物理科学探究中应注重培养学生的分析评估能力
欧丽华
自然科学倡导探究式学习，目的就是要培养学生的自主学习能力.科学探究学习过程包括以下几个步骤：发现并提出问题、做出猜想和假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集数据、分析与论证、评估、交流与合作、得出结论.评估的实质是对探究过程的反思，针对科学探究中所存在的问题、通过评估获得发现和改进等.学会评估能够帮助学生用批判式的眼光看待问题，不人云亦云.教师要以多种形式引导学生养成对探究的过程和探究结果有评估的意识.在初中物理科学探究的各环节教学中，让学生适时进行评估就显得格外重要.
1 探究问题的价值性和可探究性
评估所提出的问题是否透过现象看问题的本质，是否有价值和可探究性.
例1 将几个篮球从高处落下，篮球反弹的高度可能不同，针对这一现象，同学们提出如下几个问题，其中比较有价值并可探究的是
A.篮球为什么会反弹？
B.篮球反弹的高度与球的弹性有关.
C.篮球反弹的高度与下落的高度有关吗？
D.篮球反弹的高度与自由释放的高度、篮球材质、地面材料有关吗？
解析 A的问题太笼统，B是猜想不是问题，C问题太狭隘，生活经验告诉我们球反弹的高度和接触面的材料及篮球本身等有关系，D问题比较全面，并为后面的猜想明确了方向和探究方法.所以应选D.
2 评估猜想的合理性
全面合理的猜想结果是学生制定计划的前提依据，是学生探究实验的目的和方向，是确定实验方法的基础.在教学中教师既要重视让学生对研究问题进行大胆的猜想，同时又要引导学生对提出的猜想的合理性进行评估.例如在探究液体压强的影响因素的实验中，学生可能会猜想到液体压强与液体的深度、密度、体积、重力、质量甚至容器的形状有关，此时教师要及时引导学生排除一些重复性或明显不合理的猜想.比如这里的液体体积、重力、质量就是重复性的猜想，因为在其他条件相同时体积大的质量大，重力也大，三者可以合并为一个猜想.再比如液体压强是否与容器的形状有关，学生还提出了他们的依据：同样的液体倒入口径不同的容器中，容器底部受到的压强不同.此时应引导学生明白容器口径不同导致了液体的深度不同，如要探究与容器的形状的关系，只能改变容器的形状，但液体的深度、容器的口径等都不能改变.
3 制定计划与设计实验
评估是否较好应用了控制变量法、器材的选择能否满足实验的要求、实验方案是否具有可操作性，设计数据的表格是否恰当、完整等.
例2 在探究电流与电压、电阻的关系的实验时，老师准备了如下分组实验器材：两节干电池、定值电阻四个（5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω）、滑动变阻器A“10 Ω、1 A ” B “30 Ω、 1 A”、电流表、电压表各一只、开关、导线若干.
在探究电流与电压时，小明连接了图1所示的电路，认为只要控制定值电阻阻值不变，改变电池节数就能改变电压了，测出不同电压下的电流就可以了.小亮认为小明设计的电路不妥，应该再串联一个滑动变阻器，不用换电源只要移动滑动变阻器滑片就可以改变电阻两端的电压了.同学们觉得谁的方案更合理，为什么？
分析 这是一道实验方案的评估题.两个方案从原理的角度都是不错的，都是控制定值电阻阻值不变改变定值电阻两端的电压，进而测出不同电压时的电流.但小明的方案每次都要更换电池，操作不便，且如果只有两节电池就只能做两组数据，而要得出电流与电压的关系至少要三次实验以上，因此小亮的方案更科学，移动滑片操作方便并可多次实验.
4 进行实验与收集数据
评估实验操作是否有错误及如何减小误差、改进的方案等.
例3 在探究滑动摩擦力大小的影响因素实验中，实验器材有木块、弹簧测力计、长木板、长玻璃、棉布、毛巾等.
（1）学生甲采用如图2所示的方式匀速拉动木块测量木块与长木板之间的摩擦力，他的操作正确吗？
分析 错误.初中阶段木块的摩擦力是利用二力平衡的原理间接获得的，所以弹簧测力计拉力必须水平匀速拉动时拉力才等于摩擦力.
（2）改正错误后再采用图3所示的装置测量木块与长木板之间的摩擦力时，发现弹簧测力计的示数时大时小，不易稳定，[JP2]不好读数.这是为什么？你有改进的方案吗？
分析 学生在用图3的常规方法测量摩擦力时，教师应适时引导学生发现实验的较难操作之处：很难保持木块做匀速直线运动并且弹簧测力计在运动时不易读数.而用图4的实验装置测量木块与长木板之间的摩擦力就能克服以上的不足，它的优点是：无论长木板是否做匀速直线运动，木块、测力计都处于静止状态，容易读数.但应在学习了二力平衡后方可理解图4测量摩擦力的原理.
5 分析与论证、得出结论
评估所得到的实验数据是否合理、分析数据的方法是否恰当、所得到的实验结论是否具有普遍性.
例 表1是某同学测量额定电压是2.5 V小灯泡电 功率时设计的表格以及测量和处理的数据，他得出的结论为：小灯泡额定电功率0.588 W.
分析 这一题是数据处理的不当，此实验测出小灯泡在不同电压下的电功率.
当U实=U额时，I实=I额，P实=P额；
当U实
所以由第二次实验可知，小灯泡额定电功率0.625 W.表格中最后一列平均功率没有意义，应该去掉.
培养学生的评估能力可贯穿在科学探究的各个环节中，教师应在物理学习活动中有意识地对学生进行适时引导、训练，并初步建立一套有利于学生能够积极正确评价自己学习活动的模式，为学生的终身学习打好基础.
