紙筆測試與實(shí)操測評對物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰疾椴町愋匝芯?/h1>
2022-11-03 09:59:06張紅洋
物理教師 2022年10期
張紅洋 李 昕
（1.陜西師范大學(xué)物理學(xué)與信息技術(shù)學(xué)院，陜西西安 710119；2.中國基礎(chǔ)教育質(zhì)量監(jiān)測協(xié)同創(chuàng)新中心陜西師范大學(xué)分中心，陜西西安 710119）
物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué).物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是中學(xué)物理教學(xué)的重要組成部分，旨在培養(yǎng)學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?科學(xué)合理的評價(jià)方式是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，提高?shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的方向指引.國際科學(xué)教育重視對學(xué)生過程性技能的培養(yǎng)，并不斷創(chuàng)新評價(jià)方式.［1］世界經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（OECD）進(jìn)行的國際學(xué)生評估項(xiàng)目（PISA）將學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)定義為科學(xué)地解釋現(xiàn)象、評估與設(shè)計(jì)科學(xué)探究、科學(xué)解讀數(shù)據(jù)3 項(xiàng)能力，并以此為框架系統(tǒng)評價(jià)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng).［2］TIMSS利用信息技術(shù)來評估新一代學(xué)生科學(xué)的學(xué)習(xí)狀況：創(chuàng)新試題類型，讓學(xué)生能夠廣泛參與到測試，并且在評估過程中融入問題解決和探究過程，要求學(xué)生能夠整合并應(yīng)用過程技能來解決問題.［3］
目前限于條件制約，實(shí)驗(yàn)評價(jià)大多采用的仍是傳統(tǒng)的限時(shí)紙筆測試，然而紙筆測試對實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾榫哂休^大的局限性，容易導(dǎo)致學(xué)生“高分低能”“眼高手低”等現(xiàn)象.2019年11月，教育部發(fā)布《關(guān)于加強(qiáng)和改進(jìn)中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意見》，指出應(yīng)當(dāng)健全實(shí)驗(yàn)教學(xué)的評價(jià)機(jī)制.因此如何基于實(shí)驗(yàn)?zāi)芰⒖茖W(xué)可行的物理實(shí)驗(yàn)評價(jià)方式是應(yīng)該密切關(guān)注和亟待解決的問題，亦是加強(qiáng)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要方面.
本研究通過利用紙筆測試與實(shí)際操作考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ治黾埞P測試對學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾樾Ф龋约凹埞P測試與實(shí)操測評在各實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ乜疾樯系牟町愋?，以期為完善物理?shí)驗(yàn)?zāi)芰疾榉绞降倪M(jìn)一步研究借鑒經(jīng)驗(yàn).
1 理論基礎(chǔ)
物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰κ侵疙樌M(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)并完成實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡膫€(gè)性心理特征.［4］國內(nèi)諸多學(xué)者對其內(nèi)涵進(jìn)行闡釋.續(xù)佩君在《物理能力測量研究》中認(rèn)為物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Πú僮骱退季S兩種能力，實(shí)驗(yàn)操作和科學(xué)思維有機(jī)結(jié)合，可以外顯為某種確定的實(shí)驗(yàn)實(shí)施模式，例如依據(jù)物理實(shí)驗(yàn)過程特點(diǎn)，科學(xué)思維能力在實(shí)驗(yàn)過程中表現(xiàn)為依據(jù)實(shí)驗(yàn)原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的能力、數(shù)據(jù)處理分析能力和對實(shí)驗(yàn)結(jié)論分析總結(jié)概括的能力.通過對于海波等作者研究分析，學(xué)者們在物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?nèi)涵上的界定都涉及到觀察能力、操作能力和思維能力3 大要素，如表1所示.
表1 實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?nèi)涵的界定
基于上述分析，本研究將實(shí)驗(yàn)?zāi)芰M(jìn)行可操作性定義，具體界定為實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力、操作能力、觀察能力、數(shù)據(jù)收集及處理能力及總結(jié)與表達(dá)能力5個(gè)方面，各實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ丶捌渚唧w要求如表2所示.
表2 物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目刹僮餍远x
2 研究設(shè)計(jì)
“探究勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律”實(shí)驗(yàn)是歷年物理實(shí)驗(yàn)題的高頻考點(diǎn).例如2021 年全國甲卷、2015年全國Ⅰ卷均考查動(dòng)摩擦因數(shù)的測量；2019年全國Ⅰ卷考查借助打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探究物塊沿斜面加速下滑的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；2017年全國Ⅰ卷、2016年海南卷和天津卷考查水平面上勻變速直線運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律.以“測量斜面與木塊動(dòng)摩擦因數(shù)”實(shí)驗(yàn)為例，選擇同一實(shí)驗(yàn)情境，分別采用紙筆測試和實(shí)操測評兩種方式對學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰M(jìn)行考查，結(jié)合觀察及訪談，分析紙筆測試對學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰疾榈男Ф?，以及二者對各?shí)驗(yàn)?zāi)芰σ乜疾榈牟町愋?
2.1 研究對象
隨機(jī)選取某師范大學(xué)物理學(xué)專業(yè)在校大學(xué)生37人，27名研究生，10名本科生，男生占比27%，女生占比73%，本科生為物理學(xué)專業(yè)大三年級國家公費(fèi)師范生，研究生為學(xué)科教學(xué)（物理）專業(yè)，均修習(xí)過中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)相關(guān)課程，具有較好的物理學(xué)專業(yè)基礎(chǔ).
