對２００７年一道高考實驗題的質(zhì)疑

祝秋文

2007年全國高考理科綜合能力測試(湖北)第22 題第(1)小題:用示波器觀察頻率為900 Hz 的正弦電壓信號。把該信號接入示波器Y 輸入。①當屏幕上出現(xiàn)如圖1所示的波形時，應調(diào)節(jié)豎直位移( 或↑↓)鈕。如果正弦波的正負半周均超出了屏幕的范圍，應調(diào)節(jié)衰減鈕或Y增益鈕，或這兩個鈕配合使用， 以使正弦波的整個波形出現(xiàn)在屏幕內(nèi)。②如需要屏幕上正好出現(xiàn)一個完整的正弦波形，應將掃描范圍鈕置于1 k位置，然后調(diào)節(jié)掃描微調(diào)鈕。

筆者對該試題的參考答案和考查方式持有異議，現(xiàn)討論如下。

一、答案的表述形式問題

全日制普通高級中學教科書《物理》第二冊(人教版2005)第263頁學生實驗十一(練習使用示波器)中介紹J2459型示波器面板上“掃描范圍”旋鈕時這樣表述:“掃描范圍旋鈕——用來改變掃描電壓的頻率范圍，有四個擋，左邊第一擋是10 Hz～100 Hz，向右旋轉(zhuǎn)每升高一擋，掃描頻率增大10倍?！币来祟愅瞥龈鲹躅l率范圍分別是:第二擋100 Hz～1 kHz，第三擋1 kHz～10 kHz，第四擋10 kHz～100 kHz。而J2459型示波器面板上的“掃描范圍”擋位標識從左往右分別是10、100、1 k、10 k。由此可見示波器面板上的“掃描范圍”擋位與頻率范圍對應關系是:10(10 Hz～100 Hz)、100(100 Hz～1 kHz)、1 k(1 kHz～10 kHz)、10 k(10 kHz～100 kHz)。因此要在屏幕上正好出現(xiàn)一個完整的900Hz正弦波形，應將“掃描范圍”鈕置于“100”位置，然后調(diào)節(jié)“掃描微調(diào)”鈕。從這個角度來說，上述②問參考答案應該是“100”，而不是“1 k”。

二、答案的不確定性問題

為研究答案是否唯一，筆者專門取幾臺J2459 型學生示波器進行了實際操作:由低頻信號發(fā)生器向示波器輸入900 Hz的正弦電壓信號。實驗結(jié)果顯示:多數(shù)示波器，無論是將“掃描范圍”鈕置于“100”還是“1 k”，只要配合調(diào)節(jié)“掃描微調(diào)”，在屏上均可出現(xiàn)一個完整的正弦波形。這種實驗結(jié)果超出了前述“掃描范圍”擋位與頻率范圍的對應關系，比如通過調(diào)節(jié)“掃描微調(diào)”旋鈕，“掃描范圍”擋位“1 k”給出的頻率并不只在1 kHz～10 kHz，而可以低于1 kHz。由此可見，“掃描范圍”擋位能調(diào)節(jié)的頻率范圍，有的在該擋位與相鄰的上一個擋位間給出調(diào)節(jié)范圍(如“10”或“100”) ，有的則在該擋位的左右給出調(diào)節(jié)范圍(如“1 k”)。所以上述②問參考答案應該是“100”或者“1 k”。

三、考查內(nèi)容脫離實際

該試題考核示波器的正確使用。既有定性調(diào)節(jié)要求，也有定量測量要求。既考查學生對示波器的規(guī)范操作技能，也考查學生對其基本原理的理解和運用，考查內(nèi)容涵蓋較廣。

據(jù)統(tǒng)計，該試題考生得分普遍很低(平均得分約2～3分)，得滿分的考生非常少。原因是大部分考生對示波器不了解，特別是對“衰減”、“掃描”、“外X”等旋鈕的功能認識不夠清晰(如無論該試題還是教科書上的實驗要求，都對外接X軸信號沒作要求，但大量考生在填空中使用“外X”或“ ∞”)。或?qū)呙桀l率調(diào)節(jié)的意義不理解，大約有的學生在選擇掃描頻率處錯誤地填寫“X增益”，把X軸的增益調(diào)節(jié)與X軸的掃描頻率混為一談。根據(jù)該實驗答題中表現(xiàn)出來的錯誤信息可以認為， 絕大多數(shù)學生還沒有基本掌握示波器的基本功能和基本原理，這說明該試題難度很高，區(qū)分度很低，考查內(nèi)容脫離實際。作為電學測量儀器，示波器的原理復雜，使用要求高，該儀器的使用在新課標中已不作要求，在歷年高考中(除2003年江蘇卷)也一直沒有出現(xiàn)過。該題第②問作為純操作性的實驗題，這樣的考查方式也欠妥。因為在實際操作中考生只要知道“掃描范圍” 和“掃描微調(diào)”兩個旋鈕配合使用即可，至于“掃描范圍”到底應打在哪一擋，還與不同的示波器和不同的擋位有關，實驗中試一下即可。

另外，據(jù)調(diào)查，湖北省很多縣城以下高中很少有此類示波器，考生很可能連示波器都沒見過，當然答題無從下手，只能從圖2面板上看得清楚的字符中選擇答案(如在選擇掃描頻率時錯誤地填寫“X增益”、“外X”等)，顯然，這樣的考查有失公平。

注:本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文