根据目前中学物理课程的情况，试将物理实验能力的层次做如下划 分。需要说明，按照物理学的需要和不同层次的实验能力的难度来说，有 些层次是很高的，例如实验数据的处理，设计实验，误差分析等等，但由 于中学物理的具体要求，对这些内容的要求降低了很多，以至其难度变得 较小，这导致在下面的讨论中，我们不得不把它们暂放到较低的位置。
一 按实验步骤完成操作
　　这一层次的主要成分是操作，其主要要求是使实验按照教材或教师的 要求顺利进行。由于实验步骤已经被按学生水平作出了清楚表述，所以难 度一般不大。学生的理解水平不同，实验步骤表述的简缩程度应有一定变 化，例如是否需要交代所用仪器，操作要点交代到什么程度等等。这一层 次的基本要求，一是要完成所有步骤，二是要规范操作。由于后者可能并 不影响实验正常进行，所以当不出现意外事故的情况下，学生容易忽略操 作的规范性。
二 设计实验记录的表格
　　这一层次的主要要求是使实验中的所有数据相对集中，便于阅览，便 于分析和使用。由于学生从小学数学中就逐步接触过本层次内容所涉及的 形式，所以当实验数据的数量较少时，学生列表一般不觉困难。问题经常 出在表格列得不规范，例如物理量的单位不写在表头标题栏内而写在表内 数字的后面，物理量平均值不取在直接测量的物理量后面等等。
　　物理实验数据记录表要能够反映出实验中直接测量与间接测量的各种 数据，以及重要的中间数据，例如直接测量量的平均值，在数据分析时需 要对其意义做特别分析的数据等等。数据的分布应符合物理过程（如从直 接测量到间接测量，从几个测量量到一个计算量等等）和误差理论（如先 从多次直接测量取各自平均值再得出间接测量量，而不能先计算与各次直 接测量数据相对应的间接测量量，最后才取平均值）。物理量的名称代号， 单位及百分号，都应纳入标题栏内，间接测量量的公式若不过于复杂，也 应在标题栏内写出。
三 基本量具及仪器的使用
　　基本量具通常指经过很简单的操作即可直接度量某一物理量的用具， 例如米尺，千分尺，卡尺，温度计，秒表，量筒，弹簧秤等等。基本仪器 通常指物理实验中常用的一些实验仪器。它包括基本测量仪器和常用辅助 器械两类。前者指通过适当操作才能完成对某一物理量的度量的仪器仪 表，如打点计时器、天平、电流表、万用表等等。后者如量热器、稳压电 源、滑动变阻器、透镜等等，这些器械一般不能度（计）量物理量。中学 生应掌握的基本量具和基本仪器的具体内容，是由大纲和教材决定的，因 此，本书不准备给出一个确定的界域。
　　
　　这一层次的主要要求是能够规范地、基本熟练地操作基本量具和基本 仪器，以使物理实验能够顺利进行。由于这一层次有突出的操作性特点， 因此要求学生亲自动手操作仪器，并且对同一基本量具和仪器的重复动 手，必须有一定的次数保证。任何不接触实际仪器的操作，都将在实质上 达不到本层次的目的。
四 基本工具的使用
　　基本工具，这里指操作和调整物理实验仪器所经常使用的工具，如电 笔、改锥、尖嘴钳、电烙铁等等。有些工具，虽然在物理实验中不经常使 用，但由于在生活中常用（例如小槌），所以若有可能，例如在课外小实 验，物理课外活动或物理小组活动当中，也应给予适当的注意。
　　这一层次的主要要求是会正确使用基本工具，并使物理实验顺利进 行。在实验的实际过程中，除必要的仪器调整之外（如表针的零点调整）， 这些基本工具主要用来排除一些简单故障，例如仪器旋钮松脱，更换保险 丝，焊接脱焊导线，固紧螺栓或木螺丝等等。要求学生自己动手，能够排 除简单的故障，请部分学生参加某些简单的实验仪器的常规检修，检查物 理课外小实验成果等等，都是在本层次培养学生能力的重要途径。
五 运用误差理论分析物理实验
　　运用误差理论分析物理实验，是物理能力中的一种高层次的能力，在 中学做了较大幅度的下调。
　　这一层次的主要要求是让学生理解误差研究是物理实验中的一个重要 问题，而不在于让学生用误差知识解决什么具体问题。在涉及误差计算时， 一般只要求到直接测量的物理量。本层次的基本内容包括：
　　（1）了解误差存在的必然性及其必然产生的一部分原因（如来源于仪 器与操作者的）。
（2）知道一个不能确定误差的测量，在物理上是基本没有意义的。
　　（3）理解真值的存在并会选择某些真值①（如物理常数的真值，直接 测量量的算术平均值等等）。
　　（4）会用有效数字简易处理实验中数据的读取、计算及结果，知道这 种简易处理本身存在较大误差。
　　（5）会计算某些仪器的极限误差，会计算算术平均绝对误差，并能用 它们表示实验结果。
（6）会计算由仪器极限误差和算术平均绝对误差决定的百分误差。
（7）能够分析具体实验中误差产生的主要原因。 需要说明，上述内容中的有些名词，并不一定介绍给学生（视教材要
求而定），但其具体内容是要在教学中落实的。
六 写出物理实验报告




