全國乙卷23題命題有錯?|22年真題一題一評9

姚鐸俟教育 發佈 2022-06-22T00:19:17.423252+00:00

昨天,本公眾號推出了《全國乙卷「最應試」的題目——23題評析|高考真題一題一評8》一文,此文雖然給出了解析,但是號主所給出的解析具有明顯的應試特徵,繼而猜測本題「引領教學」方面的功能,那就是作圖規範性。


​一、問題提出


昨天,本公眾號推出了《全國乙卷「最應試」的題目——23題評析|高考真題一題一評8》一文,此文雖然給出了解析,但是號主所給出的解析具有明顯的應試特徵,繼而猜測本題「引領教學」方面的功能,那就是作圖規範性


此文推出後,有朋友私下進行了交流,討論了本題內外接法選取問題。



也有朋友直接在推文下留言討論內外接法選取問題。



從去年開始,官方不再公布高考參考答案;網絡上的答案,不管是否來自於閱卷內幕,還是來自於草根做題,都呈現出「民間」性質。不過,大家似乎都很敏感,似乎都能曉得命題人所給的參考答案——外接法。


於是,《命題有錯?質疑:2022全國高考乙卷物理電學實驗題出現命題錯誤!》一文就內外接法視角,明確指出試題存在命題錯誤。


那麼,參考答案到底是給的外接法,還是內接法?就已經呈現的試題情景而言,參考答案到底應該是外接法,還是內接法?試題命制是否存在「確定無疑」的科學性錯誤?通過前述問題的討論,又能獲得怎樣的教學啟示或命題啟示?


​二、問題分析


命題有錯?質疑:2022全國高考乙卷物理電學實驗題出現命題錯誤!》(下文簡稱《命題錯誤》)一文的閱讀量很大,號主著筆本文之時,達到了2770多點擊量。因此,號主認為,就此文的核心觀點及其論據進行剖析顯得尤為重要。


《命題錯誤》一文的核心觀點無疑是認為試題出現了「命題錯誤」,核心論據就是下面一段表述:


「如果按照電壓表內阻無窮大來理解,那麼兩種電路連接方法計算出的電阻應該是一樣的,至少應該相差不大,但是實際情況是兩種算法算出的結果相差相當大,相對誤差達到了12%了,這就說明在這個實驗中電壓表的阻值絕對不是無窮大。」


本題顯然是測量性實驗,而且是基於21世紀,即電磁學科學高度發展、電工技術高度發達的條件性進行的測量性實驗,如果實驗誤差竟然有12%的誤差,這樣的實驗方案,即使不能算是錯誤的實驗方案,但一定是很不合理的實驗方案。高考題選用了一道不合理的實驗方案作為考題情景,最終不是引導考生分析其不合理之處,而是「明知故犯」把不合理作為合理來看,這顯然違背了「科學態度與責任」的這一核心素養理念。


各位老師,閱讀到這裡,千萬別急,不要過早的下結論,而應分析《命題錯誤》一文指出的「12%」是怎樣計算出來的。


下面是號主根據相對誤差定義,做出的猜測性計算,為了避免計算出錯,使用了計算器計算。



這個計算結果與「12%」接近,號主猜測《命題錯誤》一文作者應該是這樣計算的。那麼,分母488是怎麼來的呢?還是看一看《命題錯誤》一文原文內容吧。


「後來在第三問的時候根據電壓2.30V,電流4.20mA,計算出待測電阻和改裝電錶的總阻值為548歐姆,我又計算出改裝電流表的阻值為60歐,進而計算出待測電阻為488歐姆。」

顯然,488歐計算結果是基於內接法和第三問數據做出的計算。即548歐—60歐=488歐。


問題在於,第三問數據是在內接法實驗電路下得到的實驗數據嗎?如果不是,這一相對誤差計算本身不具有科學性。


因為官方沒有公布參考答案,我們並不確切地知道命題人的意圖如何。從這一個意義上而言,民間的任何評析都具有「臆斷性」。


如果第三問採用的是外接法得出實驗數據,那麼就題目所給信息而言,是無法計算相對誤差的。當然,如果第三問參考答案給出待測電阻測量值為548歐,那麼就說明本實驗採用了外接法。如果認為實驗方案合理,那麼可以以5%的允許誤差計算,那麼待測電阻真實值應該在522歐—577歐之間。


在外接法測量上,如果採用內接法進行再測量,實驗數據絕不是第三問圖示所示刻度。如果真實值果真在522歐—577歐之間,那麼直接計算值應該在582歐—637歐之間。


事實上,到底採用內接法,還是外接法,應該通過實驗來判斷。分別採用內、外接法測量,如果電流表讀數幾乎不變,電壓表讀數變化明顯,那麼採用外接法可行,電壓表內阻可視為很大,即可看著理想電壓表。如果電流表讀數變化較顯著,而電壓表讀數變化不顯著,那麼就說明電壓表的分流影響是不可忽略的,又知道電流表內阻,那麼採用內接法是更合理的。


很多人有一個觀念,電流表內阻確定而電壓表內阻不確定,那麼就應該採用內接法,理由是理論上可以消除系統誤差。然而,這樣的認識或觀念,很僵化,不具有實踐性。為什麼這麼說?


