如何引導(dǎo)學(xué)生評估實驗結(jié)論的合理性

江耀基

評估是科學(xué)探究過程七個環(huán)節(jié)中不可缺少的一個環(huán)節(jié).評估的內(nèi)容很多，有評估實驗方案的，也有評估實驗方法的，而評估實驗結(jié)論的合理性也是評估環(huán)節(jié)中的重要內(nèi)容之一.本文結(jié)合案例從三個方面談?wù)勅绾我龑?dǎo)學(xué)生評估實驗結(jié)論的合理性.1從控制變量法的應(yīng)用中評估實驗結(jié)論的合理性

控制變量法是初中物理實驗探究中應(yīng)用最多的一種科學(xué)研究方法，在用控制變量法進行的探究實驗中，若沒有應(yīng)用這種科學(xué)研究方法，那么得出的實驗結(jié)論一定不合理，所以評估有關(guān)由控制變量法進行的實驗探究中得出結(jié)論是否合理，關(guān)鍵是看實驗中有沒有貫徹控制變量法的思想.

案例1探究壓力的作用效果與哪些因素有關(guān).

進行實驗如圖1所示，小明同學(xué)利用A、B兩物體、砝碼、海綿等器材探究“壓力的作用效果與什么因素有關(guān)”的實驗.

（1）比較（a）、（b）兩圖所示實驗，能夠得到的結(jié)論是什么？

（2）比較（a）、（c）兩圖所示實驗，能夠得到的結(jié)論是什么？

評估小明同學(xué)實驗時將物體B沿豎直方向切成大小不同的兩塊，如圖2所示.他發(fā)現(xiàn)它們對泡沫的壓力作用效果相同，由此他得出的結(jié)論是：壓力作用效果與受力面積無關(guān).你認(rèn)為他得出的實驗結(jié)論是否合理，原因是什么？

分析觀察（a）、（c）兩圖所示的實驗可知，控制受力面積一定，改變壓力，所以得到的實驗結(jié)論是：受力面積一定時，壓力越大，壓力的作用效果越明顯；同理比較（a）、（c）兩圖所示的實驗得到的實驗結(jié)論：壓力一定時，受力面積越小，壓力的作用效果越明顯.

小明實驗時將物體B沿豎直方向切成大小不同的兩塊，如圖2所示.他發(fā)現(xiàn)它們對海綿的壓力作用效果相同，由此他得出的結(jié)論是：壓力作用效果與受力面積無關(guān).表面上看結(jié)論似乎合理.

合理，主要評估收集的實驗數(shù)據(jù)是否真實、有效，而且收集的實驗數(shù)據(jù)是一組還是多組.

案例2探究杠桿的平衡條件實驗猜想與假設(shè)（1）小江同學(xué)猜想杠桿的平衡條件可能是“動力+動力臂=阻力+阻力臂”；（2）小麗同學(xué)猜想杠桿的平衡條件可能是“動力×動力臂=阻力×阻力臂”.

設(shè)計與進行實驗小江和小麗分別利用如圖3所示的實驗裝置進行實驗.實驗獲得的數(shù)據(jù)如表1所示.

分析與論證分析表格中的實驗數(shù)據(jù)，小江得出的實驗是：動力+動力臂=阻力+阻力臂；小麗得出的實驗結(jié)論是：動力×動力臂=阻力×阻力臂.

評估你認(rèn)為她們得出的實驗結(jié)論是否合理，原因是什么？

分析根據(jù)表1的數(shù)據(jù)可知，小江和小麗的結(jié)論看似都正確，但是正確實驗結(jié)論得出是建立在多次實驗測量的基礎(chǔ)上，要根據(jù)多組實驗數(shù)據(jù)得出.從上述實驗中可以看出，兩位學(xué)生都只是進行一次實驗測量，得出一組實驗數(shù)據(jù)，然后就根據(jù)這組實驗數(shù)據(jù)得出實驗結(jié)論，很顯然這樣的實驗結(jié)論只具有偶然性，不具有普遍性，顯然是不合理的.

在物理實驗中，大多數(shù)實驗都需要進行多次測量才能得出正確結(jié)論.多次測量有兩個目的：一是為了減小誤差，如測量長度、測量定值電阻的阻值等；二是尋找物理規(guī)律，如探究串、并聯(lián)電路中的電流、電壓特點，探究杠桿平衡條件，探究平面鏡、凸透鏡成像特點等；所以如果僅依據(jù)一組實驗數(shù)據(jù)得出的實驗結(jié)論，必然具有偶然性、特殊性，不具有普遍性，其結(jié)論一定不合理.

3從選擇的實驗器材的特殊性中評估得出實驗結(jié)論的合理性

實驗器材是為順利開展探究實驗做準(zhǔn)備的，選擇什么樣的實驗器材直接決定了能得出什么樣的實驗數(shù)據(jù)，從而間接地決定能得出什么的實驗結(jié)論，所以評估實驗結(jié)論是否合理，也要考慮評估選擇的實驗器材是具有普遍性還是具有特殊性.

案例3付杰和文俊同學(xué)想探究并聯(lián)電路電流規(guī)律

猜想與假設(shè)并聯(lián)電路干路中的電流等于各支路電流之和，且各支路中的電流相等.

設(shè)計實驗與制定計劃付杰和文俊同學(xué)分別從實驗室選取了電流表3塊，燈泡2只，開關(guān)1個，滑動變阻器1個，干電池，導(dǎo)線若干.

進行實驗與收集證據(jù)

他們根據(jù)電路圖（圖4）連接好實驗電路，連接過程中，開關(guān)斷開；檢查電路無誤后，開始實驗，正確讀出電流表示數(shù)如表1所示.

評估上述實驗結(jié)論是否合理，為什么？

分析單從表格中的實驗數(shù)據(jù)來看，結(jié)論表面看似合理，但實質(zhì)上又真的不合理.表格中的實驗數(shù)據(jù)表明，他們雖然通過改變電路中滑動變阻器的滑片的位置實現(xiàn)了多次測量，測得了多組實驗數(shù)據(jù)，表面上符合實驗數(shù)據(jù)的普遍性的要求.但細心的同學(xué)就會發(fā)現(xiàn)，他們的每組實驗數(shù)據(jù)中，各支路中的電流始終是相等的，究其原因只有一個，那就是他們選擇燈泡的功率是相同的，他們并沒有換用功率不同的燈泡進行實驗，由于選擇實驗器材具有特殊性，才會導(dǎo)致測得的實驗數(shù)據(jù)也具有這樣的特殊性，所以根據(jù)這樣的特殊實驗數(shù)據(jù)得出的實驗結(jié)論一定也具有特殊性，而不具普遍性，這樣的實驗結(jié)論是不合理的，也是不可取的.

實驗器材是進行實驗探究的基礎(chǔ)，所以在實驗之前就要充分考慮選擇的實驗器材有沒有特殊性，具不具有普遍性的問題，為了使測得的實驗數(shù)據(jù)更具有普遍性，避免偶然性，實驗中我們既要選擇功率相同的器材進行探究，又要選擇功率不同的器材進行探究，只有這樣，測出的實驗數(shù)據(jù)才真正具有普遍性，避免了偶然性，得出的實驗結(jié)論才真正合理.