2.2 研究工具
2.2.1 紙筆測試試題
圍繞完整的實(shí)驗(yàn)室探究過程，紙筆測試試題以2019年新課標(biāo)Ⅱ卷高考物理實(shí)驗(yàn)題為基礎(chǔ)進(jìn)行改編，包含5個(gè)題目，每小題10分，共50分，試題內(nèi)容如下.
某學(xué)生設(shè)計(jì)了測量鐵塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)，如圖1所示.
圖1
所用實(shí)驗(yàn)器材有：鐵架臺、長木板、鐵塊、米尺、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、頻率為50 Hz的交流電源，紙帶等.回答下列問題.
（1）已知重力加速度大小為g，求鐵塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)，還需測量
（A）物塊的質(zhì)量m.
（B）斜面的高度h.
（C）斜面的傾角θ.
（2）實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該采用的必要措施為_________.
（A）紙帶必須與長木板平行.
（B）先接通電源再釋放小車.
（C）平衡小車與長木板間的摩擦力.
（3）某次實(shí)驗(yàn)時(shí)，調(diào)整木板與水平面的夾角θ=30°.接通電源，開啟打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，釋放鐵塊，鐵塊從靜止開始沿木板滑下.多次重復(fù)后選擇點(diǎn)跡清晰的一條紙帶，如圖2所示.在A-G7個(gè)點(diǎn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器最先打出的點(diǎn)是_________.
圖2
（4）圖2中的點(diǎn)為計(jì)數(shù)點(diǎn)（每兩個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4 個(gè)點(diǎn)未畫出）.鐵塊下滑的加速度為________m／s2（g=9.8m／s2，結(jié)果保留2位小數(shù)，保留計(jì)算過程）.鐵塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為__________（結(jié)果保留2 位小數(shù)，保留計(jì)算過程）（=1.732）.
（5）該實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生誤差的原因有___________________________________________（至少寫兩條）.
紙筆測試的5 個(gè)實(shí)驗(yàn)題目是以實(shí)驗(yàn)?zāi)芰疾闉槟繕?biāo)而設(shè)定的.第1題考查學(xué)生對實(shí)驗(yàn)原理的理解能力，第2 題是對實(shí)驗(yàn)操作細(xì)節(jié)的考查.實(shí)驗(yàn)操作結(jié)束后，需對紙帶進(jìn)行分析.第3 題考查打點(diǎn)順序的判斷，學(xué)生可通過物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的原理分析得到結(jié)論.第4題是對紙帶進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的過程，利用逐差法計(jì)算物體運(yùn)動(dòng)的加速度，進(jìn)而求得動(dòng)摩擦因數(shù).第5 題是對總結(jié)與表達(dá)能力的考查，探究過程結(jié)束后，需要對實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行反思，思考誤差來源，并提出改進(jìn)意見.
2.2.2 實(shí)驗(yàn)室實(shí)操測評研究工具
實(shí)驗(yàn)室實(shí)操測評研究工具主要包括學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作過程中需要記錄相關(guān)內(nèi)容的記錄單（表3）和教師對學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作過程表現(xiàn)的記錄表（表4）.實(shí)操測評與紙筆測試選取同一問題情境，要求學(xué)生利用已有實(shí)驗(yàn)器材測量木塊與斜面的動(dòng)摩擦因數(shù)，并在實(shí)際操作時(shí)為學(xué)生提供工作記錄單，以便實(shí)驗(yàn)結(jié)束后對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力、數(shù)據(jù)處理能力和總結(jié)與表達(dá)的能力進(jìn)行全面分析與評價(jià).
表3 實(shí)際操作工作記錄單
在學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)操作過程中，教師需要對其實(shí)驗(yàn)操作表現(xiàn)等進(jìn)行觀察、問詢以及對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作表現(xiàn)作出記錄及測評，相關(guān)結(jié)果記錄于表4.
表4 操作表現(xiàn)測評記錄表
2.3 研究程序
紙筆測試限時(shí)30 min，實(shí)操測評限時(shí)1h，考試地點(diǎn)為某物理實(shí)驗(yàn)室.在對學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)室實(shí)際操作測評過程中，測評教師依據(jù)學(xué)生表現(xiàn)填寫操作表現(xiàn)測評記錄表（表4），可為研究對象提供幫助，若學(xué)生在教師協(xié)助下完成某過程，則該生在此方面不得分.在學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作過程中，教師可對設(shè)計(jì)原理、操作過程、數(shù)據(jù)獲取進(jìn)行實(shí)時(shí)訪談.操作結(jié)束之后，學(xué)生提交實(shí)際操作工作記錄單，并將其紙筆測試題及操作表現(xiàn)測評記錄表連同紙帶裝入檔案袋.研究者將參照學(xué)生筆試與工作單作答情況，建立評分標(biāo)準(zhǔn)，對學(xué)生紙筆測試及實(shí)驗(yàn)室操作考試進(jìn)行賦分，并對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和相關(guān)性分析.
3 結(jié)果與討論
（1）實(shí)操測試較紙筆測試對學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的考查要求更高且更具開放性.