① 阎金铎、段金梅、续佩君、霍立林：物理教学论，江苏教育出版社 1991 年版，第 150—151 页。

　　这一层次的主要要求是学会规范书写物理实验报告。由于实验课文的 叙述不可能过分详细，所以这一层次中的思维成分较多，它们主要表现在 对课文所述实验的目的、原理、步骤、要求的理解、区分与表达上。此外， 阅读能力、表达能力和书写实验报告的技能（例如对报告基本格式和要求 的熟练程度）也对本层次能力的形成和发挥起一定作用。由于这种综合性 特点，使本层次的难度加大，成为物理实验能力中稍高的一个层次。
　　写实验报告时，除对简单的以直接测量结果为目的的实验以外，均应 重视实验原理的书写。理解并简要表述实验原理，是将物理概念、规律直 接应用于实验的过程，它可以表明：一个物理实验的测量过程据何而来， 该实验的结果究竟为什么能实现该实验目的。可以说，不清楚实验原理的 实验者，即使其操作和结果都是成功的，他从该实验学得的东西也将打很 大的折扣。一般情况下，实验原理应从已知的物理现象、概念、规律出发， 通过下述三方面内容的逻辑表达来说明：
（1）有关的公式变形。
（2）直接可测（或可观察）的实验内容。
　　（3）如何得以实现关键处（难点）的测量或较难获得的现象和过程。 对验证性实验和测定性实验，实验结果的图象可能是一个值或一种已 知的关系；对研究性实验来说，它可能只是几个系列的值，研究它们之间
的关系便可完成实验目的。 关于实验步骤，除极个别情况，均应以鲜明序号罗列表述，内容只涉
及操作成分。一般应包括实验仪器、测量程序、操作要点（注意点）及调 试的有关参数等等。
　　在原理和步骤的表述中，均应该注重以图代话，且图注中的字母、文 字、标号等都必须与表述相对应。
七 分析物理实验现象和实验数据
　　这一层次的主要要求是分析（扬弃）实验数据和实验现象得出恰当的 物理结论。本层次的特点是思维成分多，对探索性实验，特别是数据的规 律性不太明显的时候，其难度有较大的伸缩性。
　　实验数据处理的常用方法有列表法、图象法、解析法等，原则上说， 应采用最能直观表现数据间关系的方法。有时我们也综合采用几种方法。 此外，数据处理还应包括去掉粗差和整理有效数字。
　　无论用何种方法，无论是定性的实验还是定量的实验，重要的一点是， 应该对完成的实验有一个明确的结论，即使对验证性实验，亦是如此。除 了测定性实验外，实验结论一般应含语言与数学的两种表达方式，误差说 明和测试条件等方面内容。若实验结论中有意料之外的成分，还应予以特 别的讨论。
八 设计简单的物理实验
本层次的主要要求是用可实际操作出的实验结果完成对某一物理问题

