例说初中物理实验探究中的交流、评估的作用

黄洪 何小燕

科学探究的形式多种多样，其中的实验探究是初中物理教学中的一个重要的形式。实验探究中包含科学探究的各个要素。其中的提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集数据、分析与论证、合作等要素，在现今的初中物理课堂教与学中都有很好的实施，但由于课时和大部分教师自身驾驭课堂能力等诸多因素的原因，本应贯穿在制定计划和得出结论之后探究过程之中的交流、评估却大部分被师生忽略。而实际上实验探究过程中的交流、评估对学生的科学态度和科学精神恰恰起着很重要的作用，能让学生在交流、评估中通过话语沟通、分享、倾听，反思，相互启发、相互补充，从而发展学生的批判精神、创新精神和养成实事求是、严谨的科学态度，是科学探究的精髓所在，是最不应该被忽视的因素。下面，通过课堂教学中实验探究的两个实例来进行简要说明。

例如《探究电阻上的电流与两端电压的关系》一课中，在学生根据演示实验现象后，做出电流可能跟导体两端的电压、导体的电阻两个因素有关的猜想后，小组讨论并设计实验电路图，结果在交流展示时，出现了两种情况（如下图）。

大部分的学生设计的是图1，少部分的学生设计的是图2。老师把这两种情况投影在屏幕上，请同学们各自说出设计的理由，并讨论评估哪种方案更可行。设计如图1的同学说：我们这种设计方案简单直接，也能达到实验目的。另一组同学就反驳说：这样只能测一组数据，无法改变电压，怎么能看出通过导体的电流与电压成什么关系？前面一组的支持者说：我们可以通过成倍的加电池的个数来改变电压。有的同学说：改变电池的个数的方法是可行，但需要多次拆装电路，多麻烦。还有电阻上的电压的数值会不会不是整数，不好读数，误差就大了？哪有用滑动变阻器来改变导体两端的电压更方便、简捷，更容易控制电压的数值，而且还可以保护电路。同学们各抒己见，经过交流、思考、讨论师生最终选定如图2的电路连接方案来完成实验。

上面的案例中如果教师担心时间不够，完不成教学任务，直接给出正确的电路图，就不会让学生经历交流、评估的过程，通过倾听他人的设计方案，积极思考，批判的接受，发现两种方案的优点和缺点，在评估和改进方案的过程中发现新的问题，尝试改进探究方案，从而使学生在这些具体的评估活动中获得体验，增长知识，提高相关技能。所以，在实验探究教学中，教师应从分意识到交流评估对科学探究的意义，尽可能提供时间和空间，让学生通过小组交流或全班交流的方式，让学生展露思维过程，让学生在倾听反思中，关注到探究方案中没有考虑到的问题，获得新的发现，尝试改进、优化探究方案，发展学生的批判性思维，形成对评估的正确认识。

有评估探究过程的意识，除上面所说的优化探究方案、发现新的问题等所说的作用外还表现在思考探究结果是否会和探究者原有的知识相矛盾？探究结果是否会和日常的生活经验、现象相冲突？能注意到假设与探究结果间的差异等方面。

例如在探究《摩擦力的大小与哪些因素有关》一课中，在经历了提出问题、猜想假设、设计方案、实验探究后，教师引导学生各小组派一位代表交流根据实验数据、讨论得到的实验结论是什么？与开始猜想的结论是否相符？

一组学生说：我们小组的实验结论是滑动摩擦力的大小与压力的大小、接触面的粗糙程度有关，与接触面积无关。跟我们开始猜想的结果是一致的。

另一组学生说：我们的结论和第一小组的相同，也是滑动摩擦力的大小与压力的大小有关，压力越大摩擦力就越大；与接触面的粗糙程度有关，接触面越粗糙摩擦力越大；与接触面积无关。只不过我们开始猜想接触面积越大，摩擦力就越大，与接触面积有关，现在证明此猜想是错误的。

还有一组学生说：老师，我们组的结论是还与接触面积有关，跟我们开始猜想的一致。

老师并没有直接批评其结论是错误的，而是首先肯定了学生这种实事求是的态度，尊重实验数据的做法，并给了学生一个说出原因的机会。让学生到讲台前展示是如何探究的？生到前面展示：把长方体木块分别平放和侧放用弹簧秤拉着在毛巾上运动。实际拉着运动的过程中毛巾由于没拉平而产生了堆积，因此出现弹簧秤的读数不相同情况。教师引导其他学生：同学们注意观察了没有，他得出不相同的实验结果原因在哪？

一个学生说：他用弹簧秤拉着运动的时候两次毛巾的拉紧程度不一样，第二次都推成块了。另一个学生说：他没有控制变量。

教师又引导该学生反思：你现在知道为什么你得出的结论和大家不一样的原因了？两次毛巾的拉紧程度不一样意味着什么？

该学生认真思考一会意识到：两次的粗糙程度不一样了。

教师：很对。你们探究的失误让我们大家真正的知道了当一个物理量与多个因素有关时，控制变量的重要性，谢谢你！其他组没出现这种情况吗？

学生：我们不是用毛巾做的，我们是用长木板做的，就不会出现堆在一起的情况了。

教师总结：看来正确的实验方法很重要，正确地选取实验器材也有助于我们实验的成功。……

从上例中我们可以看出，通过对实验结论的交流与评估，让学生注意假设与探究结果之间的关系，可能证实（假设与结果相吻合），也可能证伪（假设与结果不吻合）。而证伪恰恰是发现问题与提出问题的前奏，让人注意到探究过程中的未解决的矛盾，导致更有意义的探究。上例中如果没有交流评估的过程，也就不会让学生注意到探究结果与假设之间的差异，也就不会培养学生实事求是的科学态度，只会让学生顺从正确的实验结论，学生可能心中一直有一个结打不开，发现不了自己探究过程的失误所在，纠正不了已形成的错误的前概念。而其他同学也不会从中再次领悟到实验探究方法（控制变量法）的重要性，从而吸取经验教训，选取最佳的实验器材和方案。也就不会让学生有对实验过程和实验结果的评估的意识，认识不到科学探究的方法是多么关键，不知道实事求是的科学、严谨的态度是多么重要。更谈不上提高其科学探究的能力和科学素质。