從理論上而言,實驗誤差確實可分為偶然誤差和系統誤差兩種,但是這兩種誤差對總誤差或最終誤差的影響並不是線性疊加關係。因此,未能減小偶然誤差——測量工具本身誤差很大或精度達不到實驗要求情況下,試圖通過調整實驗方案減小所謂的系統誤差,這是毫無意義的。


從實踐而言,電流表內阻已知的情況下,如果電壓表內阻很大很大,那麼採用內接法,還是採用外接法,系統誤差基本上呈現不出來,即系統誤差淹沒於偶然誤差之中。從這個意義上而言,在這種情況下,外接法和內接法都可行。


當然,如果我們非得錙銖必較,恐怕傾向於採用外接法——兩表讀數直接相除即可得到測量值,而無需再減電流表內阻。如果電流表內阻值非整數值,而且要筆算做減法,這個工作量還是增加不少的。當然,我們可以採用計算機,輸入實驗數據,計算結果立馬呈現,根本無需筆算,所以內接法一點也不必外接法麻煩。


那麼本題到底是採用內接法,還是外接法?從試題本身自圓其說來看,應該採用外接法。


自圓其說① 電壓表「內阻很大」,這就暗示了,電壓表可視為理想電壓表,電壓表分流影響完全可以忽略。如果採用內接法更合理,實驗誤差會明顯減小,那麼就意味著電壓表分流影響不可忽略,電壓表內阻不是很大,不可視為理想電壓表。果真如此,電壓表內阻很大是毫無意義的條件。

自圓其說② 待測電阻是經過估測的,當然估測決不能是毫無依據、毫無經驗的亂猜,所謂「有依據」,例如是通過歐姆表測量得到550歐;所謂「有經驗」,那就是通過待測電阻的貨源來源、用途說明、形狀大小、材料品質等等進行綜合評估做出的「八九不離十」的較精確的判斷。採用內接法,第三問第三空,即待測電阻測量值只能說488歐,那麼這顯然與題設條件矛盾,不是「八九不離十」了。


自圓其說③ 面對《命題錯誤》這樣的質疑,如果非得回應,估計就能夠如同本推文一樣「狡辯」一番了——命制本題,我們命題人是做過實驗的,我們實驗數據是在外接法實驗方案下測得的實驗數據,你怎麼可以用我們實事求是的實驗數據進行錯誤推理,武斷地說我們命題錯誤呢?


《命題錯誤》一文作者可能會委屈了,為了彌補自己的委屈感,可能會情緒化再「質疑」:你們做了內接法實驗嗎?實驗數據如何?為什麼試題中沒有說明?


命題人可以這樣回應:我們做了內接法實驗,實驗數據表明,電壓表確實可以視為理想電壓表,試題已經做了說明,那就是我們給出「電壓表內阻很大」條件原因,本題一個命題意圖就是要考生根據「電壓表內阻很大」建構「理想電壓表」模型。


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​我真是太委屈了!


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基於前面分析,如果刪除電壓表內阻很大條件(甚至更改為電壓表內阻未知),且把待測電阻估測值修改為「約490歐」,其他條件均不變,那麼第一問和第三問第三空的參考答案恐怕就變了,本題實驗電路圖應該採用內接法,待測電阻測量值為488歐。


​三、討論啟示


我們提倡質疑精神,然而真正的質疑有五個層次:


①具有質疑的意識;


②具有質疑的能力;


③具有質疑的行動;


④習慣於自我質疑;


⑤敢接受他人質疑。


《命題錯誤》一文作者,僅僅從文章來看,作者顯然具有質疑意識,也有一定的質疑能力,特別是實現了質疑行動。那麼是否達到了第④、⑤層次呢?


如果作者閱讀本推文後,會有強烈的「委屈感」、「羞恥感」,那麼顯然沒有達到這兩個層次。相反,閱讀本推文後,很平和,很冷靜,沒有委屈感、沒有羞恥感,願意平和再討論,對事不對人…,那麼作者就可能達到了第④、⑤層次了。


注意到,從去年開始,官方不再公布參考答案,甚至有些地方高考試卷都不公布,這是為什麼呢?用質疑五層次論來評判,說明我們的高考命題團隊、我們的國家相關機構,達到質疑第幾層次呢?


通過前面的討論,我們可以獲得如下啟示:


① 實驗教學一定要立足實驗過程,不能「紙上談實驗」,正所謂「紙上得來終覺淺」。注意到,在實驗教學上,我們是非常吝嗇的,捨不得花時間,於是實驗教學非常僵化、應試化,提升不了實驗能力,缺乏實驗素養。例如,加速度測量實驗,千遍一律都是逐差法處理數據,這是非常可笑的,不符合實驗實際,非常僵化、應試化。


② 實驗題命制,特別是原創實驗題命制,在命制過程中務必親自做實驗,而且多做幾次實驗,甚至多人各自獨立做幾次實驗,最終所命制的實驗題經得起理論和實驗的雙重檢驗和質疑。另外,實驗題命制不能固步自封,而應與時俱進,與時代接軌,而不能停留於十幾年前、幾十年前、甚至百年以前的實驗條件來命題。例如,實驗數據處理就不能停留於紙筆運算條件了、多用電錶應該更新換代,不要停留於指針式儀表年代了(據說,指針式多用電錶,在日常生活或科學實驗室中淘汰了,然而高中物理實驗課堂還停留於指針式儀表年代)。


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