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Ⅵ、分析与论证能力的培养


“分析与论证”是科学结论的形成过程,其能力要求有:

  ⑴ 能初步描述实验数据或有关信息。
  ⑵ 能对收集的信息进行简单的比较。
  ⑶ 能进行简单的因果推理。
  ⑷ 经历从物理现象和实验中归纳科学规律的过程。
  ⑸ 尝试对探究结果进行描述和解释。
  ⑹ 认识分析论证在科学探究中是必不可少的。

   《物理课程标准》中的“分析与论证”,是指:分析实验设计是否合理、对实验数据或现象进行综合分析,论证猜想与假设是否成立、实验结果是否能验证已有理论或解释学习中的疑问等,最终得出科学结论的过程。

   实验设计是否合理是进行后续分析论证的基础。只有在确认设计合理的情况下才有可能达到实验目的,使分析论证得出符合客观规律的结果。实验数据或现象并不等于探究的结论,它们只是对实验事实的客观记录。探究的结论是在实验数据和现象的基础上通过分析论证所得出的具有普遍意义的规律,因此分析论证在科学探究中是必不可少的。学生在实验中获得感知,再对实验数据进行分析、比较、概括,进行思维加工,并尝试用自己的语言对探究结果进行描述,力求准确地反映实验结论。学生经历了从物理现象和实验中归纳科学规律的过程,感觉自己也能像科学家“搞科研”一样“发现”科学规律,从而获得巨大的成功感,激发学生探究的热情和兴趣,同时也培养了学生的分析概括及语言表达能力。

   在物理探究课的教学中,如何指导学生分析处理实验数据,得出结论;如何对待学生得出的“错误结论”,是教师应该思考的问题。

  一、引导学生分析处理数据

  1、尊重实验事实,客观、真实、准确地记录和描述实验数据,决不能为达到数据精确而任意篡改数据。

  2、尽可能用定量或半定量的方法来描述物理现象,练习对实验数据采用语言、文字、图表等多种方法来进行描述。

  3、学会对收集的信息进行简单的比较。例如观察连通器各个部位的水面,比较它们的高度;用温度计测量水壶中的水温,比较在始终加热的情况下,水沸腾前后的温度变化情况;用电压表测量并联电路各支路电压,比较它们的大小;用电流表测量其电路各支路的电流,比较它们的大小关系;比较放在通电螺线管周围的各个小磁针静止时的指向。

  4、从数据之间相互关系的特征,归纳科学规律。
  ⑴ 简单关系的规律,只要通过对实验数据的简单比较就可以归纳出来。如:“连通器中的液面总是相平的”、“并联电路的干路电流等于各支路电流之和”等结论。
  ⑵ 复杂关系的规律,需要把有关数据的乘积或者比值拿来进行比较,才能发现和归纳出它们的规律。如:“杠杆的平衡条件”、“同一电阻的电流和电压的关系”等。

  5、从物理条件与物理现象变化之间的关系,归纳科学规律。如:
  ⑴ 探究光的反射规律,在改变入射光线的方向时,关注反射光线的变化。
  ⑵ 探究音调与频率的关系,在改变频率时,关注音调的变化。
  ⑶ 探究弹簧形变与受力的关系,改变拉力时,关注弹簧长度的变化。

  6、客观、准确地描述实验结果。如:光反射时,反射角等于入射角,不能说成:光反射时,入射角等于反射角。

  7、对探究结果进行解释。例如发现晶体在熔化过程中虽然没有停止加热,但温度不变。该现象表明:晶体在熔化过程中需要吸热。这既是对结果的解释,也是对规律的描述。

  8、进行简单的因果推理。比如下面的因果推理:
声源的振动? 带动周围的空气 ?依次向外振动? 耳朵鼓膜发生振动? 感觉声音
1琴弦拉紧? 弦振动的频率高? 琴弦的张力是改变琴弦振动频率的原因
琴弦放松? 弦振动的频率低? 琴弦的张力是改变琴弦振动频率的原因

二、正确对待学生得出的“错误结论”

  错误结论的出现是因为多种因素造成的,总的说来可分为前端因素和后端因素。前端因素包括实验方案的制定、实验仪器的选择;后端因素包括实验数据的观察和记录、实验误差的对待和处理、学生已知结论对分析与论证的影响等等。
  因此,当学生得出“错误结论”时,教师应该用积极的评价态度,鼓励和保护他们的学习热情,在肯定结论中合理可取部分的基础上,与学生一起讨论错误结论形成的原因,启发学生积极进行反思。同时,鼓励学生要坚持自己的结论,不能轻易放弃没有证伪的结论。

交流与互动:

  1、你认为本专题所给出的“探究课例案”在“培养学生分析与论证能力”的教学设计方面有哪些不足,应该怎样修改和完善?

  2、你认为哪个或哪几个章节的内容最适合于进行“培养学生分析与论证能力”的教学设计?

  3、请参照本课程的“设计实践要求”完成一项“培养学生分析与论证能力”的教学设计。