紙筆測試對實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的考查側(cè)重物理原理的理解與應(yīng)用，側(cè)重于考查依據(jù)實(shí)驗(yàn)原理表征相關(guān)物理量的關(guān)系.而在實(shí)驗(yàn)室實(shí)操測試中，對實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的考查主要體現(xiàn)在通過實(shí)驗(yàn)原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案上，依據(jù)實(shí)驗(yàn)器材，靈活運(yùn)用物理原理并設(shè)計(jì)適切的實(shí)驗(yàn)方案.例如在“測量木塊與斜面動(dòng)摩擦因數(shù)”實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生設(shè)計(jì)不同實(shí)驗(yàn)方案.大部分學(xué)生讓木塊沿斜面下滑做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶計(jì)算加速度，依據(jù)牛頓第二定律得到動(dòng)摩擦因數(shù).部分學(xué)生選擇的實(shí)驗(yàn)原理是讓木塊沿斜面做勻速直線運(yùn)動(dòng)，動(dòng)摩擦因數(shù)μ=tanθ.將物塊置于斜面上，逐漸增大斜面傾角，木塊由靜止到運(yùn)動(dòng)的臨界角即為θ，計(jì)算臨界角的正切值即所求的動(dòng)摩擦因數(shù).實(shí)驗(yàn)原理科學(xué)合理，但在實(shí)際操作過程中臨界角的尋找難度較大，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差較大.
在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下關(guān)于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的考查不僅考查學(xué)生對物理原理的理解水平，更能考查學(xué)生能否依據(jù)實(shí)驗(yàn)原理設(shè)計(jì)科學(xué)可行的實(shí)驗(yàn)方案.而紙筆測試給定具體的實(shí)驗(yàn)情境，弱化了對實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的考查，因此實(shí)操測評對學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力具有更高的要求.
（2）實(shí)操測評較紙筆測試更側(cè)重于對學(xué)生實(shí)踐能力和實(shí)踐意識的測查.
實(shí)踐能力是教育所關(guān)注和強(qiáng)調(diào)的重要內(nèi)容，其具體表現(xiàn)為動(dòng)手實(shí)際操作能力.紙筆測試對實(shí)驗(yàn)操作能力的考查主要體現(xiàn)為操作細(xì)節(jié)的規(guī)范.通過學(xué)生訪談反映，紙筆測試中關(guān)于操作細(xì)節(jié)的考查對實(shí)際操作起到一定的提示和幫助作用.但在實(shí)際操作過程中學(xué)生在斜面搭建、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用方面表現(xiàn)不佳.A 同學(xué)在訪談過程中表示“平時(shí)很少做實(shí)驗(yàn)，看到實(shí)驗(yàn)儀器后無法根據(jù)實(shí)驗(yàn)儀器的結(jié)構(gòu)判斷其用途或使用方法”.
“知行不一”是學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Ρ憩F(xiàn)的突出特點(diǎn)，其根源在于紙筆實(shí)驗(yàn)和真實(shí)實(shí)驗(yàn)的脫離.“重復(fù)測量、重復(fù)操作以減少偶然誤差”是實(shí)驗(yàn)試題中的考查熱點(diǎn)問題，然而，在實(shí)際操作中，僅B同學(xué)進(jìn)行了重復(fù)操作，選擇了點(diǎn)跡清晰，并且運(yùn)動(dòng)情況相對理想的紙帶，反映了紙筆測試在操作能力考查上的局限性.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)整理實(shí)驗(yàn)儀器，平放在實(shí)驗(yàn)桌上，由于學(xué)生長期經(jīng)歷“黑板實(shí)驗(yàn)”，只有少數(shù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)束后整理實(shí)驗(yàn)儀器，大多數(shù)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中缺乏良好的實(shí)踐意識和行為習(xí)慣.
雖然紙筆測試對學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作細(xì)節(jié)和規(guī)范的考查對實(shí)際操作起到一定幫助和提示作用，但是動(dòng)手操作及學(xué)生的實(shí)踐意識和行為習(xí)慣是紙筆測試在實(shí)驗(yàn)?zāi)芰疾樯蠠o法涉及的.故黑板上講實(shí)驗(yàn)或紙筆實(shí)驗(yàn)測試題無法培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力.
（3）實(shí)操測評對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲取與記錄考查更為真實(shí)可靠.
紙筆測試題無法考查學(xué)生對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的真實(shí)記錄能力，往往僅停留于對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理能力方面，例如基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算相關(guān)物理量及對圖像處理和分析，無法讓學(xué)生真實(shí)親歷實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲取和記錄過程，且試題的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)往往剔除了真實(shí)實(shí)驗(yàn)的問題數(shù)據(jù)，與真實(shí)實(shí)驗(yàn)環(huán)境中獲取的數(shù)據(jù)存在差異.例如圖3 為紙筆測試題“探究勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律”提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的位移差近似為定值，是理想的勻變速直線運(yùn)動(dòng)，學(xué)生在解題時(shí)利用逐差法計(jì)算出運(yùn)動(dòng)的加速度即可.
圖3 紙帶數(shù)據(jù)記錄
在真實(shí)的實(shí)驗(yàn)室操作情境中，學(xué)生對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)收集和處理能力主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)的獲取、記錄以及數(shù)據(jù)處理與分析兩個(gè)方面.在選取計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)學(xué)生出現(xiàn)的典型錯(cuò)誤有：選點(diǎn)時(shí)連續(xù)選擇相鄰的5或6個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，導(dǎo)致選點(diǎn)過于集中.選取計(jì)數(shù)點(diǎn)之后，應(yīng)測量并計(jì)算相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的間距.學(xué)生有兩種測量方法：有的學(xué)生固定測量起點(diǎn)，依次測量起點(diǎn)與計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離，然后作差得到相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離.還有學(xué)生則直接測量相鄰兩點(diǎn)的間距，不斷移動(dòng)刻度尺改變測量起點(diǎn)，與上一種測量方式相比具有一定的測量誤差.測量之后應(yīng)合理設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)記錄表格，客觀真實(shí)地記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).而學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室操作考試中，均未以表格記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).大部分學(xué)生在記錄數(shù)據(jù)時(shí)比較隨意，缺乏規(guī)范性，直接將紙帶劃至數(shù)據(jù)記錄區(qū)域，將相鄰兩點(diǎn)的間距標(biāo)注在計(jì)數(shù)點(diǎn)旁邊.