的研究。当问题本身属于质疑性的问题时，它还可以有效地配合教学，并 使学生学习到物理学的研究方法。例如，浮力由液体内部压强差形成，而 同种液体的内部压强又由液体深度决定，那么浮力大小亦应与物体浸入液 体的深度有关。然而，阿基米德定律却表明，浮力与该深度无关。对逻辑 推出的这两个相悖的结论，能否用实验说明浮力与物体浸入液体的深度无 关呢？
　　这一层次的主要特点是思维和操作两种成分并存，并且交织在一起， 灵活程度大，而且初步设想的方案还常需要经过试探性操作进行修改完 善。所以，这一层次的难度较大，是较高层次的一种实验能力。
　　关于这一层次的具体要求，应侧重在实验方案设计的规范性、创造性 与可行性。可行性的基本含义是可比较稳定地重复操作并每次均获得有一 定误差的结果，而不是简单地指可以进行操作。一般说，它包括仪器、操 作与误差三个方面。对于不能找到（或不能做出）相应的仪器，或者找到
（做出）的仪器稳定性极差；对于危及到人身安全的操作，或不能重复的 操作；对于操作技巧对实验精确度影响极大，以及误差过大的实验方案； 都不能认为是可行的。例如测定粗盐（晶体状）的密度，若机械套用测金 属体积的方法和步骤进行单块测量，则体积读数就很困难；多块放入量杯 测量，由于溶解会导致误差太大。因此，这些方案虽然可以进行操作，但 作为物理实验，它们的可行性都较差。
九 排除简单故障
　　由于实验中异常现象和故障各种各样，原因各异，所以本层次的灵活 性很强，而且思维和操作两种成分也相互交织在一起。甚至有的异常现象 或故障虽能设法排除，但其原因并不十分清楚。因此，本层次是实验能力 中的一个较高层次。
　　这一层次的主要要求是让学生养成习惯。在物理实验中遇到意外情况 时，试着解决，在这一过程中培养自己的观察能力和实验能力。至于学生 究竟对异常现象和故障的排除解决到何等程度，并不作为重点要求（当然 以完全独立解决为好）。完成本层次任务的基本方法，是通过观察分析异 常现象与故障发生的部位、过程、特征等等，缩小查找原因的范围，并针 对设想的原因进行局部调整改正，然后进行试探性操作，确定解决方法。 在异常现象和故障未被排除以前，应该中止实验；在排除过程中，应注意 保护实验仪器。
十 根据需要寻找实验仪器的代用品
　　辅助操作的代用品，例如隔热物、支撑物、扶持物等等。寻找代用品， 往往是设计实验或实验过程中突然产生的一种需要。代用品在稳定、牢固、 精度上可以稍逊于仪器，但功能上应基本相同。由于寻找代用品是一种创 造性的操作，而且有时还需要辅助以小加工，因此，本层次的难度和灵活 性较强。这一层次的主要要求，是保证实验能够正常进行。
　　
第四章 物理思维能力 第一节 物理思维及物理 思维能力


一 物理思维
　　物理思维，即物理学中的科学思维。其重要作用，是将物理观察与物 理实验所得到的感性认识，上升为理性认识，并从已有的理性认识获得新 的理性认识。
　　其主要含义，并不是泛指所有以物理学的研究对象为目的和内容的那 些思维活动，而主要是指在物理学形成和发展成为一门科学的过程中，被 证明为卓有成效的、系统化的思维方式。这些思维方式的内涵，虽然含有 各种逻辑学的许多规则及其运用，但从根本上说，它们乃是由物理学本身 决定的，而不是某种逻辑学决定的。而且这些由物理学本身决定的思维方 式，甚至对逻辑学的形成与发展起了巨大的作用。这一点正像牛顿的力学， 促进了数学微积分的发展一样，物理思维也促进了思维科学的发展。
　　例如，物理学不但是第一个引进数学辅助进行自身研究的学科，而且 逐渐将自身内涵与其完整地结合，最先使自己由经验科学的范畴进入逻辑 科学的范畴。实验物理学向理论物理学的成功飞跃，从思维科学的发展看， 为与之同期发展起来的数理逻辑，即用数学方法研究思维形式的结构与规 律的科学（又称符号逻辑）作了最好的注脚。
　　又如，在形式逻辑由于排中律在光的波粒二象性面前表现出苍白无力 时，物理学以非排中律加对应原理形成量子逻辑①，成功地代替了形式逻 辑。进而量子逻辑又对辩证逻辑的形成和发展有着相当的影响②。
　　但是，由于普通教育中物理学知识的范围和深度，物理思维的以上丰 富内涵受到极大的限制。于是我们的讨论，不得不暂时主要集中到形式逻 辑在物理学中的运用方面。
二 物理思维能力
　　物理思维能力，即顺利进行物理思维并获得正确思维结论的个性心理 特征。
首先应该注意到，虽然形式逻辑的各种规则可能在物理思维中都有运 用，但只有那些频繁的、形式稳定的且卓有成果的运用才能形成个人的心 理特征。与此不同的运用，诸如偶然的、零散的、变式太多的运用，只能 作为一种心理现象，它们之中的一部分也可能会暂时或相当长久地被记忆 在学生的智能结构中，但其大多数最终会被遗忘。无论是哪种“命运”， 这一类运用都不易（利于）形成个性的心理特征。




① 张巨青主编：辩证逻辑与科学方法论研究，湖北人民出版社 1984 年版，第 5 页。
② [日]武谷三男：武谷三男物理学方法论文集，商务印书馆 1975 年版，第 100 页。

