由高考實驗題數據合理性引發的思考

何淯鹛+葉建柱

摘 要：本文運用誤差理論對某些高考試卷中物理實驗試題的實驗數據進行分析，指出其數據的不合理性.強調在中學階段應規范學生的實驗操作，培養學生科學收集數據的能力，以此提升學生的實驗素質和科學素養，為未來從事更高級的科學研究奠定基礎.

關鍵詞：高考試卷；實驗數據；物理實驗；中學教學

電壓表（內阻約為3kΩ），滑動變阻器R（0～20Ω，額定電流為2A）

開關，導線若干.

某同學利用以上器材正確連接好電路，進行實驗測量，記錄數據如下：

（2）這個小組的同學在坐標紙上建立U、I坐標系，如圖4所示，圖中已經標出了與測量數據相對應的四個點，請在下圖中標出第2、4、6次測量數據的坐標點，并描繪出U﹣I圖線，由圖線得到金屬絲的阻值Rx=Ω（保留兩位有效數字）.

不必再多舉例子了.以小見大，窺斑見豹，可以推知此種現象有一定的普遍性.

3.2 中學物理實驗的要求

之所以存在上述情況，可能是由于很多老師認為中學生做物理實驗不需要進行這么嚴格的要求.筆者認為，對中學生來說，關于物理實驗誤差理論確實不必要求太高，但是作為老師尤其是高考試卷的命題專家應該是了解的，我們不能把明知是不合理的數據呈現給學生.也許一開始，有些道理還不能跟學生講得很清楚，但是我們必須一開始就讓學生接觸的是規范的東西.所以，即便學生對誤差理論不需了解，但也要知道用電流表、電壓表測量時應該盡量使測量值靠近量程，至少二分之一量程以上.中學物理實驗要求學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、如何讀數等.選擇量程的依據是什么，除了不能使測量值超出量程，還應該考慮使讀數靠近量程.另外，作為教師，在選擇如何給學生提供合適的實驗器材，就需要用實驗誤差理論進行分析，盡量滿足儀表讀數要求，雖然這方面不要求學生了解.

實際上《普通高中物理課程標準》中對高中生物理實驗能力的要求并不低，要求學生在“制定計劃與設計實驗”方面要“知道實驗目的和已有條件，制定實驗方案；嘗試選擇實驗方法及所需要的裝置與器材；考慮實驗的變量及其控制方法；認識制定計劃的作用.”在“進行實驗與收集數據”方面要求“用多種方式收集數據；按說明書進行實驗操作，會使用基本的實驗儀器；如實記錄實驗數據，知道重復收集實驗數據的意義；具有安全操作的意識；認識科學收集實驗數據的重要性”.在科學實驗中，數據的含義是深刻而廣泛的，對物理學的發展起著重要的作用，它深刻地反應了物理世界的某些基本特征，規范，正確、真實的數據有助于揭示科學的真相，物理實驗史上很多重大的實驗發現都是存在于差別微乎其微的實驗數據當中.科學地收集實驗數據，一方面要求學生更準確地得到實驗結果、減小實驗誤差，在未來學習甚至工作中進行專業實驗時，能夠科學地選取最有利的數據，幫助實驗順利完成，為科學研究奠定方法論基礎；另一方面有助于培養學生的科學態度，擁有判斷正誤的能力，今后在數據面前懂得甄別篩選、敢于質疑.

3.3 對中學物理實驗教學的建議

在物理實驗教學中，應該在學生剛接觸到實驗伊始，就要培養其嚴謹的科學態度，這是實驗教學在情感態度價值觀維度上不可替代的作用.所以一開始就應該對學生有規范要求.能夠講明白道理的，應該讓學生“知其然并且知其所以然”；暫時還不能講清楚道理的，至少做到讓學生“知其然”，等待日后進一步學習當中慢慢達到“知其所以然”.不能因為還講不明白道理，就連規范要求也放棄了.初時讓學生接觸了不規范的東西，接受不規范的要求，養成不規范的習慣，等待日后再去糾正，這是不可取的.那樣既是教育的浪費，也難以取得應有的效果，因為習慣養成后改之是很難的.

中學階段的學生其實驗能力總體不強，很多實驗操作與數據處理停留于模仿階段，教師的操作技能對學生的影響很大，教師怎么教，學生怎么做，不懂得其中緣由也不會提出質疑.而規范的實驗操作是實驗成功的前提，理科實驗的特殊性更要求實驗操作必須規范，包括儀器操作的規范，數據記錄的規范，數據處理的規范，實驗報告的規范等.因此，教師要在中學階段就應該對學生的實驗操作進行規范，教導正確的實驗做法，幫助學生養成嚴謹的科學態度和良好的實驗習慣，為未來的科研能力奠定基礎.

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