例說初中物理實(shí)驗(yàn)探究中的交流、評(píng)估的作用

黃洪 何小燕

科學(xué)探究的形式多種多樣，其中的實(shí)驗(yàn)探究是初中物理教學(xué)中的一個(gè)重要的形式。實(shí)驗(yàn)探究中包含科學(xué)探究的各個(gè)要素。其中的提出問題、猜想與假設(shè)、制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集數(shù)據(jù)、分析與論證、合作等要素，在現(xiàn)今的初中物理課堂教與學(xué)中都有很好的實(shí)施，但由于課時(shí)和大部分教師自身駕馭課堂能力等諸多因素的原因，本應(yīng)貫穿在制定計(jì)劃和得出結(jié)論之后探究過程之中的交流、評(píng)估卻大部分被師生忽略。而實(shí)際上實(shí)驗(yàn)探究過程中的交流、評(píng)估對(duì)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神恰恰起著很重要的作用，能讓學(xué)生在交流、評(píng)估中通過話語溝通、分享、傾聽，反思，相互啟發(fā)、相互補(bǔ)充，從而發(fā)展學(xué)生的批判精神、創(chuàng)新精神和養(yǎng)成實(shí)事求是、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，是科學(xué)探究的精髓所在，是最不應(yīng)該被忽視的因素。下面，通過課堂教學(xué)中實(shí)驗(yàn)探究的兩個(gè)實(shí)例來進(jìn)行簡要說明。

例如《探究電阻上的電流與兩端電壓的關(guān)系》一課中，在學(xué)生根據(jù)演示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象后，做出電流可能跟導(dǎo)體兩端的電壓、導(dǎo)體的電阻兩個(gè)因素有關(guān)的猜想后，小組討論并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路圖，結(jié)果在交流展示時(shí)，出現(xiàn)了兩種情況（如下圖）。

大部分的學(xué)生設(shè)計(jì)的是圖1，少部分的學(xué)生設(shè)計(jì)的是圖2。老師把這兩種情況投影在屏幕上，請(qǐng)同學(xué)們各自說出設(shè)計(jì)的理由，并討論評(píng)估哪種方案更可行。設(shè)計(jì)如圖1的同學(xué)說：我們這種設(shè)計(jì)方案簡單直接，也能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。另一組同學(xué)就反駁說：這樣只能測一組數(shù)據(jù)，無法改變電壓，怎么能看出通過導(dǎo)體的電流與電壓成什么關(guān)系？前面一組的支持者說：我們可以通過成倍的加電池的個(gè)數(shù)來改變電壓。有的同學(xué)說：改變電池的個(gè)數(shù)的方法是可行，但需要多次拆裝電路，多麻煩。還有電阻上的電壓的數(shù)值會(huì)不會(huì)不是整數(shù)，不好讀數(shù)，誤差就大了？哪有用滑動(dòng)變阻器來改變導(dǎo)體兩端的電壓更方便、簡捷，更容易控制電壓的數(shù)值，而且還可以保護(hù)電路。同學(xué)們各抒己見，經(jīng)過交流、思考、討論師生最終選定如圖2的電路連接方案來完成實(shí)驗(yàn)。

上面的案例中如果教師擔(dān)心時(shí)間不夠，完不成教學(xué)任務(wù)，直接給出正確的電路圖，就不會(huì)讓學(xué)生經(jīng)歷交流、評(píng)估的過程，通過傾聽他人的設(shè)計(jì)方案，積極思考，批判的接受，發(fā)現(xiàn)兩種方案的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，在評(píng)估和改進(jìn)方案的過程中發(fā)現(xiàn)新的問題，嘗試改進(jìn)探究方案，從而使學(xué)生在這些具體的評(píng)估活動(dòng)中獲得體驗(yàn)，增長知識(shí)，提高相關(guān)技能。所以，在實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)中，教師應(yīng)從分意識(shí)到交流評(píng)估對(duì)科學(xué)探究的意義，盡可能提供時(shí)間和空間，讓學(xué)生通過小組交流或全班交流的方式，讓學(xué)生展露思維過程，讓學(xué)生在傾聽反思中，關(guān)注到探究方案中沒有考慮到的問題，獲得新的發(fā)現(xiàn)，嘗試改進(jìn)、優(yōu)化探究方案，發(fā)展學(xué)生的批判性思維，形成對(duì)評(píng)估的正確認(rèn)識(shí)。

有評(píng)估探究過程的意識(shí)，除上面所說的優(yōu)化探究方案、發(fā)現(xiàn)新的問題等所說的作用外還表現(xiàn)在思考探究結(jié)果是否會(huì)和探究者原有的知識(shí)相矛盾？探究結(jié)果是否會(huì)和日常的生活經(jīng)驗(yàn)、現(xiàn)象相沖突？能注意到假設(shè)與探究結(jié)果間的差異等方面。