　　因此研究的重点将放在那些在中学物理中频繁出现的、形式稳定的且 卓有思维成果的思维方式上。形式逻辑的这些思维方式，外显为方法，主 要有分析、综合、比较、抽象、概括；外显为形式，主要是物理概念、物 理判断和物理推理；外显为思路或思维程序，主要是质疑与释疑（用观察、 实验、推理、假说、检验等物理方法），唯象与机理，假说与验证，以及 在较具体对象中的那些针对性较强的内容，如力学问题的处理思路；外显 为成果，则是物理知识的组元。
　　和前面所讨论的观察能力与实验能力相类似，不同个体所拥有的上述 外显在其数量与完善程度、系列化水平，以及运用它们时所表现出的稳定 和熟练程度，就决定了不同个体思维能力的强弱，这里特别需要强调的是 “它们”、“系列化水平”与“完善程度”。“它们”，这里代表方法、 形式、思路诸内容的整体。如果脱离了此处强调的几种外显，就很难从实 质上准确判断一个人物理思维能力的强弱。例如常见一些学生解题方法运 用很稳定和熟练，或者说解题能力很强，然而，这绝不意味着他的思维能 力很强。
　　其次还应注意到物理学中较多使用的那些形式逻辑的规则，由于受到 物理学本身及其特点的约束，它们已具有在物理学中的运用特征。这些运 用特征可简略概括成以下几点。
　　（1）分析、综合与比较的方法渗透到整个物理思维之中。换句话说， 不论用什么思维形式，是建立物理概念，还是做出物理判断或进行推理； 不论什么思维过程，是进行抽象，还是提出质疑；不论是用这种方法释疑， 还是用那种方法释疑；都离不开分析、综合和比较。
　　（2）抽象和概括的方法则主要用来形成物理概念，建立理想化模型， 归纳与概括、演绎与概括则主要用来建立物理规律。
　　（3）物理中形式逻辑的思维形式已不再完全受形式逻辑本身法则的制 约。例如物理判断并不总是物理概念或物理推理的产物，甚至不完全是分 析与综合的结果，它可以直接来自科学想象，甚至来自直觉。其典型的例 子如光电子的存在，能级的量子化状态等。
　　（4）形式逻辑天衣无缝的严密并不是物理思维正确与否的唯一判定依 据。物理思维的正确程度，充分重视形式逻辑的严密，但不依赖这一点。 例如，由不完全归纳得出的物理规律，物理思维已不重视其逻辑上的或然 性。又如，不能验证的，然而在物质世界没有反例的牛顿第一定律，被物 理思维仍然认为是真理。再如，对仅有几例验证了的物理假说，物理思维 亦可以认为是客观规律。物理思维能力的外显，主要包括物理思维的基本 方法、形式、思路与程序。这些内容将在下面的三节中分别给予讨论。
　　
第二节 物理思维的基本方法


