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【摘要】对实验现象或数据的分析论证是科学探究重要环节,它是能否根据实验现象或数据得出实验结论的关键。在教学中发现,有的学生面对通过各种实验得出的现象和数据,无从下手。本文就分析论证的必要性和方法进行一些探讨。
【关键词】分析论证;必要性;方法
物理学是以观察和实验为基础的科学,因此,在初中物理教材中设置了大量的演示实验和分组实验,课外小实验。其目的,是让学生通过这些实验体验科学家探究问题的方式。同时根据各种实验,探究物理学的一些规律。但在教学过程中,我们发现学生面对通过各种实验得出的现象和数据,无从下手,无法得出实验结论。现就初中物理科学探究中的分析论证进行一些说明。
一.分析论证的必要性:
1、课程标准指出:分析论证是必不可少的。学生通过观察物理现象,实验数据,得到第一手的经验材料。但这些经验材料并不等同于科学探究的结论,而仅仅是物理现象或物理实验的事实客观的记录。只有对现象和实验数据进行分析论证才能得出具有普通意义的规律,完成从实践到理性认识的过程。
2、分析论证也是促进学生思维发展,提高思维水平的重要方式。一个人的智力水平的高低,说到底便是其思维的广度,深度等思维能力的反映。分析论证一方面可以有助于学生将现象数据和已有的知识以及本人猜想联系起来,得出正确的探究结果,另一方面,也可以获得新观点,新的思维方法和对深层次思维结构的重组,不断提高学生的智力水平,发展学生的创造性思维。
二、分析论证的方法
实验数据不等于实验结论,它只是对实验事实的客观记录,而探究结论是在实验现象,实验数据的基础上通过分析论证而得出的具有普遍意义的规律。它包括定性,定量等两方面情况,定性的主要涉及因果关系,变化趋势等方面,而定量的则需确定数据之间的具体关系:通常表现为相等、和、积、差、平方、正比、反比等。不管是定量还是定性的分析论证,主要按照以下几个步骤进行:
1、比较。即确定研究对象的共同点和差异点。通过比较,即可认识研究对象之间的相似点,也可以了解研究对象之间的差异,从而进一步的解释分析。
2、分类。通过比较发现了研究对象间的差异性和共同点,但对于一组给出的实验现象和数据往往是杂乱无章的,因此,在比较的基础上进行分类,将研究对象中共有现象或数据材料的归为一类,把具有差异点的现象或数据归一类,这样可以使现象或数据条理化、系统化。
3、进行简单的因果关系推理。进行了分类后的各类的数据(现象)中,同一个物理量之间有差异,同时不同的物理量中也存在差异。尤其是针对不同物理量之间,要明确哪个变化的原因,哪个是变化的结果。
例:有四位同学,为了研究物体温度升高时吸收热量与哪些因素有关,做了下面的实验:在四个相同的烧杯中,分别装有水和煤油,用同样的加热器加热,实验获得数据如下表:
请根据实验数据,推导出实验结论。
1、比较:表中有两种物质:水和煤油;物体质量也不尽相同;初温一样,末温有所不同,即物体升高的温度不同;加热时间也各不一样,吸收热量的多少不能直接测量,在本题目中,是采用相同的加热器加热,加热时间长,放出热量多,液体吸收热量多。因此,液体吸收热量多少由加热时间长短来替代。
2、分类:使用控制变量进行分类。各次实验不同的物理量较多,选择分类时,将只有两个不同点的实验数据分为一类,以便分析。根据比较结果,①可以按物质种类进行分类序号1、2次实验为一类;序号3、4次实验为一类。②根据质量大小进行分类,取序号1、3两次实验。
3、因果关系的分析:本实验要明确物质的种类、质量、升高温度、吸收热量的多少哪个是变化的原因,哪个是变化的结果。根据题意,物质的种类、质量、升高温度的多少是原因,吸收热量的多少是结果。