學(xué)生對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理能力和學(xué)生經(jīng)歷的認(rèn)知過程是一致的，如果學(xué)生在紙筆測試中能夠依據(jù)實(shí)驗(yàn)原理利用數(shù)學(xué)方法對數(shù)據(jù)或圖像進(jìn)行處理和分析，得到正確的答案，相應(yīng)的在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中亦可對獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，故而紙筆測試對局部數(shù)據(jù)收集及處理能力的考查具有一定的效度.
（4）實(shí)操測評對學(xué)生實(shí)驗(yàn)總結(jié)反思能力考查更全面深入.
紙筆測試對總結(jié)與表達(dá)能力的考查主要集中在根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論、誤差產(chǎn)生原因以及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案改進(jìn)等方面.在解題過程中，學(xué)生通過在腦海中再現(xiàn)物理實(shí)驗(yàn)場景或呈現(xiàn)現(xiàn)實(shí)中的問題情境，思考可能帶來的誤差原因及儀器或原理的改進(jìn).而在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中，學(xué)生經(jīng)歷了真實(shí)的實(shí)驗(yàn)過程，對誤差產(chǎn)生的原因理解則更為全面和深刻.總結(jié)與反思不僅包含誤差分析，也包括從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)記錄等方面對實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性、可行性、簡便性等的反思.例如D 同學(xué)在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，提出新的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)想法，即把鋁制斜面水平放置，將彈簧測力計(jì)與木塊相連固定在一端，拉動(dòng)鋁板，記錄彈簧測力計(jì)示數(shù)，然后稱量木塊質(zhì)量，進(jìn)而求得動(dòng)摩擦因數(shù)，此設(shè)計(jì)可避免測量以減小實(shí)驗(yàn)誤差.再比如E 同學(xué)在反思中提到由于實(shí)驗(yàn)儀器不完善導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)中存在系統(tǒng)誤差，該學(xué)生在實(shí)際測量過程中發(fā)現(xiàn)物塊的運(yùn)動(dòng)并不是一個(gè)理想的勻變速直線運(yùn)動(dòng)，故其提出原因是斜面各部分光滑程度不同，應(yīng)對實(shí)驗(yàn)儀器加以改進(jìn).
總之，在實(shí)驗(yàn)室實(shí)際操作對總結(jié)與反思能力的考查中，學(xué)生可以結(jié)合真實(shí)的實(shí)驗(yàn)情境從儀器、操作、設(shè)計(jì)等方面考慮更多的細(xì)節(jié)問題，同時(shí)對于誤差產(chǎn)生的原因可以有更深刻的認(rèn)識和了解.
4 結(jié)論與啟示
紙筆測試與實(shí)操測評對學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ臏y查，將會(huì)在我國長期存在，充分了解兩種測評方式的差異性，有利于教師做好實(shí)驗(yàn)測評及實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作.通過上述研究，得出如下結(jié)論.
（1）實(shí)操測評對學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰y評具有較高的效度.實(shí)際操作測評較紙筆測試對實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾榇嬖谫|(zhì)的差異性.首先，實(shí)操測評更重視實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、動(dòng)手操作能力及觀察能力的考查，紙筆測試則側(cè)重考查實(shí)驗(yàn)原理以及數(shù)據(jù)分析處理等局部實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?其次，實(shí)際操作對實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾榫哂猩尚院屯暾?紙筆測試一道試題不會(huì)做或者做不好，并不會(huì)影響下一道試題的作答，而實(shí)際操作整個(gè)過程環(huán)環(huán)相扣，學(xué)生需經(jīng)歷完整的探究過程，從設(shè)計(jì)到操作，再到數(shù)據(jù)獲取、記錄和分析，概括總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論，并對實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行反思和總結(jié)，一個(gè)環(huán)節(jié)失誤或無法進(jìn)行將導(dǎo)致整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程失敗，因此，實(shí)操測評對實(shí)驗(yàn)?zāi)芰疾榈恼w效度較高.
（2）紙筆測試對學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰疾榫哂休^大局限性，與學(xué)生真實(shí)表現(xiàn)力不具有顯著相關(guān)性.紙筆測試對實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的考查缺乏開放性，對實(shí)驗(yàn)操作能力考查效度低，總結(jié)與反思能力考查不全面不深刻等，但是紙筆測試對實(shí)驗(yàn)原理、數(shù)據(jù)處理分析能力的考查方面具有較高效度.
（3）紙筆測試仍長期存在，但實(shí)驗(yàn)實(shí)際操作測評會(huì)越來越得到重視.鑒于紙筆測試具有低成本、高效率等優(yōu)點(diǎn)，在目前我國基本國情和條件限制下，紙筆測試仍會(huì)存在相當(dāng)長時(shí)間，為避免題海戰(zhàn)術(shù)和“黑板實(shí)驗(yàn)”，應(yīng)不斷創(chuàng)新問題情境、取材背景以及設(shè)問方式，保證筆試的效度.隨著國家改革的不斷深入，部分學(xué)校或教育部門嘗試用實(shí)際操作對學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰M(jìn)行考查，創(chuàng)造條件并積極探索，完善考查方式，探索開發(fā)與之相對應(yīng)的評價(jià)工具，以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰θ婵茖W(xué)的考查，進(jìn)而發(fā)揮評價(jià)良好的導(dǎo)向功能，讓實(shí)驗(yàn)教學(xué)回歸到實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)中去.
