物理实验教学应引导“质疑”和“求实”

摘 要：解答“测量一粒米的质量”题目时，存在无法准确选择“测量量”的情况，需要明确测多算少法的测量对象。对此，教师与其把自己的想法强加于学生，不如通过问题引导，让学生自己发现问题、提出问题；进一步开展探究活动，明确“测多算少法”的测量对象，在探究中发展质疑精神和求实态度。

关键词：物理实验；质疑精神；求实态度；“测多算少法”

一、 “测量一粒米的质量”，需要明确“测多算少法”的测量对象

苏科版初中物理八年级下册第六章第二节安排了“用天平测量一枚回形针的质量”的学生实验。教材从实验方案、实验步骤、实验数据的记录等方面做了具体阐述，目的是让学生在练习使用托盘天平的同时，学会用“测多算少法”测量很小质量的物体。测多算少法，又叫累积法，即当被测量的物理量太小，用测量工具直接测量误差较大时，可将微小的物理量累积起来，变成一个较大的量进行测量，然后再除以累积的次数，从而得到这个微小物理量的值。为了进一步巩固学生在测量轻小物体质量时，熟练掌握“测多算少法”的使用，习题中会更换不同的物理情境。同时，对“多”字的理解衍生出不同的意义，即物体的数量多，还是物体的质量多。较为典型的，就是“测量一粒米的质量”问题：

例题 小明想知道一粒米质量有多大，较好的办法是（  ）

A. 认真仔细地直接多次测量，然后求平均值

B. 先称一粒米与一块铁块的总质量，再秤铁块质量，最后用总质量减铁块质量计算求得

C. 先称100 g质量的米，然后再数粒数，计算求得

D. 先称100粒米的质量，然后计算求得

这是一道单选题，但从实际完成的情况来看，大部分学生同时选择了“C、D”。可见，学生很难抉择，无法准确选择测量对象。的确，选择C，100粒米的质量很小，如果质量不是分度值的整数倍，那么读数不估读，相对于标准值而言就会有很大的误差；选择D，一粒米的质量很小，在称量100 g米粒的过程中，可能出现多（少）几粒米托盘天平的平衡状态不会发生改变的现象，因此米粒的数目是不准确的，测量的结果也是不准确的。

抉择的“阻点”无非两个：一是托盘天平读数不准确，二是一粒米的质量太小。托盘天平标尺的分度值一般为0.2 g，如果我们测量的物体质量较大，如物体本身的质量是100 g，由不估读带来的误差影响相对于物体本身的质量只是千分之一，微乎其微；而如果物体本身的质量是0.2 g，那么不估读带来的误差影响相对于物体本身就是不容忽视的。所以，归根结底，能否使用“测多算少法”测量一粒米的质量、使用“测多算少法”中何种方案测量一粒米的质量，取决于一粒米的质量到底是多少。

二、 在探究“测多算少法”测量对象的过程中，培养质疑精神和求实态度

物理实验教学是物理学科教学的重要组成部分，对于学生理解物理概念、掌握物理规律、培养科学探究能力和科学思维具有重要的作用。在物理实验教学中，培养学生的质疑精神和求实态度是核心任务之一。质疑是科学探究的起点，能够激发学生的好奇心和探索欲望；求实则是科学探究的准则，确保学生的探究过程严谨、结论可靠。两者相辅相成，共同推动学生在物理实验学习中深入理解科学本质，提升科学探究能力。由“测量一粒米的质量”这道题目引发的讨论，是很好的教学资源，教师可以带领学生在探究“测多算少法”测量对象的过程中，培养质疑精神和求实态度。

（一） 在问题引导中引发质疑

根据生活经验，大部分学生对物体体积的大小其实有一定的感性认识，但对物体的质量还缺乏理性的认识。对此，教师通过展示如图1所示的感冒药，告诉学生一粒感冒药的质量为50 mg，由此让学生估测一粒米的质量。学生会估测20 mg、30 mg。此时，再回到问题本身，学生就会发现：100 g的米可能会有几千粒，不仅多（少）几粒米托盘天平无法感知，而且在实验过程中数米的粒数也是一个容易出错的过程。同时，100粒米的质量也仅仅为2—3 g，测量误差带来的影响是不容忽视的。

学生在对事物建立理性认识的基础上发现问题、提出问题的过程就是培养质疑精神的过程，在质疑的基础上形成批判性评价或发现科学问题。当然，教师除了问题引导的方式，还可以通过演示实验、推理预测等方式促进学生发现问题、提出问题，从而发展学生的质疑精神。

（二） 在实验探究中深化求实

无论是理性分析还是推理预测，方案能否实施的主要问题都指向：一粒米的质量到底是多少。为了弄清楚这个问题，也为了引导学生追求真理、实事求是，教师应带领学生动手实验，通过实验探究，了解不同的测量对象的具体情况。

具体实验探究时，学生按照选项的要求，分别称取100 g米（如图2所示，实验室所用的天平托盘并放不下100g的米，所以天平不平衡）和测量100粒米的质量（如图3所示）。其中，称取100 g米的过程中，发现将左侧托盘中加到不能再加也没有到达100 g的质量。测量100粒米的质量为2 g，0.2 g相对于2 g由于测量带来的误差影响还是不容忽视的。

学生通过实验测量，真正认识到一粒米的质量大概在几十毫克，虽然，实验验证最后的结果是两种方案都存在较大的问题。但是，学生通过这个过程能够意识到，实验是检验真理的唯一标准。这个过程中也在不断引导学生追求真理、实事求是。

虽然没有得到解决问题的方案，但在交流评估环节，学生各抒己见。有些学生认为：第一种方案，虽然没有称取到100 g米，但是可以在左盘中放一个烧杯，就可以突破该问题（如图4、图5所示）。但又有学生认为：即使成功称取100 g米，这个数量是上千级别的，数数又是一大问题。最终大家认为：可以小组合作测量1000粒米的质量，每组数100粒米，从数量上来说数数任务不是很艰巨，从测量值来说可以达到几十克，相对而言可以减小实验测量误差带来的影响。

有人可能会问：学生知道一粒米的质量有什么意义。当然，我们分析问题、实验探究的目的不是要知道一粒米的质量，而是要借助这个问题情境，让学生认识到发现问题、提出问题、追求真理、实事求是的重要性，在解决问题的过程中培养学生的质疑精神和求实态度。同时，通过对这个问题的“质疑”和“求实”，我们也发现，并不是所有轻小物体的质量都可以借助“测多算少法”解决。对于质量极其微小的物体，我们应该选用更精确的测量仪器。只有物体的质量达到几百毫克量级（如一枚回形针的质量约为460 mg）的时候，才适合使用该种方法。同样，在测量一根头发丝的直径时，也不适合采用“测多算少法”。一方面，头发丝细软，将其紧密绕在铅笔上不易操作；另一方面，头发丝的直径太小，绕十圈、二十圈读数的误差较大。因此，也应该选用更精密的仪器进行测量。如此，才能切实发展学生正确的科学探究精神和科学态度。