4、分析归纳:此时应从各种分类再次进行比较,找出相同的项目,不同的地方。通常不同的地方一个是变化的因素,另一个是因因素发生变化而引起的结果变化,得出的结论就是在××(条件)相同时,××(结果)与××(因素)有关
①对序号1、2这一类:同种物质,升高相同温度,质量不同,吸收的热量不同,即:物体吸收热量的多少与质量大小有关,且此条件下质量越大,吸收的热量越多。
②对于序号3、4这一类,同种物质,相同质量,温度升高不同,吸收热量不同,即物体吸收热量的多少与温度升高的多少有关。且在此条件下,温度升高得多,吸收的热量就越多。
③序号1、3一类,质量相同、升高相同温度,只有物质的种类和吸收的热量不同,
所以,吸收的热量与物质的种类有关。
最后将①②③的结论组合起来:物体温度升高时吸收热量与物质的种类、质量、升高的温度有关。
对于探究结果定量关系的归纳就稍显复杂,在分类之后,对于同一类的实验数据,可以在原因(结果)的物理量的不同状态下的数据上入手进行。不同状态下某个物理量的后一结果与前一结果之间的具体数量关系。如在探究欧姆定律的实验中,对于电阻相同的一类数据,很容易看出I随U的增大而增大,再分别计算出U2/U1、U3/U1……;I2/I1、I3/I1……再对结果进行比较,便能得出相应结论。
总之,初中物理实验的分析论证方法是一个循序渐进的过程,随着知识的积累,难度的增加,分析论证也逐渐复杂,这需要在教学中不断的引导,适当的训练,逐渐使学生掌握一些分析论证基本方法,提高学生的智力水平。
【参考文献】
[1]教育部基础教育司 《全日制义务教育物理课程标准解读》 湖北教育出版社2002.6
[2]义务教育物理课程标准实验教科书编写组卢晶晶等 《物理教学参考》、上海科技出版社.2002.7
[3]义务教育物理课程标准实验教科书编写组 廖百琴《物理》上海科技出版社.2002.7
责任编辑:王利强
【关键词】分析论证;必要性;方法
物理学是以观察和实验为基础的科学,因此,在初中物理教材中设置了大量的演示实验和分组实验,课外小实验。其目的,是让学生通过这些实验体验科学家探究问题的方式。同时根据各种实验,探究物理学的一些规律。但在教学过程中,我们发现学生面对通过各种实验得出的现象和数据,无从下手,无法得出实验结论。现就初中物理科学探究中的分析论证进行一些说明。
一.分析论证的必要性:
1、课程标准指出:分析论证是必不可少的。学生通过观察物理现象,实验数据,得到第一手的经验材料。但这些经验材料并不等同于科学探究的结论,而仅仅是物理现象或物理实验的事实客观的记录。只有对现象和实验数据进行分析论证才能得出具有普通意义的规律,完成从实践到理性认识的过程。
2、分析论证也是促进学生思维发展,提高思维水平的重要方式。一个人的智力水平的高低,说到底便是其思维的广度,深度等思维能力的反映。分析论证一方面可以有助于学生将现象数据和已有的知识以及本人猜想联系起来,得出正确的探究结果,另一方面,也可以获得新观点,新的思维方法和对深层次思维结构的重组,不断提高学生的智力水平,发展学生的创造性思维。
二、分析论证的方法
实验数据不等于实验结论,它只是对实验事实的客观记录,而探究结论是在实验现象,实验数据的基础上通过分析论证而得出的具有普遍意义的规律。它包括定性,定量等两方面情况,定性的主要涉及因果关系,变化趋势等方面,而定量的则需确定数据之间的具体关系:通常表现为相等、和、积、差、平方、正比、反比等。不管是定量还是定性的分析论证,主要按照以下几个步骤进行:
