在平时的教学过程中,笔者非常重视学生对实验数据的记录、评估、分析和处理,但笔者发现,学生完成这个任务确实面临许多困难,感到无从下手,学生在记录和处理数据时存在的障碍:

1.不知什么数据该记什么不该记。

2.设计的记录表格不合理,或顺序颠倒,或逻辑混乱。

3.没有掌握分析数据得出结论的方法,不知从何下手。

以上现象,主要是我们对学生缺乏系统指导,也没有相关的模板以供学生参考,下面笔者就多年的经验总结提供给大家,以飨读者。

一、认真填写数据的记录,使用学生熟悉实验的每一个细节

首先应该设计好记录的表格,这常常是学生的难点,因为学生不知道应该设计多少行、多少列,表头第一行那些物理量应该出现在表格中,顺序如何编排,表头第一列应该填什么。经过梳理初中物理所有实验,我发现这样一个规律,表头第一行填写的是相关物理量的名称,按照逻辑顺序,先出现的在前面,需要计算的物理量在后面,关系密切的物理量放在一起。第一列主要填写实验次数。物理量的个数加一就是需要的列数,实验次数加一即为需要的行数。每个物理用其符号表示,后面还要带上单位。

二、对实验数据的整理要全面

对实验数据的处理是一个很复杂的事情,应有一定的方向、方法和规律,简单把初中物理实验分类为寻求为“大小关系”“等量关系”“比例关系”“因果关系”和“事物特点”等(有些关系也可能是相互交叉的),接下来我谈谈自己的经验。

1.等量关系:如探究杠杆平衡条件,我们只需要把力臂和作用力简单相乘,就可以得到动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂这个结论,亦即杠杆平衡条件。再比如,在探究串联电路电流特点实验中,只需要把支路电流简单相加,就可以得到干路电流等于各支路电流之和的结论。

2.事物特点:在探究液体的沸腾特点的实验中,记录的温度显示,随着加热时间的延长,水的温度先升高,再不变,大量气泡开始出现,很容易得到液体沸腾的条件,温度不变;继续吸热。

3.因果关系:在探究动能的大小与速度是否有关的实验中,我们根据记录的数据,通过这样的推理:小车的高度高,小车运动到水平面的速度大,木块被撞击的距离远,即动能大,这样,就可以定性地得出速度和动能的因果关系。

4.总结规律:这是要求最高的数据处理方法,不但定性,而且定量,探究欧姆定律的实验就是例证。首先,我们用控制变量法分别完成探究电流与电压、电流与电阻的数据,从数据可以看出,电流与电压、电阻都相关,而且,电流与电压呈增函数关系,电流与电阻呈减函数关系。其次,分别做I-U图像和I-R图像,可得,电阻一定时,电流与电压成正比,即I=K1U;在电压一定时,电流与电阻成反比,即I=K2/R。再次,综合上面两个等式,可得I=KU/R,随便代入上面任意一组数据,用待定系数法,求得K=1,即可得欧姆定律的数学表达式I=U/R。这是一个完整的科学探究,在这个过程中,学生得到科学思想的洗礼,学到了科学的方法。

5.数值测量:在此类实验中,如测量石块的密度和伏安法测电阻的实验,为了减小实验误差,我们通常要记录多组数据,然后求平均值来减小偶然误差。在测量的实验中,为了减小误差,我们还用累积法,如测量一张纸的厚度和测量一枚大头针的质量。

综上所述,在初中物理各种类型的试样中,我们用到的数据处理方法大概有(1)累积法。(2)等效替代法。(3)作图像法。(4)求平均值法。(5)推理法。(6)代数运算法。

三、对于实验的结论评估要准确

在物理实验中,错误的数据常常会使实验结论大相径庭。错误的实验数据一方面来自系统误差,这是无法避免的,只能用平均值法减小误差,前面已经讲到。另一部分来自同学们的错误操作,比如没有控制变量,比如读数是方法不正确,比如看错了量程——对待错误数据,我们必须剔除它。那么,如何发现错误数据呢?一是凭生活经验,有些数据明显有悖于常理,二是和其他数据比较,通过这些方法,我们一般都能对数据的可靠性作出评估,找出错误的数据,保证实验的精确。

总之,通过这种方式,化难为简,学生易于掌握,就可以把物理《课程标准》对科学探究中分析与论证阶段的要求落到实处,起到事半功倍之效。