引导学生评估物理实验方案初探

江耀基

(江西省安福中学，江西 吉安 343200)

引导学生评估物理实验方案初探

江耀基

(江西省安福中学，江西 吉安 343200)

实验方案是进行实验探究的依据，实验方案的优劣直接影响着实验探究结果的可靠性和科学性.引导学生对实验方案进行评估，有利于优化探究实验方案，有利于学生养成严谨的科学态度.

中学物理；实验方案；评估

1 引言

评估是科学探究的七个要素之一，评估实验方案只是对探究实验中诸多评估中的一种形式，其内容就是对设计的实验方案和方案中选择的实验器材进行评价，即实验方案好不好，有什么地方需要进行改进，改进后的实验方案有什么优点，实验方案中的器材能否满足实验要求等.学生通过评估、优化实验方案，有利于学生养成严谨的科学态度，有利于将实验探究的过程引入到更深的层次，更有利于促进实验整体教学目标的落实.可见，评估在实验教学中有着不可低估的作用.那么，我们该如何引导学生评估实验方案？笔者通过三个实验案例进行剖析，供大家参考.

2 评估实验方案的合理性

对实验方案是否合理进行评估，就是对设计的实验方案的可行性、操作的安全性(包括人身和仪器安全)、操作步骤的合理性、收集数据后得出的结论是否具有普遍性等方面进行评估.

案例1：在探究“电流与电压关系”的实验中，同学们进行了交流与合作．如图1所示，同学们在交流中提出甲、乙两个探究思路，请对这两个探究思路进行评估．

图1

根据上述交流中提出甲、乙两个探究思路，学生很容易设计出对应的甲、乙两个电路图(如图2).

图2

评估：从设计的两个电路图来看，似乎都可行，但仔细分析，图2乙中的电路相对甲中的电路更加合理，理由如下：

(1) 从操作方面评估，甲电路虽简单，但需要改变电池个数，拆装电路、操作都不方便；乙电路则不需要拆装电路，只需要改变滑动变阻器的滑片位置，操作十分简便.

(2) 从安全方面评估，甲电路中电压成倍数变化，每增加一个电池，电源电压增大1.5V，很容易烧坏电源或电流表；乙电路有滑动变阻器，不仅能通过移动滑片改变定值电阻两端的电压，还能起到保护电路的作用.

(3) 从收集数据方面评估，甲电路中电流、电压值不能连续变化，得出的结论具有特殊性；乙电路中电流、电压值可连续变化，得出结论具有普遍性.

通过上述比较我们很容易看出，设计一个合理的实验方案一定要从可行、安全、可操作性、合理性等方面进行综合考虑.

3 评估改进后的实验方案

实验中，经精心设计的一个实验方案看似完美，但在实际操作过程中有时又很难做到，此时就必须对实验方案进行改进；在选择实验器材上没有注意规格相同，会导致得出的实验结论具有偶然性，而不具有普遍性，这也需要对实验方案进行改进.所以对改进后的实验方案进行评估，其内容就是客观评价改进前的实验方案有什么不足，改进后实验方案好在什么地方.

案例2：在探究“影响滑动摩擦力大小的因素”实验中，小明设计了如图3甲所示的实验装置.小瑞将小明的实验装置改进为如图3乙所示的装置，将弹簧测力计一端固定，另一端钩住木块，木块下面是一长木板，实验时拉着长木板沿水平面向右运动，她认为这样能更好地完成实验.

图3

评估：(1) 小明设计的实验装置甲的不足之处何在？

(2) 小瑞改进后的装置乙为什么能更好地完成任务？

小明利用装置甲探究影响滑动摩擦力大小的因素，通过实验操作后不难发现，其实验装置的不足之处是由于弹簧具有伸缩性，实验时很难用弹簧测力计拉着木块在木板上做匀速直线运动，这样会导致弹簧测力计的示数不稳定，也不方便读数.

小瑞改进后的实验装置乙克服了这个不足之处，因为当用力拉长木板时，由于弹簧测力计的一端是固定的，所以无论怎样拉动长木板，弹簧测力计的示数始终相对稳定，由二力平衡知识可知，弹簧测力计的示数均等于木块受到的摩擦力的大小，便于读数.

可见改进后的实验方案有两个好处：一是可以使实验更加容易操作，二得到的实验数据更加准确.

4 评估实验器材选择是否合理

对器材选择是否合理进行评估，主要从探究实验方案中所选择的器材是否合理、能否利用这些供选的器材完成探究实验任务等方面进行评估.

案例3：在估测大气压值的实验中，李明实验小组选择的实验器材有光滑玻璃板，面积为5cm2的塑料吸盘，量程为0～5N的弹簧测力计、水等.他们讨论后设计了如下实验方案：

(1) 将蘸水的塑料吸盘按在玻璃板上，挤出里面的空气(如图4)；

图4

(2) 用弹簧测力计将吸盘挂钩缓慢往上拉，直到吸盘脱离板面；

(3) 记录刚刚拉脱时弹簧测力计的读数，这就是此时大气对吸盘的压力；

(4) 再设法量出吸盘与水平板面的接触面积，然后估算出大气压.

你认为李明实验小组能顺利完成实验测量吗？请你对他们所选的实验器材的合理性进行评估.

可见，选用合理的实验器材是保证顺利完成实验的前提，如果实验器材选择不合理，即使设计的实验方案看似科学、合理，也无法完成实验探究任务.

[1]李宽迎.中考物理实验方案评估类试题例析[J].中学物理教学参考,2009，(1).

[2]陈宝义.中考实验评估试题解答赏析[J].数理化学习(初中版)，2014,(1).