浅谈生活中与物理学习中的证伪

杜 萌

（北京市和平街第一中学朝来校区 北京 100024）

浅谈生活中与物理学习中的证伪

杜 萌

（北京市和平街第一中学朝来校区 北京 100024）

在生活中我们经常能看到诸如“无线wifi 会致孕妇流产”、“转基因食品会导致癌症”、“手机辐射大会危害我们的身体”等假新闻充斥的我们的朋友圈和互联网。可遗憾的是大部分的人看后都选择宁可信其有并且转发，缺乏辨别真伪的能力，不想也不会使用科学的方法与验证这些事情的真伪。所以，对于处在义务教育阶段的初中生来说，培养他们有证伪的意识，并教会他们如何用科学的方法证伪对于物理教学中有很重大的意义。所以正在改革下的北京中考，每年都会考至少两道实验证伪型题目，而这两道题往往是整张试卷当中得分率最低的题。下面我从三个方面来说一下证伪。

一、伪命题的由来

在生活中，人们很容易就能得出一些错误的命题，比如今天一个同学烧香拜佛，第二天考试便取得了不错的成绩，人们很自然的会认为“取得好成绩”是因为 “烧香拜佛”，再比如古代时出现“天狗食月”（月食）时，人们以为是老天发怒，会举行某种“祭天仪式”，一段时间后，“天狗食月”果然消失了，人们便认为是“祭天仪式”导致了月食消失。在学习物理的过程中，学生也常常得出这样的伪命题，比如在做“探究浮力大小影响因素”的实验中看到弹簧测力计提着物体缓缓浸入水中时，其示数不断减小，得出浮力大小与物体在液体中的深度有关；在做“探究液体压强影响因素的实验”时，改变探头的位置发现压强发生了变化而认为液体压强与物体所在液体中的高度有关等。这些情况都归结为一个原因：当事件A发生后，事件B发生了，观察者便认为事件A与事件B存在因果关系。这是大多数人很容易犯的错误，也是生活和学习中很难避免的问题。而中考题中的这些正为题正是来源于学生日常学习物理中犯的错误，比如2013年北京卷中“证明摩擦力与物体对地面的压强大小无关”，2016年北京卷“证明液体压强与物体距杯底的距离无关”等，这都是学生在学习物理的过程中曾经犯过的错误。那我们应该如何用科学的方法证明这些观点是错的呢？

二、如何用科学的方法证伪

证伪其实就是证明两个因素或两个事件之间不存在因果关系。我们证伪的依据其实很简单，就是控制变量法。在控制变量法中存在三种量：自变量、因变量与控制变量。其中自变量是你研究的问题中可能会导致因变量变化的量；因变量是你研究的问题中可能会随着自变量的改变而改变的量；而控制变量是其它可能会影响因变量变化的量。那么如何才能证明B与A无关呢？其实很简单，只要我们在实验中改变B，在控制其它变量不变的同时去观察因变量A有没有变化，如果A没变，那么便可以得出B与A无关。在证伪时，我们首先要找到自变量，即情境中说的假因素，在实验中改变假因素，并控制其它真因素不变，然后观察因变量有没有改变即可，若因变量没有变化则证伪成功。我们用这种方法来证明一下前面提到的情景：在天狗食月事件中，假因素（自变量）是祭天仪式，因变量是天狗食月的现象是否消失，那么试想一下当我们不做任何祭天仪式时，天狗食月的现象也是会消失的，因为真正使得它消失的因素是天体的公转，是不变的。在上述物理实验中，学生认为浮力大小与物体浸在液体中的深度有关，我们只需改变假因素（自变量）---深度，并控制其它影响浮力大小的变量----液体的密度和物体排开液体的体积不变即可，最终观察到浮力的大小并没有发生改变，所以我们就能说浮力大小与物体所处的深度无关。

三、哪些证伪的方法是错误的

有的同学认为证伪的方法有很多种，有的同学认为举反例就能证伪，我们来看看这样看法到底科学不科学。在2016年九年级朝阳区一模试题中有这样一道证伪题“小明同学认为在串联电路中，电阻的个数越多，电路中的电流越小，请你利用2Ω、5Ω、10Ω的电阻各三个证明小明的观点是错误的。”我们先来看一下标答是怎么写的：标答中设计个两个电路来进行对比，一个是两个10Ω的电阻串联，一个是三个2Ω的电阻串联，发现后者电流表的示数反而大于前者的电流表示数。这样作为一个反例就能证明小明的观点错误了。好像很有道理，但是我看看这样的方法真的科学吗？首先，题目中的假因素（自变量）应该是电阻的个数，标答中确实改变了电阻的个数，但是影响电流大小的因素除了可能有电阻的个数，还有电阻阻值的大小，我们应该控制它不变，而标答中的总电阻一次为20Ω一次为6Ω，没有控制变量，因为如果不控制电阻阻值的话我们就说不清楚第二次实验中电流减小了是因为改变了电阻的个数还是改变了电阻的大小，实验中出现了两个变量就说不清楚了。所以我的问题是，一个本身不科学的实验能否作为一个反例来证伪呢？我认为是不能的，就好比我说一个钟表是坏的（假设这个钟本身就坏了，不走了），你能不能用它每天两次准确的时间（一个坏钟一天也有两次时间是准确的）为例来证明我说的话错了呢？很显然这是很荒谬的，所以不科学的案例和实验是不能起到任何证明的作用的。就像如果我要证明考试成绩高与是否去拜佛无关的实验中，就需要两个学习成绩、头脑和努力程度都差不多的学生，一个考前拜佛一个考前不拜佛，然后进行难度相同的一次考试，观察他们的成绩有没有明显的区别。像这样，把所有可能影响因变量的因素都需要尽量控制不变，最后得到的结论才能更有说服力，更加科学。而不是仅仅一个拜佛一个不拜佛来实验。

综上所述，控制变量法是科学实验方法的核心，不管是证伪还是证真都需要严格的用到控制变量法，这样所得到的结果才有科学性，才会更加的令人信服。青少年由于其年龄较小，在面对社会上的一些新闻时往往缺乏甄别能力，所以我们的素质教育，尤其是像物理这样的科学类学科，必须承担起提高青少年科学素养的重任。而科学素养在我看来，一是在面对新的观点时能够独立思考，勇于质疑而不是深信不疑，二是能够正确的使用科学的研究方法来对自己的质疑作出验证，去伪存真，这是一个青少年在走入社会时所必备的基本素养，也是提高全民素质，让伪科学和谣言无法立足的根本。