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張紅洋 李 昕
（1.陜西師范大學(xué)物理學(xué)與信息技術(shù)學(xué)院，陜西西安 710119；2.中國基礎(chǔ)教育質(zhì)量監(jiān)測協(xié)同創(chuàng)新中心陜西師范大學(xué)分中心，陜西西安 710119）
物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué).物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是中學(xué)物理教學(xué)的重要組成部分，旨在培養(yǎng)學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?科學(xué)合理的評價(jià)方式是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，提高?shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的方向指引.國際科學(xué)教育重視對學(xué)生過程性技能的培養(yǎng)，并不斷創(chuàng)新評價(jià)方式.［1］世界經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（OECD）進(jìn)行的國際學(xué)生評估項(xiàng)目（PISA）將學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)定義為科學(xué)地解釋現(xiàn)象、評估與設(shè)計(jì)科學(xué)探究、科學(xué)解讀數(shù)據(jù)3 項(xiàng)能力，并以此為框架系統(tǒng)評價(jià)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng).［2］TIMSS利用信息技術(shù)來評估新一代學(xué)生科學(xué)的學(xué)習(xí)狀況：創(chuàng)新試題類型，讓學(xué)生能夠廣泛參與到測試，并且在評估過程中融入問題解決和探究過程，要求學(xué)生能夠整合并應(yīng)用過程技能來解決問題.［3］
目前限于條件制約，實(shí)驗(yàn)評價(jià)大多采用的仍是傳統(tǒng)的限時(shí)紙筆測試，然而紙筆測試對實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾榫哂休^大的局限性，容易導(dǎo)致學(xué)生“高分低能”“眼高手低”等現(xiàn)象.2019年11月，教育部發(fā)布《關(guān)于加強(qiáng)和改進(jìn)中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意見》，指出應(yīng)當(dāng)健全實(shí)驗(yàn)教學(xué)的評價(jià)機(jī)制.因此如何基于實(shí)驗(yàn)?zāi)芰⒖茖W(xué)可行的物理實(shí)驗(yàn)評價(jià)方式是應(yīng)該密切關(guān)注和亟待解決的問題，亦是加強(qiáng)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要方面.
本研究通過利用紙筆測試與實(shí)際操作考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ治黾埞P測試對學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾樾Ф龋约凹埞P測試與實(shí)操測評在各實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ乜疾樯系牟町愋?，以期為完善物理?shí)驗(yàn)?zāi)芰疾榉绞降倪M(jìn)一步研究借鑒經(jīng)驗(yàn).
1 理論基礎(chǔ)
物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰κ侵疙樌M(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)并完成實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡膫€(gè)性心理特征.［4］國內(nèi)諸多學(xué)者對其內(nèi)涵進(jìn)行闡釋.續(xù)佩君在《物理能力測量研究》中認(rèn)為物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Πú僮骱退季S兩種能力，實(shí)驗(yàn)操作和科學(xué)思維有機(jī)結(jié)合，可以外顯為某種確定的實(shí)驗(yàn)實(shí)施模式，例如依據(jù)物理實(shí)驗(yàn)過程特點(diǎn)，科學(xué)思維能力在實(shí)驗(yàn)過程中表現(xiàn)為依據(jù)實(shí)驗(yàn)原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的能力、數(shù)據(jù)處理分析能力和對實(shí)驗(yàn)結(jié)論分析總結(jié)概括的能力.通過對于海波等作者研究分析，學(xué)者們在物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?nèi)涵上的界定都涉及到觀察能力、操作能力和思維能力3 大要素，如表1所示.
表1 實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?nèi)涵的界定
基于上述分析，本研究將實(shí)驗(yàn)?zāi)芰M(jìn)行可操作性定義，具體界定為實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力、操作能力、觀察能力、數(shù)據(jù)收集及處理能力及總結(jié)與表達(dá)能力5個(gè)方面，各實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ丶捌渚唧w要求如表2所示.
表2 物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目刹僮餍远x
2 研究設(shè)計(jì)
“探究勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律”實(shí)驗(yàn)是歷年物理實(shí)驗(yàn)題的高頻考點(diǎn).例如2021 年全國甲卷、2015年全國Ⅰ卷均考查動(dòng)摩擦因數(shù)的測量；2019年全國Ⅰ卷考查借助打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探究物塊沿斜面加速下滑的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；2017年全國Ⅰ卷、2016年海南卷和天津卷考查水平面上勻變速直線運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律.以“測量斜面與木塊動(dòng)摩擦因數(shù)”實(shí)驗(yàn)為例，選擇同一實(shí)驗(yàn)情境，分別采用紙筆測試和實(shí)操測評兩種方式對學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰M(jìn)行考查，結(jié)合觀察及訪談，分析紙筆測試對學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰疾榈男Ф?，以及二者對各?shí)驗(yàn)?zāi)芰σ乜疾榈牟町愋?
2.1 研究對象
隨機(jī)選取某師范大學(xué)物理學(xué)專業(yè)在校大學(xué)生37人，27名研究生，10名本科生，男生占比27%，女生占比73%，本科生為物理學(xué)專業(yè)大三年級國家公費(fèi)師范生，研究生為學(xué)科教學(xué)（物理）專業(yè)，均修習(xí)過中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)相關(guān)課程，具有較好的物理學(xué)專業(yè)基礎(chǔ).
