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如何引导学生评估实验结论合理性
如何引导学生评估实验结论合理性 评估是科学探究过程七个环节中不可缺少的一个环节.评估的内容很多,有评估实验方案的,也有评估实验方法的,而评估实验结论的合理性也是评估环节中的重要内容之一.本文结合案例从三个方面谈谈如何引导学生评估实验结论的合理性.1从控制变量法的应用中评估实验结论的合理性
控制变量法是初中物理实验探究中应用最多的一种科学研究方法,在用控制变量法进行的探究实验中,若没有应用这种科学研究方法,那么得出的实验结论一定不合理,所以评估有关由控制变量法进行的实验探究中得出结论是否合理,关键是看实验中有没有贯彻控制变量法的思想.
案例1探究压力的作用效果与哪些因素有关.
进行实验如图1所示,小明同学利用A、B两物体、砝码、海绵等器材探究“压力的作用效果与什么因素有关”的实验.
(1)比较(a)、(b)两图所示实验,能够得到的结论是什么?
(2)比较(a)、(c)两图所示实验,能够得到的结论是什么?
评估小明同学实验时将物体B沿竖直方向切成大小不同的两块,如图2所示.他发现它们对泡沫的压力作用效果相同,由此他得出的结论是:压力作用效果与受力面积无关.你认为他得出的实验结论是否合理,原因是什么?
分析观察(a)、(c)两图所示的实验可知,控制受力面积一定,改变压力,所以得到的实验结论是:受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显;同理比较(a)、(c)两图所示的实验得到的实验结论:压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显.
小明实验时将物体B沿竖直方向切成大小不同的两块,如图2所示.他发现它们对海绵的压力作用效果相同,由此他得出的结论是:压力作用效果与受力面积无关.表面上看结论似乎合理.
合理,主要评估收集的实验数据是否真实、有效,而且收集的实验数据是一组还是多组.
案例2探究杠杆的平衡条件实验猜想与假设(1)小江同?W猜想杠杆的平衡条件可能是“动力+动力臂=阻力+阻力臂”;(2)小丽同学猜想杠杆的平衡条件可能是“动力×动力臂=阻力×阻力臂”.
设计与进行实验小江和小丽分别利用如图3所示的实验装置进行实验.实验获得的数据如表1所示.
分析与论证分析表格中的实验数据,小江得出的实验是:动力+动力臂=阻力+阻力臂;小丽得出的实验结论是:动力×动力臂=阻力×阻力臂.
评估你认为她们得出的实验结论是否合理,原因是什么?
分析根据表1的数据可知,小江和小丽的结论看似都正确,但是正确实验结论得出是建立在多次实验测量的基础上,要根据多组实验数据得出.从上述实验中可以看出,两位学生都只是进行一次实验测量,得出一组实验数据,然后就根据这组实验数据得出实验结论,很显然这样的实验结论只具有偶然性,不具有普遍性,显然是不合理的.
在物理实验中,大多数实验都需要进行多次测量才能得出正确结论.多次测量有两个目的:一是为了减小误差,如测量长度、测量定值电阻的阻值等;二是寻找物理规律,如探究串、并联电路中的电流、电压特点,探究杠杆平衡条件,探究平面镜、凸透镜成像特点等;所以如果仅依据一组实验数据得出的实验结论,必然具有偶然性、特殊性,不具有普遍性,其结论一定不合理.
3从选择的实验器材的特殊性中评估得出实验结论的合理性
实验器材是为顺利开展探究实验做准备的,选择什么样的实验器材直接决定了能得出什么样的实验数据,从而间接地决定能得出什么的实验结论,所以评估实验结论是否合理,也要考虑评估选择的实验器材是具有普遍性还是具有特殊性.
案例3付杰和文俊同学想探究并联电路电流规律
猜想与假设并联电路干路中的电流等于各支路电流之和,且各支路中的电流相等.
设计实验与制定计划付杰和文俊同学分别从实验室选取了电流表3块,灯泡2只,开关1个,滑动变阻器1个,干电池,导线若干.
进行实验与收集证据
他们根据电路图(图4)连接好实验电路,连接过程中,开关断开;检查电路无误后,开始实验,正确读出电流表示数如表1所示.
评估上述实验结论是否合理,为什么?
分析单从表格中的实验数据来看,结论表面看似合理,但实质上又真的不合理.表格中的实验数据表明,他们虽然通过改变电路中滑动变阻器的滑片的位置实现了多次测量,测得了多组实验数据,表面上符合实验数据的普遍性的要求.但细心的同学就会发现,他们的每组实验数据中,各支路中的电流始终是相等的,究其原因只有一个,那就是他们选择灯泡的功率是相同的,他们并没有换用功率不同的灯泡进行实验,由于选择实验器材具有特殊性,才会导致测得的实验数据也具有这样的特殊性,所以根据这样的特殊实验数据得出的实验结论一定也具有特殊性,而不具普遍性,这样的实验结论是不合理的,也是不可取的.
实验器材是进行实验探究的基础
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