1、比较。即确定研究对象的共同点和差异点。通过比较,即可认识研究对象之间的相似点,也可以了解研究对象之间的差异,从而进一步的解释分析。
2、分类。通过比较发现了研究对象间的差异性和共同点,但对于一组给出的实验现象和数据往往是杂乱无章的,因此,在比较的基础上进行分类,将研究对象中共有现象或数据材料的归为一类,把具有差异点的现象或数据归一类,这样可以使现象或数据条理化、系统化。
3、进行简单的因果关系推理。进行了分类后的各类的数据(现象)中,同一个物理量之间有差异,同时不同的物理量中也存在差异。尤其是针对不同物理量之间,要明确哪个变化的原因,哪个是变化的结果。
例:有四位同学,为了研究物体温度升高时吸收热量与哪些因素有关,做了下面的实验:在四个相同的烧杯中,分别装有水和煤油,用同样的加热器加热,实验获得数据如下表:
请根据实验数据,推导出实验结论。
1、比较:表中有两种物质:水和煤油;物体质量也不尽相同;初温一样,末温有所不同,即物体升高的温度不同;加热时间也各不一样,吸收热量的多少不能直接测量,在本题目中,是采用相同的加热器加热,加热时间长,放出热量多,液体吸收热量多。因此,液体吸收热量多少由加热时间长短来替代。
2、分类:使用控制变量进行分类。各次实验不同的物理量较多,选择分类时,将只有两个不同点的实验数据分为一类,以便分析。根据比较结果,①可以按物质种类进行分类序号1、2次实验为一类;序号3、4次实验为一类。②根据质量大小进行分类,取序号1、3两次实验。
3、因果关系的分析:本实验要明确物质的种类、质量、升高温度、吸收热量的多少哪个是变化的原因,哪个是变化的结果。根据题意,物质的种类、质量、升高温度的多少是原因,吸收热量的多少是结果。
4、分析归纳:此时应从各种分类再次进行比较,找出相同的项目,不同的地方。通常不同的地方一个是变化的因素,另一个是因因素发生变化而引起的结果变化,得出的结论就是在××(条件)相同时,××(结果)与××(因素)有关
①对序号1、2这一类:同种物质,升高相同温度,质量不同,吸收的热量不同,即:物体吸收热量的多少与质量大小有关,且此条件下质量越大,吸收的热量越多。
②对于序号3、4这一类,同种物质,相同质量,温度升高不同,吸收热量不同,即物体吸收热量的多少与温度升高的多少有关。且在此条件下,温度升高得多,吸收的热量就越多。
③序号1、3一类,质量相同、升高相同温度,只有物质的种类和吸收的热量不同,
所以,吸收的热量与物质的种类有关。
最后将①②③的结论组合起来:物体温度升高时吸收热量与物质的种类、质量、升高的温度有关。
对于探究结果定量关系的归纳就稍显复杂,在分类之后,对于同一类的实验数据,可以在原因(结果)的物理量的不同状态下的数据上入手进行。不同状态下某个物理量的后一结果与前一结果之间的具体数量关系。如在探究欧姆定律的实验中,对于电阻相同的一类数据,很容易看出I随U的增大而增大,再分别计算出U2/U1、U3/U1……;I2/I1、I3/I1……再对结果进行比较,便能得出相应结论。
总之,初中物理实验的分析论证方法是一个循序渐进的过程,随着知识的积累,难度的增加,分析论证也逐渐复杂,这需要在教学中不断的引导,适当的训练,逐渐使学生掌握一些分析论证基本方法,提高学生的智力水平。
【参考文献】
[1]教育部基础教育司 《全日制义务教育物理课程标准解读》 湖北教育出版社2002.6
[2]义务教育物理课程标准实验教科书编写组卢晶晶等 《物理教学参考》、上海科技出版社.2002.7
[3]义务教育物理课程标准实验教科书编写组 廖百琴《物理》上海科技出版社.2002.7
责任编辑:王利强