一 分析
将研究对象先分解为部分，然后逐一加以研究的逻辑方法。 分析的方法，便于对整体事物当中局部的、个别的、特殊的性质加深
认识。这一认识是最终认识整体事物的基础。 物理分析的基本要求是必须符合客观的物理图象。例如，矢量的分解
原则上是任意的。但对斜面上的物体与拐弯时高低不同的铁轨上的列车， 同是重力的分解，前者必须沿平行与垂直斜面的方向分解，后者则必须沿 水平与垂直两轨高度联线的方向分解（图 4－1）。
■
　　这是因为，斜面上的物体有沿斜面下滑的客观图象，而拐弯时的列车 则需要向心力。
二 综合
　　将分立的研究对象或分析后的各部分的结论重新结合，并纳入一个新 的整体认识的逻辑方法。
　　显然，此时对事物的整体认识，已经明显深化于将其分解之前的整体 认识。“重新结合”的成功关键，在于正确确定相互的衔接点。例如，将 动圈式电流计按其构造分解，并研究了磁铁、线圈、指针、游丝??各自 的性质与作用后，进行重新结合时，只有找到游丝对指针的力矩与电流所 受磁场力的力矩的动态关系与平衡——各元件组合后一齐运动时的衔接点
——才能完成对电流计工作过程和原理的这一新认识。否则，将会回到它 外型或构造的原有整体认识上去。
　　必须指出，在实际的思维过程中，分析与综合的方法不是简单的“并 列使用”或“交替使用”，而是互相依存、互相渗透和互相转化的。从全 过程看，则是分析——综合——再分析——再综合??直至达到理性认识 的某一阶段为止。
三 比较
找出几个或几类事物间的共同点与差异点的逻辑方法。 比较不是分析，它既可以在分析中运用——几部分之间的比较；也可
以在综合中使用——整体之间的比较。因此，无论是在内涵上，还是在外 延上，它都是区别于分析的独立的思维方法。在物理思维当中，比较的结 果直接表现为一个物理判断，但当它与抽象、概括、归纳相连结时，通常 会导致物理概念、模型与规律。
　　科学的比较，首先必须有确定的标准或参照；其次应在同一条件下进 行。例如，比较不同液体的沸点应在相同的大气压下进行，比较不同大气 压下的沸点应对同一种液体进行。对相同的对象，比较应侧重于寻找不同 点；对不同的对象，比较应侧重其相同点。不论哪种情况，比较是在全面
　　
的基础上展开，在本质性的相同点或不同点上集中。本质性的同异，乃是 科学比较的重点。
四 抽象
抽出研究对象的本质内容，舍弃非本质内容的逻辑方法。 抽象是在分析、综合与比较的基础上进行的，抽象的结果要通过概括
形成概念。 列宁指出，“一切科学的（正确的、郑重的、不是荒唐的）抽象更深
刻、更正确、更完全地反映着自然。”科学抽象是物理学最重要的方法之 一，它对物理学的卓越贡献主要是导致了大量的物理概念与理想化模型的 建立。众所周知，物理概念与理想化模型是物理科学理论的主要根基之一。 物理学之所以能够大量使用科学抽象，是由于它的研究对象是复杂且 相互间紧密关联的，但在一定的条件下，并非研究对象的所有性质对某一 研究目的都起着同等程度的作用。例如物体的材料和形状，在忽略空气阻 力的条件下，并不影响物体机械运动的状态。因此，在既定的条件和研究 目的下，物理学必须抓住相对为本质的、主要的、共性的因素，才能得出 科学的结论。于是在物理学研究中，为了更深刻、更准确、更科学地揭示 其研究对象的物理实质，就必然根据不同的研究目的，在某种具体的条件 下，设法去区分，进而暂时舍弃那些相对为非本质的、次要的、个性的因
素。当然，这种“区分”、“舍弃”也同时带来了研究上的方便。 物理学中的抽象又可根据所使用的具体方法分为物理抽象和数学抽
象。
　　物理抽象：指将科学抽象的方法施用于物理世界，在观察、实验的基 础上，建立物理概念或理想化模型。
　　例如，建立力的概念。研究各种物体（质）的作用，首先舍弃物体的 生活概念（如马、球、车等），以及化学的（如成分）、数学的（如体积）、 美学的（如色彩）等等因素；其次舍弃温度、材料等与力相关甚小的物理 因素，继而分析、综合出运动、速度等非本质的物理因素，突出相互作用、 速度改变（运动状态改变）、形变大小等本质因素及其共同点，最终形成 一个力的整体概念。
　　又如质点的理想模型，是在忽视空气阻力的条件下研究物体的平动， 通过对大量平动物体的分析、综合，确定除质量外，材料、形状、体积、 色彩等都不是影响平动的因素，于是舍弃它们，突出质量，形成质点的模 型。但在转动的研究中，发现形状还是影响物理转动因果的因素，由此重 新建立刚体的模型。进而在流体力学的研究中，质量、形状、体积都是影 响力（阻力、浮力）的主要因素，于是质点与刚体的模型又需做进一步修 改。然而，不论怎样改变，都是将复杂的、综合的实际图象，在保持某一 物理因果的条件下所做的因素单纯化的近似模型。去掉的因素，是不影响 该物理因果的因素或影响该物理因果的次要因素。所以，该模型对原图象
　　
正是一种典型的科学抽象。统观物理学中的理想化模型，分为理想客体、 理想状态、理想过程。质点、理想气体、点光源、光线、匀强磁场等等， 都是理想客体；没有外力作用的惯性运动、准静态等都是理想状态；匀速 直线运动、简谐振动、等压过程等都是理想过程。
　　数学抽象：对物理抽象后的概念与理想化模型，或对观察实验所得出 的物理结论，进行数学描述，形成物理量或形成物理结论的数学表达式。
例如，通过物理抽象建立的平均速度概念，可用数学描述为v = s 。这
t


种数学抽象的重要意义有两方面。其一是将脱胎于自然界、生活或实验的 物理概念形成为物理量。其二是为暂时舍弃物理抽象中各概念的物理含 义，进而为最充分地、最大限度地使用数学的科学成果创造了条件。然后，
通过数学的运用就可以进而建立新的物理量。比如对v = s 施用极限的数学
t


