由高考實(shí)驗(yàn)題數(shù)據(jù)合理性引發(fā)的思考

何淯鹛+葉建柱

摘 要：本文運(yùn)用誤差理論對(duì)某些高考試卷中物理實(shí)驗(yàn)試題的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，指出其數(shù)據(jù)的不合理性.強(qiáng)調(diào)在中學(xué)階段應(yīng)規(guī)范學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)收集數(shù)據(jù)的能力，以此提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)素質(zhì)和科學(xué)素養(yǎng)，為未來從事更高級(jí)的科學(xué)研究奠定基礎(chǔ).

關(guān)鍵詞：高考試卷；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；物理實(shí)驗(yàn)；中學(xué)教學(xué)

電壓表（內(nèi)阻約為3kΩ），滑動(dòng)變阻器R（0～20Ω，額定電流為2A）

開關(guān)，導(dǎo)線若干.

某同學(xué)利用以上器材正確連接好電路，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量，記錄數(shù)據(jù)如下：

（2）這個(gè)小組的同學(xué)在坐標(biāo)紙上建立U、I坐標(biāo)系，如圖4所示，圖中已經(jīng)標(biāo)出了與測(cè)量數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的四個(gè)點(diǎn)，請(qǐng)?jiān)谙聢D中標(biāo)出第2、4、6次測(cè)量數(shù)據(jù)的坐標(biāo)點(diǎn)，并描繪出U﹣I圖線，由圖線得到金屬絲的阻值Rx=Ω（保留兩位有效數(shù)字）.

不必再多舉例子了.以小見大，窺斑見豹，可以推知此種現(xiàn)象有一定的普遍性.

3.2 中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的要求

之所以存在上述情況，可能是由于很多老師認(rèn)為中學(xué)生做物理實(shí)驗(yàn)不需要進(jìn)行這么嚴(yán)格的要求.筆者認(rèn)為，對(duì)中學(xué)生來說，關(guān)于物理實(shí)驗(yàn)誤差理論確實(shí)不必要求太高，但是作為老師尤其是高考試卷的命題專家應(yīng)該是了解的，我們不能把明知是不合理的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)給學(xué)生.也許一開始，有些道理還不能跟學(xué)生講得很清楚，但是我們必須一開始就讓學(xué)生接觸的是規(guī)范的東西.所以，即便學(xué)生對(duì)誤差理論不需了解，但也要知道用電流表、電壓表測(cè)量時(shí)應(yīng)該盡量使測(cè)量值靠近量程，至少二分之一量程以上.中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生能夠正確使用電流表、電壓表，包括如何接入電路、如何選擇量程、如何讀數(shù)等.選擇量程的依據(jù)是什么，除了不能使測(cè)量值超出量程，還應(yīng)該考慮使讀數(shù)靠近量程.另外，作為教師，在選擇如何給學(xué)生提供合適的實(shí)驗(yàn)器材，就需要用實(shí)驗(yàn)誤差理論進(jìn)行分析，盡量滿足儀表讀數(shù)要求，雖然這方面不要求學(xué)生了解.

實(shí)際上《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)高中生物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ囊蟛⒉坏?，要求學(xué)生在“制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”方面要“知道實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵延袟l件，制定實(shí)驗(yàn)方案；嘗試選擇實(shí)驗(yàn)方法及所需要的裝置與器材；考慮實(shí)驗(yàn)的變量及其控制方法；認(rèn)識(shí)制定計(jì)劃的作用.”在“進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集數(shù)據(jù)”方面要求“用多種方式收集數(shù)據(jù)；按說明書進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，會(huì)使用基本的實(shí)驗(yàn)儀器；如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，知道重復(fù)收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的意義；具有安全操作的意識(shí)；認(rèn)識(shí)科學(xué)收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的重要性”.在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，數(shù)據(jù)的含義是深刻而廣泛的，對(duì)物理學(xué)的發(fā)展起著重要的作用，它深刻地反應(yīng)了物理世界的某些基本特征，規(guī)范，正確、真實(shí)的數(shù)據(jù)有助于揭示科學(xué)的真相，物理實(shí)驗(yàn)史上很多重大的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)都是存在于差別微乎其微的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)當(dāng)中.科學(xué)地收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，一方面要求學(xué)生更準(zhǔn)確地得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果、減小實(shí)驗(yàn)誤差，在未來學(xué)習(xí)甚至工作中進(jìn)行專業(yè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，能夠科學(xué)地選取最有利的數(shù)據(jù)，幫助實(shí)驗(yàn)順利完成，為科學(xué)研究奠定方法論基礎(chǔ)；另一方面有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度，擁有判斷正誤的能力，今后在數(shù)據(jù)面前懂得甄別篩選、敢于質(zhì)疑.

3.3 對(duì)中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的建議

在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，應(yīng)該在學(xué)生剛接觸到實(shí)驗(yàn)伊始，就要培養(yǎng)其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，這是實(shí)驗(yàn)教學(xué)在情感態(tài)度價(jià)值觀維度上不可替代的作用.所以一開始就應(yīng)該對(duì)學(xué)生有規(guī)范要求.能夠講明白道理的，應(yīng)該讓學(xué)生“知其然并且知其所以然”；暫時(shí)還不能講清楚道理的，至少做到讓學(xué)生“知其然”，等待日后進(jìn)一步學(xué)習(xí)當(dāng)中慢慢達(dá)到“知其所以然”.不能因?yàn)檫€講不明白道理，就連規(guī)范要求也放棄了.初時(shí)讓學(xué)生接觸了不規(guī)范的東西，接受不規(guī)范的要求，養(yǎng)成不規(guī)范的習(xí)慣，等待日后再去糾正，這是不可取的.那樣既是教育的浪費(fèi)，也難以取得應(yīng)有的效果，因?yàn)榱?xí)慣養(yǎng)成后改之是很難的.

中學(xué)階段的學(xué)生其實(shí)驗(yàn)?zāi)芰傮w不強(qiáng)，很多實(shí)驗(yàn)操作與數(shù)據(jù)處理停留于模仿階段，教師的操作技能對(duì)學(xué)生的影響很大，教師怎么教，學(xué)生怎么做，不懂得其中緣由也不會(huì)提出質(zhì)疑.而規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作是實(shí)驗(yàn)成功的前提，理科實(shí)驗(yàn)的特殊性更要求實(shí)驗(yàn)操作必須規(guī)范，包括儀器操作的規(guī)范，數(shù)據(jù)記錄的規(guī)范，數(shù)據(jù)處理的規(guī)范，實(shí)驗(yàn)報(bào)告的規(guī)范等.因此，教師要在中學(xué)階段就應(yīng)該對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行規(guī)范，教導(dǎo)正確的實(shí)驗(yàn)做法，幫助學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，為未來的科研能力奠定基礎(chǔ).

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