2.2 研究工具
2.2.1 紙筆測試試題
圍繞完整的實(shí)驗(yàn)室探究過程，紙筆測試試題以2019年新課標(biāo)Ⅱ卷高考物理實(shí)驗(yàn)題為基礎(chǔ)進(jìn)行改編，包含5個(gè)題目，每小題10分，共50分，試題內(nèi)容如下.
某學(xué)生設(shè)計(jì)了測量鐵塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)，如圖1所示.
圖1
所用實(shí)驗(yàn)器材有：鐵架臺、長木板、鐵塊、米尺、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、頻率為50 Hz的交流電源，紙帶等.回答下列問題.
（1）已知重力加速度大小為g，求鐵塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)，還需測量
（A）物塊的質(zhì)量m.
（B）斜面的高度h.
（C）斜面的傾角θ.
（2）實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該采用的必要措施為_________.
（A）紙帶必須與長木板平行.
（B）先接通電源再釋放小車.
（C）平衡小車與長木板間的摩擦力.
（3）某次實(shí)驗(yàn)時(shí)，調(diào)整木板與水平面的夾角θ=30°.接通電源，開啟打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，釋放鐵塊，鐵塊從靜止開始沿木板滑下.多次重復(fù)后選擇點(diǎn)跡清晰的一條紙帶，如圖2所示.在A-G7個(gè)點(diǎn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器最先打出的點(diǎn)是_________.
圖2
（4）圖2中的點(diǎn)為計(jì)數(shù)點(diǎn)（每兩個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4 個(gè)點(diǎn)未畫出）.鐵塊下滑的加速度為________m／s2（g=9.8m／s2，結(jié)果保留2位小數(shù)，保留計(jì)算過程）.鐵塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為__________（結(jié)果保留2 位小數(shù)，保留計(jì)算過程）（=1.732）.
（5）該實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生誤差的原因有___________________________________________（至少寫兩條）.
紙筆測試的5 個(gè)實(shí)驗(yàn)題目是以實(shí)驗(yàn)?zāi)芰疾闉槟繕?biāo)而設(shè)定的.第1題考查學(xué)生對實(shí)驗(yàn)原理的理解能力，第2 題是對實(shí)驗(yàn)操作細(xì)節(jié)的考查.實(shí)驗(yàn)操作結(jié)束后，需對紙帶進(jìn)行分析.第3 題考查打點(diǎn)順序的判斷，學(xué)生可通過物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的原理分析得到結(jié)論.第4題是對紙帶進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的過程，利用逐差法計(jì)算物體運(yùn)動(dòng)的加速度，進(jìn)而求得動(dòng)摩擦因數(shù).第5 題是對總結(jié)與表達(dá)能力的考查，探究過程結(jié)束后，需要對實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行反思，思考誤差來源，并提出改進(jìn)意見.
2.2.2 實(shí)驗(yàn)室實(shí)操測評研究工具
實(shí)驗(yàn)室實(shí)操測評研究工具主要包括學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作過程中需要記錄相關(guān)內(nèi)容的記錄單（表3）和教師對學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作過程表現(xiàn)的記錄表（表4）.實(shí)操測評與紙筆測試選取同一問題情境，要求學(xué)生利用已有實(shí)驗(yàn)器材測量木塊與斜面的動(dòng)摩擦因數(shù)，并在實(shí)際操作時(shí)為學(xué)生提供工作記錄單，以便實(shí)驗(yàn)結(jié)束后對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力、數(shù)據(jù)處理能力和總結(jié)與表達(dá)的能力進(jìn)行全面分析與評價(jià).
表3 實(shí)際操作工作記錄單
在學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)操作過程中，教師需要對其實(shí)驗(yàn)操作表現(xiàn)等進(jìn)行觀察、問詢以及對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作表現(xiàn)作出記錄及測評，相關(guān)結(jié)果記錄于表4.
表4 操作表現(xiàn)測評記錄表
2.3 研究程序
紙筆測試限時(shí)30 min，實(shí)操測評限時(shí)1h，考試地點(diǎn)為某物理實(shí)驗(yàn)室.在對學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)室實(shí)際操作測評過程中，測評教師依據(jù)學(xué)生表現(xiàn)填寫操作表現(xiàn)測評記錄表（表4），可為研究對象提供幫助，若學(xué)生在教師協(xié)助下完成某過程，則該生在此方面不得分.在學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作過程中，教師可對設(shè)計(jì)原理、操作過程、數(shù)據(jù)獲取進(jìn)行實(shí)時(shí)訪談.操作結(jié)束之后，學(xué)生提交實(shí)際操作工作記錄單，并將其紙筆測試題及操作表現(xiàn)測評記錄表連同紙帶裝入檔案袋.研究者將參照學(xué)生筆試與工作單作答情況，建立評分標(biāo)準(zhǔn)，對學(xué)生紙筆測試及實(shí)驗(yàn)室操作考試進(jìn)行賦分，并對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和相關(guān)性分析.
3 結(jié)果與討論
（1）實(shí)操測試較紙筆測試對學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的考查要求更高且更具開放性.