处理，在 t→0 的条件下，物理学建立了即时速度的概念。对物理观察和实 验的结论进行数学抽象，也有类似的意义，甚至有时不继续施用数学的处 理，就可直接产生新的物理概念。例如，对万有引力规律进行数学描述的 结果，直接导致了万有引力恒量。又如实验发现，杠杆平衡时，力与支点 到力作用线的距离之积恒为常量，数学描述为：
F1 ? L1 ? F2 L 2 ? k
于是定义 FL 为力矩。 数学抽象显然为数学计算和推导奠定了基础。但应该说明，计算和推
导已不属于抽象，而属于推理的范畴。 综上所述，物理抽象和数学抽象施用的对象不同，其所得结论的抽象
程度亦不同，但其根本意义（或作用）却基本相同：都是建立（定性或定 量的）物理概念和形成与某种更深刻于原图象的表达方式。
五 概括
　　将对个别事物属性的认识推广到同类事物的全体对象，形成对该类事 物的一种普遍性认识的逻辑方法。
　　抽象后的结论需要经概括才能最终形成概念，但有待概括的内容并不 只来自抽象。在物理思维当中，它们还经常来自观察、实验、归纳或一个 数学演绎的结果。因此，概括也是物理学中最重要的方法之一。
　　概括的特点是从个别对象中发现同类对象的共同性。所以，概括又和 比较紧密相关，概括是否正确，要看比较所得的共同性是否是事物特有的。 只有当这种共同性确实是特有的、本质的，概括才是正确的。
　　概括的逻辑分类为经验概括和理论概括。区分的实质标准为概括的方 法：将待概括的内容用归纳的方式直接推广到同类事物，完成概括；结合 理论的演绎，推广到同类事物亦必然具有该待概括的内容，然后再完成概
　　
括。前者即经验概括，后者即理论概括。这两类概括在物理学中都有大量 的应用。例如，从水没有固定形状，油、酒精、石油等液体也没有固定形 状，得出液体都没有固定形状，乃是一种经验概括。从这一概括出发，根 据水的流动，演绎出水在流动中有内摩擦力，进而得出一切液体在流动中 都有内摩擦力，则是一种理论概括。
　　物理思维中概括的过程，可以表达为语言的，也可以表达为数学的。 虽然，两者在科学的程度上没有很大差异，但由于它们在抽象程度上的差 异，数学的概括能更严密、更普遍、更广泛地概括出同类事物的物理内涵， 例如，我们可以从分子物理学的那些偏微分方程的结论，很容易地得出热 力学的结论。当实验的物理学发展到理论的物理学的阶段，它的概括主要 是数学概括。
　　除了上述的形式逻辑方法，物理思维还在一定程度上，使用想象与直 觉的方法。
　　想象属形象思维的范畴，指对已感知事物的形象回想，或指对原感知 材料进行新的组合，创造新的形象，或指对未感知事物，甚至客观不存在 的事物进行创造性设想，前者称为再造想象，后两者称为创造想象。它们 在物理学中均有运用。
　　例如，在脱离观察和实验的物质条件时，物理学研究是依靠对已有观 察和实验的形象回想（含有形象记忆表象）来辅助进行形式逻辑研究的。 又如，物理中的微观模型都是借助于宏观形象的，像用同时被拉伸与压缩 的两根弹簧连结的一对钢球描述分子力，乃是对球、弹簧、拉伸、压缩等 已感知形象进行的重新组合。再如，爱因斯坦将光想成一个个光子，则是 对未感知事物的想象。所有的理想实验亦都是想象，不真正想象出从斜面 滑下的小球在无摩擦时的状况，就不能真正理解牛顿第一定律。
　　物理思维中的想象，都带有形象与概念、判断、推理交织的特点—— 想象的必要性，它的产生、形成和意义，都和物理概念、物理判断及物理 推理密不可分。例如，核子结构模型，是在汤姆逊模型与α粒子大角度散 射相矛盾的情况下，运用概念、推理做出的合乎逻辑的形象判断；又如电 子的轨道，是借轨的宏观形象表达电子运转取向的几率性质。
　　直觉，是一个涉及到哲学、心理学、逻辑学的尚未统一其内涵与机制 的概念。其最通俗的解释是直接的了解或认识，是洞察事物的特殊思维活 动。直觉之所以被重视，乃因为它是创造思维的重要方法。灵感就是直觉 的高级表现。直觉的特点是不依赖严密的逻辑。直觉在物理学发展中有过 关键的作用，例如量子概念的产生主要是爱因斯坦和普朗克直觉的成果。 根据辩证唯物主义观点，直觉不是神秘而不可言清的，亦不是主观随心所 欲或凭空产生的，实际是以已有的经验和知识为基础的，“是以逻辑思维
　　
的凝缩的形式自觉的思考的继续”。①物理学发展中一切成功的直觉也证明 了这一点，它们都是物理学家在最大程度地使用了所有已知的物理理论而 未酬的条件下使用的，其意义乃是联通逻辑上的矛盾点。因此，物理思维 中的直觉方法和生活中的许多直觉是不同的，不应将其只理解为猜测。






























































