明，他們雖然通過改變電路中滑動變阻器的滑片的位置實現了多次測量，測得了多組實驗數據，表面上符合實驗數據的普遍性的要求.但細心的同學就會發現，他們的每組實驗數據中，各支路中的電流始終是相等的，究其原因只有一個，那就是他們選擇燈泡的功率是相同的，他們并沒有換用功率不同的燈泡進行實驗，由于選擇實驗器材具有特殊性，才會導致測得的實驗數據也具有這樣的特殊性，所以根據這樣的特殊實驗數據得出的實驗結論一定也具有特殊性，而不具普遍性，這樣的實驗結論是不合理的，也是不可取的.

實驗器材是進行實驗探究的基礎，所以在實驗之前就要充分考慮選擇的實驗器材有沒有特殊性，具不具有普遍性的問題，為了使測得的實驗數據更具有普遍性，避免偶然性，實驗中我們既要選擇功率相同的器材進行探究，又要選擇功率不同的器材進行探究，只有這樣，測出的實驗數據才真正具有普遍性，避免了偶然性，得出的實驗結論才真正合理.