紙筆測試對實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的考查側(cè)重物理原理的理解與應(yīng)用，側(cè)重于考查依據(jù)實(shí)驗(yàn)原理表征相關(guān)物理量的關(guān)系.而在實(shí)驗(yàn)室實(shí)操測試中，對實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的考查主要體現(xiàn)在通過實(shí)驗(yàn)原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案上，依據(jù)實(shí)驗(yàn)器材，靈活運(yùn)用物理原理并設(shè)計(jì)適切的實(shí)驗(yàn)方案.例如在“測量木塊與斜面動(dòng)摩擦因數(shù)”實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生設(shè)計(jì)不同實(shí)驗(yàn)方案.大部分學(xué)生讓木塊沿斜面下滑做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶計(jì)算加速度，依據(jù)牛頓第二定律得到動(dòng)摩擦因數(shù).部分學(xué)生選擇的實(shí)驗(yàn)原理是讓木塊沿斜面做勻速直線運(yùn)動(dòng)，動(dòng)摩擦因數(shù)μ=tanθ.將物塊置于斜面上，逐漸增大斜面傾角，木塊由靜止到運(yùn)動(dòng)的臨界角即為θ，計(jì)算臨界角的正切值即所求的動(dòng)摩擦因數(shù).實(shí)驗(yàn)原理科學(xué)合理，但在實(shí)際操作過程中臨界角的尋找難度較大，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差較大.
在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下關(guān)于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的考查不僅考查學(xué)生對物理原理的理解水平，更能考查學(xué)生能否依據(jù)實(shí)驗(yàn)原理設(shè)計(jì)科學(xué)可行的實(shí)驗(yàn)方案.而紙筆測試給定具體的實(shí)驗(yàn)情境，弱化了對實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的考查，因此實(shí)操測評對學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力具有更高的要求.
（2）實(shí)操測評較紙筆測試更側(cè)重于對學(xué)生實(shí)踐能力和實(shí)踐意識的測查.
實(shí)踐能力是教育所關(guān)注和強(qiáng)調(diào)的重要內(nèi)容，其具體表現(xiàn)為動(dòng)手實(shí)際操作能力.紙筆測試對實(shí)驗(yàn)操作能力的考查主要體現(xiàn)為操作細(xì)節(jié)的規(guī)范.通過學(xué)生訪談反映，紙筆測試中關(guān)于操作細(xì)節(jié)的考查對實(shí)際操作起到一定的提示和幫助作用.但在實(shí)際操作過程中學(xué)生在斜面搭建、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用方面表現(xiàn)不佳.A 同學(xué)在訪談過程中表示“平時(shí)很少做實(shí)驗(yàn)，看到實(shí)驗(yàn)儀器后無法根據(jù)實(shí)驗(yàn)儀器的結(jié)構(gòu)判斷其用途或使用方法”.
“知行不一”是學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Ρ憩F(xiàn)的突出特點(diǎn)，其根源在于紙筆實(shí)驗(yàn)和真實(shí)實(shí)驗(yàn)的脫離.“重復(fù)測量、重復(fù)操作以減少偶然誤差”是實(shí)驗(yàn)試題中的考查熱點(diǎn)問題，然而，在實(shí)際操作中，僅B同學(xué)進(jìn)行了重復(fù)操作，選擇了點(diǎn)跡清晰，并且運(yùn)動(dòng)情況相對理想的紙帶，反映了紙筆測試在操作能力考查上的局限性.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)整理實(shí)驗(yàn)儀器，平放在實(shí)驗(yàn)桌上，由于學(xué)生長期經(jīng)歷“黑板實(shí)驗(yàn)”，只有少數(shù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)束后整理實(shí)驗(yàn)儀器，大多數(shù)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中缺乏良好的實(shí)踐意識和行為習(xí)慣.
雖然紙筆測試對學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作細(xì)節(jié)和規(guī)范的考查對實(shí)際操作起到一定幫助和提示作用，但是動(dòng)手操作及學(xué)生的實(shí)踐意識和行為習(xí)慣是紙筆測試在實(shí)驗(yàn)?zāi)芰疾樯蠠o法涉及的.故黑板上講實(shí)驗(yàn)或紙筆實(shí)驗(yàn)測試題無法培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力.
（3）實(shí)操測評對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲取與記錄考查更為真實(shí)可靠.
紙筆測試題無法考查學(xué)生對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的真實(shí)記錄能力，往往僅停留于對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理能力方面，例如基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算相關(guān)物理量及對圖像處理和分析，無法讓學(xué)生真實(shí)親歷實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲取和記錄過程，且試題的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)往往剔除了真實(shí)實(shí)驗(yàn)的問題數(shù)據(jù)，與真實(shí)實(shí)驗(yàn)環(huán)境中獲取的數(shù)據(jù)存在差異.例如圖3 為紙筆測試題“探究勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律”提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的位移差近似為定值，是理想的勻變速直線運(yùn)動(dòng)，學(xué)生在解題時(shí)利用逐差法計(jì)算出運(yùn)動(dòng)的加速度即可.
圖3 紙帶數(shù)據(jù)記錄
在真實(shí)的實(shí)驗(yàn)室操作情境中，學(xué)生對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)收集和處理能力主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)的獲取、記錄以及數(shù)據(jù)處理與分析兩個(gè)方面.在選取計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)學(xué)生出現(xiàn)的典型錯(cuò)誤有：選點(diǎn)時(shí)連續(xù)選擇相鄰的5或6個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，導(dǎo)致選點(diǎn)過于集中.選取計(jì)數(shù)點(diǎn)之后，應(yīng)測量并計(jì)算相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的間距.學(xué)生有兩種測量方法：有的學(xué)生固定測量起點(diǎn)，依次測量起點(diǎn)與計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離，然后作差得到相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離.還有學(xué)生則直接測量相鄰兩點(diǎn)的間距，不斷移動(dòng)刻度尺改變測量起點(diǎn)，與上一種測量方式相比具有一定的測量誤差.測量之后應(yīng)合理設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)記錄表格，客觀真實(shí)地記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).而學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室操作考試中，均未以表格記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).大部分學(xué)生在記錄數(shù)據(jù)時(shí)比較隨意，缺乏規(guī)范性，直接將紙帶劃至數(shù)據(jù)記錄區(qū)域，將相鄰兩點(diǎn)的間距標(biāo)注在計(jì)數(shù)點(diǎn)旁邊.