① 傅季重主编：哲学大辞典·逻辑学卷，上海辞书出版社 1988 年版，第 273 页。

第三节 物理思维的形式


　　物理思维的形式，是物理思维方法施用于物理思维内容，使内容通过 结构和组织而获得存在的一种方式。内容和形式相互依存，方法则有相对 的独立性。
一 物理概念
揭示研究对象具有的物理属性的一种思维形式。 物理概念包含的所有内容即为物理概念的内涵；该概念的使用范围，
以及它解释的一切事物，即为物理概念的外延。 物理概念的内涵中有的是本质的物理属性，有的是非本质的物理属 性。本质的物理属性可能不止一个，它们能起到区分其他物理概念的作用， 达到此作用的最少数目的本质属性，即可用来作为该概念的定义。由此可 知，物理概念的定义不是唯一的，例如，质量是物质的量度，也是物体惯 性的量度，又是物质能量的量度，同时质量还与重力成正比，以及不随距 地表位置的不同而变化等。其中，前三点都是质量概念的本质属性，取其 一就可以区分质量与其他的物理概念，因此，它们都可作质量的物理定义。 定量的物理概念又称为物理量。按定义方法的不同分为基本量和导出
量。不同单位制的基本量亦不相同。 定性的物理概念定义最常用的形式是“属+种差”，例如“使物体运动
的能量叫动能”。其中“能量”是“属”，表示动能是能量之一；“使物 体运动”即“种差”，表示动能与同属中的量（即其他能量）的区别。种 差须是该概念独具的本质的物理属性。
　　物理基本量的定义必须采用实验操作定义，即规定一个标准以及可以 与该标准比较的具体实验操作程序。①物理导出量大都采用数学操作定义。 不同的数学操作，例如对电势 U 有三种数学操作：
①单位电荷的电势能 W ；
q
②电势能与电量之比 W ；
q
③电场强度的线积分 W E·dl，
　　　　q
它们在物理的深度上有相当的差异。
二 物理判断
　　运用已有的物理概念对所研究的物理内容做出肯定或否定结论的一种 思维形式。
物理概念的定义就是一个肯定的判断。概念内涵、外延以及物理规律 的表述也都是物理判断。物理研究实际是由相互紧密联系的许多物理判断