自然科学倡导探究式学习，目的就是要培养学生的自主学习能力.科学探究学习过程包括以下几个步骤：发现并提出问题、做出猜想和假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集数据、分析与论证、评估、交流与合作、得出结论.评估的实质是对探究过程的反思，针对科学探究中所存在的问题、通过评估获得发现和改进等.学会评估能够帮助学生用批判式的眼光看待问题，不人云亦云.教师要以多种形式引导学生养成对探究的过程和探究结果有评估的意识.在初中物理科学探究的各环节教学中，让学生适时进行评估就显得格外重要.
1 探究问题的价值性和可探究性
评估所提出的问题是否透过现象看问题的本质，是否有价值和可探究性.
例1 将几个篮球从高处落下，篮球反弹的高度可能不同，针对这一现象，同学们提出如下几个问题，其中比较有价值并可探究的是
A.篮球为什么会反弹？
B.篮球反弹的高度与球的弹性有关.
C.篮球反弹的高度与下落的高度有关吗？
D.篮球反弹的高度与自由释放的高度、篮球材质、地面材料有关吗？
解析 A的问题太笼统，B是猜想不是问题，C问题太狭隘，生活经验告诉我们球反弹的高度和接触面的材料及篮球本身等有关系，D问题比较全面，并为后面的猜想明确了方向和探究方法.所以应选D.
2 评估猜想的合理性
全面合理的猜想结果是学生制定计划的前提依据，是学生探究实验的目的和方向，是确定实验方法的基础.在教学中教师既要重视让学生对研究问题进行大胆的猜想，同时又要引导学生对提出的猜想的合理性进行评估.例如在探究液体压强的影响因素的实验中，学生可能会猜想到液体压强与液体的深度、密度、体积、重力、质量甚至容器的形状有关，此时教师要及时引导学生排除一些重复性或明显不合理的猜想.比如这里的液体体积、重力、质量就是重复性的猜想，因为在其他条件相同时体积大的质量大，重力也大，三者可以合并为一个猜想.再比如液体压强是否与容器的形状有关，学生还提出了他们的依据：同样的液体倒入口径不同的容器中，容器底部受到的压强不同.此时应引导学生明白容器口径不同导致了液体的深度不同，如要探究与容器的形状的关系，只能改变容器的形状，但液体的深度、容器的口径等都不能改变.
3 制定计划与设计实验
评估是否较好应用了控制变量法、器材的选择能否满足实验的要求、实验方案是否具有可操作性，设计数据的表格是否恰当、完整等.
例2 在探究电流与电压、电阻的关系的实验时，老师准备了如下分组实验器材：两节干电池、定值电阻四个（5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω）、滑动变阻器A“10 Ω、1 A ” B “30 Ω、 1 A”、电流表、电压表各一只、开关、导线若干.
在探究电流与电压时，小明连接了图1所示的电路，认为只要控制定值电阻阻值不变，改变电池节数就能改变电压了，测出不同电压下的电流就可以了.小亮认为小明设计的电路不妥，应该再串联一个滑动变阻器，不用换电源只要移动滑动变阻器滑片就可以改变电阻两端的电压了.同学们觉得谁的方案更合理，为什么？
分析 这是一道实验方案的评估题.两个方案从原理的角度都是不错的，都是控制定值电阻阻值不变改变定值电阻两端的电压，进而测出不同电压时的电流.但小明的方案每次都要更换电池，操作不便，且如果只有两节电池就只能做两组数据，而要得出电流与电压的关系至少要三次实验以上，因此小亮的方案更科学，移动滑片操作方便并可多次实验.
4 进行实验与收集数据
评估实验操作是否有错误及如何减小误差、改进的方案等.
例3 在探究滑动摩擦力大小的影响因素实验中，实验器材有木块、弹簧测力计、长木板、长玻璃、棉布、毛巾等.
（1）学生甲采用如图2所示的方式匀速拉动木块测量木块与长木板之间的摩擦力，他的操作正确吗？
分析 错误.初中阶段木块的摩擦力是利用二力平衡的原理间接获得的，所以弹簧测力计拉力必须水平匀速拉动时拉力才等于摩擦力.
（2）改正错误后再采用图3所示的装置测量木块与长木板之间的摩擦力时，发现弹簧测力计的示数时大时小，不易稳定，[JP2]不好读数.这是为什么？你有改进的方案吗？
分析 学生在用图3的常规方法测量摩擦力时，教师应适时引导学生发现实验的较难操作之处：很难保持木块做匀速直线运动并且弹簧测力计在运动时不易读数.而用图4的实验装置测量木块与长木板之间的摩擦力就能克服以上的不足，它的优点是：无论长木板是否做匀速直线运动，木块、测力计都处于静止状态，容易读数.但应在学习了二力平衡后方可理解图4测量摩擦力的原理.
5 分析与论证、得出结论
评估所得到的实验数据是否合理、分析数据的方法是否恰当、所得到的实验结论是否具有普遍性.
例 表1是某同学测量额定电压是2.5 V小灯泡电 功率时设计的表格以及测量和处理的数据，他得出的结论为：小灯泡额定电功率0.588 W.
分析 这一题是数据处理的不当，此实验测出小灯泡在不同电压下的电功率.
当U实=U额时，I实=I额，P实=P额；
当U实
所以由第二次实验可知，小灯泡额定电功率0.625 W.表格中最后一列平均功率没有意义，应该去掉.
培养学生的评估能力可贯穿在科学探究的各个环节中，教师应在物理学习活动中有意识地对学生进行适时引导、训练，并初步建立一套有利于学生能够积极正确评价自己学习活动的模式，为学生的终身学习打好基础.