學(xué)生對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理能力和學(xué)生經(jīng)歷的認(rèn)知過程是一致的，如果學(xué)生在紙筆測試中能夠依據(jù)實(shí)驗(yàn)原理利用數(shù)學(xué)方法對數(shù)據(jù)或圖像進(jìn)行處理和分析，得到正確的答案，相應(yīng)的在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中亦可對獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，故而紙筆測試對局部數(shù)據(jù)收集及處理能力的考查具有一定的效度.
（4）實(shí)操測評對學(xué)生實(shí)驗(yàn)總結(jié)反思能力考查更全面深入.
紙筆測試對總結(jié)與表達(dá)能力的考查主要集中在根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論、誤差產(chǎn)生原因以及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案改進(jìn)等方面.在解題過程中，學(xué)生通過在腦海中再現(xiàn)物理實(shí)驗(yàn)場景或呈現(xiàn)現(xiàn)實(shí)中的問題情境，思考可能帶來的誤差原因及儀器或原理的改進(jìn).而在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中，學(xué)生經(jīng)歷了真實(shí)的實(shí)驗(yàn)過程，對誤差產(chǎn)生的原因理解則更為全面和深刻.總結(jié)與反思不僅包含誤差分析，也包括從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)記錄等方面對實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性、可行性、簡便性等的反思.例如D 同學(xué)在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，提出新的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)想法，即把鋁制斜面水平放置，將彈簧測力計(jì)與木塊相連固定在一端，拉動(dòng)鋁板，記錄彈簧測力計(jì)示數(shù)，然后稱量木塊質(zhì)量，進(jìn)而求得動(dòng)摩擦因數(shù)，此設(shè)計(jì)可避免測量以減小實(shí)驗(yàn)誤差.再比如E 同學(xué)在反思中提到由于實(shí)驗(yàn)儀器不完善導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)中存在系統(tǒng)誤差，該學(xué)生在實(shí)際測量過程中發(fā)現(xiàn)物塊的運(yùn)動(dòng)并不是一個(gè)理想的勻變速直線運(yùn)動(dòng)，故其提出原因是斜面各部分光滑程度不同，應(yīng)對實(shí)驗(yàn)儀器加以改進(jìn).
總之，在實(shí)驗(yàn)室實(shí)際操作對總結(jié)與反思能力的考查中，學(xué)生可以結(jié)合真實(shí)的實(shí)驗(yàn)情境從儀器、操作、設(shè)計(jì)等方面考慮更多的細(xì)節(jié)問題，同時(shí)對于誤差產(chǎn)生的原因可以有更深刻的認(rèn)識和了解.
4 結(jié)論與啟示
紙筆測試與實(shí)操測評對學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ臏y查，將會(huì)在我國長期存在，充分了解兩種測評方式的差異性，有利于教師做好實(shí)驗(yàn)測評及實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作.通過上述研究，得出如下結(jié)論.
（1）實(shí)操測評對學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰y評具有較高的效度.實(shí)際操作測評較紙筆測試對實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾榇嬖谫|(zhì)的差異性.首先，實(shí)操測評更重視實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、動(dòng)手操作能力及觀察能力的考查，紙筆測試則側(cè)重考查實(shí)驗(yàn)原理以及數(shù)據(jù)分析處理等局部實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?其次，實(shí)際操作對實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾榫哂猩尚院屯暾?紙筆測試一道試題不會(huì)做或者做不好，并不會(huì)影響下一道試題的作答，而實(shí)際操作整個(gè)過程環(huán)環(huán)相扣，學(xué)生需經(jīng)歷完整的探究過程，從設(shè)計(jì)到操作，再到數(shù)據(jù)獲取、記錄和分析，概括總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論，并對實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行反思和總結(jié)，一個(gè)環(huán)節(jié)失誤或無法進(jìn)行將導(dǎo)致整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程失敗，因此，實(shí)操測評對實(shí)驗(yàn)?zāi)芰疾榈恼w效度較高.
（2）紙筆測試對學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰疾榫哂休^大局限性，與學(xué)生真實(shí)表現(xiàn)力不具有顯著相關(guān)性.紙筆測試對實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的考查缺乏開放性，對實(shí)驗(yàn)操作能力考查效度低，總結(jié)與反思能力考查不全面不深刻等，但是紙筆測試對實(shí)驗(yàn)原理、數(shù)據(jù)處理分析能力的考查方面具有較高效度.
（3）紙筆測試仍長期存在，但實(shí)驗(yàn)實(shí)際操作測評會(huì)越來越得到重視.鑒于紙筆測試具有低成本、高效率等優(yōu)點(diǎn)，在目前我國基本國情和條件限制下，紙筆測試仍會(huì)存在相當(dāng)長時(shí)間，為避免題海戰(zhàn)術(shù)和“黑板實(shí)驗(yàn)”，應(yīng)不斷創(chuàng)新問題情境、取材背景以及設(shè)問方式，保證筆試的效度.隨著國家改革的不斷深入，部分學(xué)校或教育部門嘗試用實(shí)際操作對學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰M(jìn)行考查，創(chuàng)造條件并積極探索，完善考查方式，探索開發(fā)與之相對應(yīng)的評價(jià)工具，以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰θ婵茖W(xué)的考查，進(jìn)而發(fā)揮評價(jià)良好的導(dǎo)向功能，讓實(shí)驗(yàn)教學(xué)回歸到實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)中去.
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