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  摘要:新课改初中物理教材中增加了许多探究性实验,然而相当一部分教师只重视实验过程和实验结论的得出,而忽视了评估这一探究要素。笔者根据自身的教学实践,以探究实验为例浅谈如何从实验方法、实验操作、实验现象、实验功能等方面引导学生评估,希望对探究实验教学有一些指导和帮助。

 

  关键词:实验  教学  评估

 

  《全日制义务教育物理课程标准(实验稿)》大力倡导探究性教学,因此新课改教材中安排了许多探究实验。笔者发现在实际的探究过程中,相当一部分教师只重视实验过程和实验结论的得出,而忽视了评估环节。致使实验不够完善且严重束缚了学生的批判性思维和创新思维的发展。其实评估就是对探究行为和获取信息的可靠性、科学性从更严密的角度反思的过程,是不可缺少的探究要素。下面以“探究实验”为例谈一下实验教学中如何引导学生评估

 

  一、评估实验方法,优化实验方案

 

  在设计实验的过程中,为了达到实验目的,可有不同的实验方案。由于实验仪器精确度不同或实验方法不同导致实验误差也不同。为了使实验结果更精确,在实验过程中应引导学生评估实验方法,比较每一种方案的优劣,使实验方案达到最优化。例如:在探究“用天平和量筒测盐水密度”的实验中,学生设计了多种实验方案,典型的有如下三种:

 

  方案一:①用天平称出空烧杯的质量m1;②将盐水倒入烧杯中,用天平测出烧杯和盐水的总质量m2;③将烧杯中的盐水全部倒入量筒中,测出盐水的体积V;④求出盐水的密度ρ=m1-m2)/V

 

  方案二:①用天平称出空烧杯的质量m1;②将适量盐水倒入量筒中,测出盐水的V;③将量筒中的盐水全部倒入烧杯中,用天平测出烧杯和盐水的总质量m2;④求出盐水的密度ρ=m1-m2)/V

 

  方案三:①将盐水倒入烧杯中,用天平测出烧杯和盐水的总质量m1;②将部分盐水倒入量筒中,用天平测出烧杯和剩余盐水的总质量m2,同时测出倒出盐水的体积V;③求出盐水的密度ρ=m2-m1)/V

 

  上述三个实验方案测量结果的精确度是不同的,方案一中向量筒中倒盐水不可能将盐水全部倒尽,烧杯内壁要残留一些盐水,使测量的盐水体积偏小,密度偏大;方案二中向烧杯中倒盐水不可能将盐水全部倒尽,量筒内壁要残留一些盐水,使测量的盐水质量偏小,密度偏小;方案三则不存在前两种方案的弊端,测量结果更接近真实值。

 

  二、评估实验操作,提高实验技能

 

  在进行探究实验的过程中,我们发现有的小组实验完成的非常出色,而有的小组由于实验操作技能差,不能成功的完成实验。通过对实验操作细节进行评估,可提高学生实验操作技能,确保实验成功。例如:在探究“定滑轮和动滑轮特点”的实验中,由于滑轮实质是杠杆的变形,我们根据杠杆平衡条件先引导学生理论分析:定滑轮实质是等臂杠杆,因此用定滑轮提升重物,所用的力与物体重大小相等。动滑轮实质是动力臂为阻力臂2倍的杠杆,因此用动滑轮提升重物,可省一半力。然后按照课本实验步骤进行实验、记录数据,在最后分析数据时,并不能得出理论分析的结果。此时可引导学生评估实验的操作过程:研究定滑轮特点时,弹簧测力计的值不仅有提升重物的力而且包含弹簧测力计本身的重,如果将弹簧测力计水平拉动,则不存在上述问题。研究动滑轮特点时,没有考虑到动滑轮重,操作时应先测出动滑轮重,看拉力是不是总重的1/2。特别应指出的是大多数同学没有沿竖直向上方向拉动弹簧测力计,而是斜向上拉动,如果这样的话,动滑轮的动力臂就不是阻力臂的2倍了,得出相应的结论是不可能的。

 

  再如:在探究“摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中,在分析数据时发现各小组实验数据差异较大。此时积极引导学生评估并改进实验操作:实验时弹簧测力计不易保持匀速,运动中的弹簧测力计也不易读数。如果把弹簧测力计用手拉的那端固定在一固定处,人的拉力作用在木块下端的木板上,当拉动下端的木板运动时,上端的木块相对下端的木板发生相对运动,木块受到木板施加的滑动摩擦力。而木块所受到的滑动摩擦力的大小与木板的运动速度并没有关系,只要木块相对木板有发生相对运动,木块所受的即为滑动摩擦力。根据二力平衡可知,弹簧测力计的示数等于木块所受的滑动摩擦力的大小。实验中弹簧测力计是静止的也容易读数,实验误差小。

 

  三、评估实验现象,加深实验认识

 

  在做实验时可能有一些意外的实验现象被学生捕捉到,教师应及时引导学生评估实验现象,加深学生对实验的认识,获取意外的收获,使实验得到深化。例如:在探究“伏安法测小灯泡电功率”的实验中,由于学生不小心把小灯泡玻璃外壳摔坏了,但灯丝没有损坏,于是把这个小灯泡又重新接到了电路中,发现灯丝发红,但灯泡并不发光。针对此现象可引导学生评估:玻璃外壳有什么作用呢?学生纷纷提出各种猜想,比较集中的是:可能与灯丝的电阻有关。接下来让学生自行设计实验验证猜想,结果发现玻璃外壳坏了灯丝电阻将显著减小。最后讨论总结出:灯泡外壳破碎,由于散热使灯丝温度降低,电阻变小,达不到白炽状态而无法发光,所以玻璃外壳的作用是减少散热提高灯丝温度。

 

  再如:在探究“水的沸腾”的实验中,学生都观察到水沸腾时气泡由小变大,但有的观察仔细的同学提出,水沸腾前气泡由大变小,这是什么缘故呢?此时教师可让学生重新做一下沸腾实验,仔细观察实验现象并用温度计测一下不同水层的温度,然后分析其中的原因:水在沸腾前,上层水温度低,下层水中的气泡内空气压强小且在上升过程中泡内水蒸汽温度降低凝结,压强又变小,气泡内压小于外压,故气泡由大变小。沸腾时,各层水温度趋于一致,气泡在上升过程中,内部的水蒸汽达到饱和,内压大于外压,故气泡由小变大。这样加深了学生对沸腾过程的理解和认识。

 

  四、评估实验功能,拓展思维空间

 

  为了达到某一实验目的,我们都设计相应的实验来进行。如果我们用逆向思维来思考,是不是同一实验可以达到多个实验目的,使实验潜能得到最大限度的发挥,同时也拓展了学生的思维空间。例如:探究“用电压表和电流表测小灯泡电阻”的实验,实验中需测出小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流,然后利用公式R=UI求出电阻,最后取多次测量的平均值。但根据公式P=UI,上述实验测出来的物理量也可测小灯泡的电功率,只不过应调节变阻器使小灯泡两端电压低于额定电压、等于额定电压、高于额定电压,测量结果不取多次测量的平均值。细心的同学不知是否还发现,每次求出的小灯泡的电阻值是不同的,且小灯泡越亮电阻值越大。这说明小灯泡电阻与温度有关,温度越高,电阻越大,可见此实验还可研究电阻与温度的关系,真可谓一举三得。

 

  综上所述,在实验教学中积极引导学生评估,能极大地提高学生的探究能力,对于深化实验、完善实验、拓展实验有着重要作用。今后我们将更加努力地创新实验教学,为物理教学改革贡献自己的一份微薄之力。

    
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