例如在探究《摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)》一課中，在經(jīng)歷了提出問題、猜想假設(shè)、設(shè)計(jì)方案、實(shí)驗(yàn)探究后，教師引導(dǎo)學(xué)生各小組派一位代表交流根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、討論得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是什么？與開始猜想的結(jié)論是否相符？

一組學(xué)生說：我們小組的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是滑動(dòng)摩擦力的大小與壓力的大小、接觸面的粗糙程度有關(guān)，與接觸面積無關(guān)。跟我們開始猜想的結(jié)果是一致的。

另一組學(xué)生說：我們的結(jié)論和第一小組的相同，也是滑動(dòng)摩擦力的大小與壓力的大小有關(guān)，壓力越大摩擦力就越大；與接觸面的粗糙程度有關(guān)，接觸面越粗糙摩擦力越大；與接觸面積無關(guān)。只不過我們開始猜想接觸面積越大，摩擦力就越大，與接觸面積有關(guān)，現(xiàn)在證明此猜想是錯(cuò)誤的。

還有一組學(xué)生說：老師，我們組的結(jié)論是還與接觸面積有關(guān)，跟我們開始猜想的一致。

老師并沒有直接批評(píng)其結(jié)論是錯(cuò)誤的，而是首先肯定了學(xué)生這種實(shí)事求是的態(tài)度，尊重實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的做法，并給了學(xué)生一個(gè)說出原因的機(jī)會(huì)。讓學(xué)生到講臺(tái)前展示是如何探究的？生到前面展示：把長方體木塊分別平放和側(cè)放用彈簧秤拉著在毛巾上運(yùn)動(dòng)。實(shí)際拉著運(yùn)動(dòng)的過程中毛巾由于沒拉平而產(chǎn)生了堆積，因此出現(xiàn)彈簧秤的讀數(shù)不相同情況。教師引導(dǎo)其他學(xué)生：同學(xué)們注意觀察了沒有，他得出不相同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果原因在哪？

一個(gè)學(xué)生說：他用彈簧秤拉著運(yùn)動(dòng)的時(shí)候兩次毛巾的拉緊程度不一樣，第二次都推成塊了。另一個(gè)學(xué)生說：他沒有控制變量。

教師又引導(dǎo)該學(xué)生反思：你現(xiàn)在知道為什么你得出的結(jié)論和大家不一樣的原因了？兩次毛巾的拉緊程度不一樣意味著什么？

該學(xué)生認(rèn)真思考一會(huì)意識(shí)到：兩次的粗糙程度不一樣了。

教師：很對(duì)。你們探究的失誤讓我們大家真正的知道了當(dāng)一個(gè)物理量與多個(gè)因素有關(guān)時(shí)，控制變量的重要性，謝謝你！其他組沒出現(xiàn)這種情況嗎？

學(xué)生：我們不是用毛巾做的，我們是用長木板做的，就不會(huì)出現(xiàn)堆在一起的情況了。

教師總結(jié)：看來正確的實(shí)驗(yàn)方法很重要，正確地選取實(shí)驗(yàn)器材也有助于我們實(shí)驗(yàn)的成功?！?/p>

從上例中我們可以看出，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論的交流與評(píng)估，讓學(xué)生注意假設(shè)與探究結(jié)果之間的關(guān)系，可能證實(shí)（假設(shè)與結(jié)果相吻合），也可能證偽（假設(shè)與結(jié)果不吻合）。而證偽恰恰是發(fā)現(xiàn)問題與提出問題的前奏，讓人注意到探究過程中的未解決的矛盾，導(dǎo)致更有意義的探究。上例中如果沒有交流評(píng)估的過程，也就不會(huì)讓學(xué)生注意到探究結(jié)果與假設(shè)之間的差異，也就不會(huì)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，只會(huì)讓學(xué)生順從正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，學(xué)生可能心中一直有一個(gè)結(jié)打不開，發(fā)現(xiàn)不了自己探究過程的失誤所在，糾正不了已形成的錯(cuò)誤的前概念。而其他同學(xué)也不會(huì)從中再次領(lǐng)悟到實(shí)驗(yàn)探究方法（控制變量法）的重要性，從而吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，選取最佳的實(shí)驗(yàn)器材和方案。也就不會(huì)讓學(xué)生有對(duì)實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的評(píng)估的意識(shí)，認(rèn)識(shí)不到科學(xué)探究的方法是多么關(guān)鍵，不知道實(shí)事求是的科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度是多么重要。更談不上提高其科學(xué)探究的能力和科學(xué)素質(zhì)。