例析学生实验能力的评价方法

物理是一门以实验为基础的学科，物理实验是物理课程与教学的重要组成部分，是发现物理规律，验证物理定律，帮助学生理解物理知识和过程的重要手段，也是培养学生创新意识和实践能力的最好途径。初中物理实施新课程后，课程标准把物理实验提高到与科学内容同等重要的地位。显然，这给初中物理实验教学与学生实验能力评价提出了更高要求，如何有效发挥评价指挥棒的作用?近年各地中考进行了大量研究与改革尝试，基本上改变了过去以考查学生实验基础知识为主，学生单靠背实验就能应付考试的局面，学生的实验能力──设计、操作、观察记录、数据处理、分析评价及解决实际问题等能力得到了全方位重视。下面结合几例谈谈个人对学生实验能力考查方法的一些认识。

一、由单一重实验基础知识向重视实验知识与技能、过程与方法的全面考查转化

示例：小明想验证“用滚动代替滑动能减小摩擦”的正确性，利用以下一些器材：质量相等、带钩的木块A和木块B，弹簧测力计，砝码、棉布，圆柱体铅笔若干，进行实验探究。请完成以下填空：

实验步骤一：把木块A放在水平桌面上，用弹簧测力计________拉动木块，记下弹簧测力计的示数F1，根据________知识，可知F1的大小等于木块受到的摩擦力;

实验步骤二：把________放在水平桌面，将________放在其上方，用步骤一的方法拉动木块，记下弹簧测力计的示数F2;

实验分析：当满足________的条件时，上述结论是正确的。

反思：研究影响滑动摩擦力大小的因素是教材中一个重点实验，本题在该实验基础上进行拓展──验证用滚动代替滑动能减小摩擦的正确性。题中仅以五个填空全面考查了学生对实验原理的理解、实验器材的选择、实验方案设计及实验结论分析等内容，是知识与技能、过程与方法的全面兼顾。实验原理是实验方案设计的理论指导，实验前不弄清原理，必会导致实验的盲目性;实验器材选择是保证实验成功的一个关键因素，它要求学生了解常见实验仪器的作用与使用方法，有的实验器材在选择时还需借助科学方法分析，本题就是应用控制变量法选择器材的一个实例;实验方案设计是实验的核心，是实验原理、器材选择使用的综合体现，理所当然是考查的重点。

二、拓展教材实验，考查学生分析改进实验方案的能力

示例：在测量大气压的实验中，某同学将玻璃板放在桌子上，用吸盘贴在玻璃板上面，用弹簧测力计将吸盘缓慢向上拉，直到吸盘脱离板面，问：某同学做实验时发现弹簧测力计的量程都太小，不能测出吸盘脱离板面时的拉力，请你选择其他器材与这只弹簧测力计组合，测出吸盘脱离板时的拉力，要求写出用到的器材和方法。

反思：题中实验源于教材，是《大气压》内容教学的一个重点。教材所提供的实验方案是一种极为理想的情况，然而在实际操作中会因吸盘面积较大，而弹簧测力计的量程太小无法测出拉力，给实验增添了一定难度。如何改进实验方案?这是对学生综合运用所学物理知识解决实际问题的能力考验，更为激发学生创新意识提供了良好的契机，是物理教学目标的精髓。

三、运用科学原理评估分析实验方案

示例：为了探究并联电路中干路的电流与支路的电流有什么关系，小明同学选择的实验器材是：3节干电池串联作电源、两个标为2.5V字样的小灯炮、一只电流表、一个开关、导线若干，他的实验设想是：首先将实验器材连成图所示的电路，然后用电流表选择恰当的量程分别测出A、B、C三点的电流，分析这一次测量中三点电流的数据，就得出干路与支路的电流的关系。请你分析说明小明同学这一实验方案中存在哪些不足，并提出相应的改进意见。

反思：探究并联电路中干路电流与支路电流关系是学生亲手做过的一个实验，试题巧妙设置易被学生忽视的几个不合理因素，以评估方式考查学生对实验的理解程度。实验评估是对学生能力的较高要求，它要求学生对实验有一个整体上把握，如实验原理、器材、步骤、结论分析等;同时，它也要求学生透彻理解实验的每个细节，如器材优化、步骤顺序、物理学方法等。以往教学中，不少老师担心教学进度而忽视实验中的评估环节，学生缺乏实验思考的机会，大量重点实验把握的深度不够。加强学生评估能力的考查，不仅能有效区分学生的实验能力，更是对今后物理教学方向的引导。

四、巧设实验故障，考查学生灵活运用物理仪器排除简单实验故障的能力

示例：在测定小灯泡额定功率的实验中，所用小灯泡上标有“3.8V”的字样，它的电阻约10Ω。小刚合理地连接好电路，闭合开关，无论怎样调节滑动变阻器，灯泡都不亮，于是小刚提出以下猜想：A、可能是灯丝断了;B、可能是小灯泡短路;C、可能是变阻器开路。

究竟哪个猜想正确，可根据电流表和电压表的示数进行判断(电流表、电压表均无故障)。下表给出了电流表、电压表可能出现的几种情况，请判断每种情况下哪个猜想是正确的，并把其序号填写在对应的空格里。

电流表 电压表 判断结果 示数不为零 示数为零 示数为零 示数不为零 示数为零 示数为零 反思：在电学实验中，灯泡不亮、电流表和电压表的示数异常是经常遇到的情况，然而不少学生对类似情况表现出束手无策，其主要原因不外乎有三个方面：一是学生动手实验技能差，不敢动手甚至不会动手;二是对实验仪器的作用和性能认识不够，不能正确使用测量器材进行测量;三是对实验涉及相关的物理学知识掌握比较欠缺，动手操作只是胡乱应付，不知其所然。排除简单实验故障是学生综合实验能力的表现，加强这方面内容考查有助于学生掌握基本实验仪器的使用，培养动手能力。

五、联系生活实例进行探究，全面考查学生实验能力的综合运用

示例：冬天，小星新买了一双尼龙袜和一双棉袜，他发现穿棉袜比穿尼龙袜暖和，那么棉袜与尼龙袜相比，主要是什么物理特性不相同呢?

(1)请你做出猜想。

(2)设计一个实验检验你的猜想，要求写出实验方法。

反思：本题素材源于学生熟知的生活现象，通过学生理性思考作出合理猜想，并设计实验方案来全面考查学生综合运用科学探究要素解决实际问题的能力，同时控制变量法也得到了考查。科学探究要素与控制变量法等科学方法在教材大多数实验中都有充分体现，但有的学生在学习中囫囵吞枣，没能真正掌握其本质，靠机械识记偶尔也能应付教材实验的重现性考查。因此，为了真实考查学生的科学探究能力，以学生生活为本，探究素材不拘泥于教材，是最有效的途径之一。

加强学生实验能力的考查，要突出两个方面：一是考查的目的既有利于评价学生，又有利于指导今后的物理教学;二是考查的内容既注重实验知识与技能、过程与方法，又注重学生实验中的理性思考，注重综合运用实验能力解决实际问题。