如何引导学生评估实验结论的合理性

江耀基

评估是科学探究过程七个环节中不可缺少的一个环节.评估的内容很多，有评估实验方案的，也有评估实验方法的，而评估实验结论的合理性也是评估环节中的重要内容之一.本文结合案例从三个方面谈谈如何引导学生评估实验结论的合理性.1从控制变量法的应用中评估实验结论的合理性

控制变量法是初中物理实验探究中应用最多的一种科学研究方法，在用控制变量法进行的探究实验中，若没有应用这种科学研究方法，那么得出的实验结论一定不合理，所以评估有关由控制变量法进行的实验探究中得出结论是否合理，关键是看实验中有没有贯彻控制变量法的思想.

案例1探究压力的作用效果与哪些因素有关.

进行实验如图1所示，小明同学利用A、B两物体、砝码、海绵等器材探究“压力的作用效果与什么因素有关”的实验.

（1）比较（a）、（b）两图所示实验，能够得到的结论是什么？

（2）比较（a）、（c）两图所示实验，能够得到的结论是什么？

评估小明同学实验时将物体B沿竖直方向切成大小不同的两块，如图2所示.他发现它们对泡沫的压力作用效果相同，由此他得出的结论是：压力作用效果与受力面积无关.你认为他得出的实验结论是否合理，原因是什么？

分析观察（a）、（c）两图所示的实验可知，控制受力面积一定，改变压力，所以得到的实验结论是：受力面积一定时，压力越大，压力的作用效果越明显；同理比较（a）、（c）两图所示的实验得到的实验结论：压力一定时，受力面积越小，压力的作用效果越明显.

小明实验时将物体B沿竖直方向切成大小不同的两块，如图2所示.他发现它们对海绵的压力作用效果相同，由此他得出的结论是：压力作用效果与受力面积无关.表面上看结论似乎合理.

合理，主要评估收集的实验数据是否真实、有效，而且收集的实验数据是一组还是多组.

案例2探究杠杆的平衡条件实验猜想与假设（1）小江同學猜想杠杆的平衡条件可能是“动力+动力臂=阻力+阻力臂”；（2）小丽同学猜想杠杆的平衡条件可能是“动力×动力臂=阻力×阻力臂”.

设计与进行实验小江和小丽分别利用如图3所示的实验装置进行实验.实验获得的数据如表1所示.

分析与论证分析表格中的实验数据，小江得出的实验是：动力+动力臂=阻力+阻力臂；小丽得出的实验结论是：动力×动力臂=阻力×阻力臂.

评估你认为她们得出的实验结论是否合理，原因是什么？

分析根据表1的数据可知，小江和小丽的结论看似都正确，但是正确实验结论得出是建立在多次实验测量的基础上，要根据多组实验数据得出.从上述实验中可以看出，两位学生都只是进行一次实验测量，得出一组实验数据，然后就根据这组实验数据得出实验结论，很显然这样的实验结论只具有偶然性，不具有普遍性，显然是不合理的.

在物理实验中，大多数实验都需要进行多次测量才能得出正确结论.多次测量有两个目的：一是为了减小误差，如测量长度、测量定值电阻的阻值等；二是寻找物理规律，如探究串、并联电路中的电流、电压特点，探究杠杆平衡条件，探究平面镜、凸透镜成像特点等；所以如果仅依据一组实验数据得出的实验结论，必然具有偶然性、特殊性，不具有普遍性，其结论一定不合理.

3从选择的实验器材的特殊性中评估得出实验结论的合理性

实验器材是为顺利开展探究实验做准备的，选择什么样的实验器材直接决定了能得出什么样的实验数据，从而间接地决定能得出什么的实验结论，所以评估实验结论是否合理，也要考虑评估选择的实验器材是具有普遍性还是具有特殊性.

案例3付杰和文俊同学想探究并联电路电流规律

猜想与假设并联电路干路中的电流等于各支路电流之和，且各支路中的电流相等.

设计实验与制定计划付杰和文俊同学分别从实验室选取了电流表3块，灯泡2只，开关1个，滑动变阻器1个，干电池，导线若干.

进行实验与收集证据

他们根据电路图（图4）连接好实验电路，连接过程中，开关断开；检查电路无误后，开始实验，正确读出电流表示数如表1所示.

评估上述实验结论是否合理，为什么？

分析单从表格中的实验数据来看，结论表面看似合理，但实质上又真的不合理.表格中的实验数据表明，他们虽然通过改变电路中滑动变阻器的滑片的位置实现了多次测量，测得了多组实验数据，表面上符合实验数据的普遍性的要求.但细心的同学就会发现，他们的每组实验数据中，各支路中的电流始终是相等的，究其原因只有一个，那就是他们选择灯泡的功率是相同的，他们并没有换用功率不同的灯泡进行实验，由于选择实验器材具有特殊性，才会导致测得的实验数据也具有这样的特殊性，所以根据这样的特殊实验数据得出的实验结论一定也具有特殊性，而不具普遍性，这样的实验结论是不合理的，也是不可取的.

实验器材是进行实验探究的基础，所以在实验之前就要充分考虑选择的实验器材有没有特殊性，具不具有普遍性的问题，为了使测得的实验数据更具有普遍性，避免偶然性，实验中我们既要选择功率相同的器材进行探究，又要选择功率不同的器材进行探究，只有这样，测出的实验数据才真正具有普遍性，避免了偶然性，得出的实验结论才真正合理.