① [美]G.Holton,S.G.Bruch 著，张大卫译：物理学的概念和理论导论，人民教育出版社 1982 年版，第十二章。

表现的。做出物理判断的方法除了分析、综合、比较、抽象、概括、想象、 直觉等以外，还有推理。推理和判断一样是思维的形式，但本身的结论却 需要以判断的形式表达。从这一角度，推理也是获得判断的方法。
　　需要指出，通过逻辑学的方法做出物理判断虽然在物理学中是大量的 普遍的，但使用观察、实验以及直觉与想象等方法对有关概念直接作出判 断，则是物理判断的一大特点。例如，富兰克林运用正、负电荷的物理概 念，用实验的方法对云层中的电直接作出否定判断：“雷电不是上帝的怒 火。”在物理学发展史上，正如前面已提及的，直觉作出的物理判断是极 重要的，例如爱因斯坦对光粒子的判断，普朗克的能量量子化的判断等等。 此外，在物理学中一切物理判断都要由实验（实践）作出最终的裁决。 根据组成，物理判断分为简单物理判断和复合物理判断。简单物理判 断是只含有一个物理判断的判断。从结构讲，它属于逻辑学中的直言判断 或关系判断。直言判断，即对对象是否具有某种性质的直接（即无条件） 的断定。如：水是液体，或冰不是液体。关系判断，即对对象之间相互关 系的直接断定。如：合力等于各分力的矢量和。由于它不能分解为一个以 上的物理意义上的是与非，因此肯定形式的简单物理判断常被用来作物理 概念的科学定义。例如物体由于运动而具有的能量叫做物体的动能，就是 一个肯定形式的简单物理判断，它是对大量做机械运动（v=0 的与 v≠0 的） 的物体的做功情况进行分析与比较之后，再通过综合，经物理抽象和物理 语言概括而作出的。简单物理判断还常用来表述物理概念的某些内涵，描 述物理现象和表达某些物理观察和物理实验的结论等等。例如：滑动摩擦 系数没有单位；匀变速运动的位移与时间的平方成正比；滑轮组的机械效
率是η=80％，等等。 复合物理判断是含有一个以上物理判断的判断。几个相互关联的简单
物理判断即可以组成一个复合的物理判断。由于每个简单物理判断都可能 涉及到一个以上的概念，于是它常被用来表达物理概念之间或物理现象之 间的联系，描述在具体条件下发生和发展的物理现象与物理过程，概括某 些物理观察和物理实验结论。例如对处在磁场中的通电导体进行分析、综 合、抽象、概括，可得出“处在磁场中的电流，都将受到磁场力的作用”。 这里，前一个电流所在环境的判断是后一个电流受力性质的判断的条件， 两个简单判断组合的时候，省略了后一判断的主语。整个判断则反映了相 互的物理位置（一种物理现象）与物体受力（另一种物理现象）间的关系。 又如“若浮力小于物体重力，物体下沉”，是用两个简单物理判断复合成 一个物理判断来描述一个物理过程。
　　通过上面的讨论可知，物理规律必然要用复合判断来表达。由于物理 学的规律都是因果性的（唯一的或几率的因果），因此它们的表达多采用 假言判断，又称条件判断，即断定某一事物要具有某一属性，须依赖某种 条件的复合判断。如：电压超过额定值，电容将会被击穿。其中最后的判
　　
断表示果，而前面的判断表示因。上面的两个例子都属假言判断。在获得 假言判断的过程中，选言判断、联言判断以及负判断亦都有广泛的应用。 所谓选言判断，即在几个了解的情况中断定至少有一种情况存在的复合判 断。依供选情况之间的关系，分为相容的与不相容的两种。前者如：物体 或是平动，或是滚动，或是转动。后者如：平动的物体或是静止，或是匀 速运动，或是变速运动。所谓联言判断，即断定几种事物同时存在的复合 判断。常用联结词为：并且；不但??而且??；既??又??；虽然?? 而且??；等等。例如：研究浸在液体中的物体，不但要考虑它的质量， 还要考虑它的体积。所谓负判断，即判断的否定。如：并非一切物质都是 由分子组成的。下面再举几例请读者体会。分析木块下滑：“木块沿斜面 下滑时，要么考虑摩擦力，要么忽略摩擦力”即为一选言判断；分析质量
为 m 的带电液滴在电场中运动时：“液滴受到重力，并且受到电场力”即 为一联言判断；而“合力为零，不意味物体一定静止”则是一负判断。
三 物理推理
　　物理推理，是由一个以上的物理判断获得另一个新的物理判断的思维 形式。根据获得新判断的过程，通常将物理推理分为归纳、演绎与类比推 理。不同的推理过程，主体方法不同，但除数理推理中的方法外，都属于 逻辑学方法的范畴。还需要指出，在所有的物理推理当中，分析、综合、 比较、概括等逻辑学方法仍被广泛运用。
1.物理归纳推理 由个别性的物理判断推出一般性的物理判断，即物理归纳推理。 物理归纳推理的一般过程是，对一定数量的个别性的物理判断，通过
分析、综合，比较它们的不同点和相同点，然后在此基础上，进一步根据 研究目的，将研究对象作相当范围的扩大，对这些相同点是否能在该范围 上升为一种共性的结论作出分析、综合、判断。最后，再用物理语言和数 学语言对其共性内容进行表述。表述本身，亦就是归纳的结论。在较为容 易的简单的归纳过程中，相同点和共性内容的确定，常被合并为一个步骤 进行。
　　根据归纳所依据的那些个别物理判断的数量，物理归纳又分成简单枚 举归纳、科学归纳和完全归纳。
（1）简单枚举归纳。 若由一个具体的物理判断，就直接得出一般性的物理判断，即为简单
枚举归纳。例如由“氢原子光谱是分立光谱”的单一物理判断，玻尔提出 了原子能级的定态假设这个一般性的物理判断。简单枚举归纳是将个别物 理判断的结论——一般是某种物理现象或物理过程的主要特征，直接作为 共性处理所做出的归纳。所以，它的或然性比科学归纳要大得多。然而， 特别是在近代物理的发展中，颇有一些成功运用简单枚举归纳的实例。因 此，我们在物理能力的培养当中仍需给予重视。重视的同时，必须让学生

明确：简单枚举归纳的运用，应该是在不得已的情况下（很难再获得类似 的具体物理判断）才使用的。同时，它的结论只是一个假设，需要被进一 步验证后才能被科学接受。在物理学之外的领域，特别是在社会和生活的 领域，这一推理形式并不能滥用。
（2）科学归纳。 所谓科学归纳，是从一些结论相同的具体物理判断之所以成立的物理
内因入手，先分析出众多的研究对象也都具有同样的物理内因，然后再得 出与具体判断结论相同的一般性的物理判断。例如，由三个具体的物理判 断：木块在水中受到浮力，小球在煤油中受到浮力，铁块在水银中受到浮 力，分析出其物理内因是由于物体的上、下表面受压强差。然后分析、比 较其他各种液体，其内部亦都存在着压强，置于其中的各种物体的上、下 表面亦均受到压强差。由此进行综合、概括得出一个共性内容——浸在液 体中的物体都将受到浮力——作为归纳的结论。于是三个具体的物理判断 便可上升为一个一般性的物理判断：物体在任何液体中都受到浮力。
　　从逻辑学角度说，科学归纳是一种不完全归纳（根据某类事物中部分 对象具有某种结论，而作出该类事物全部对象都具有该种结论的推理）， 它的结论也是或然的。但由于科学归纳抓住了对物理内因的分析与比较， 而没有停留在事实的简单重复上，从而使科学归纳的必然性几率显著增 强。物理中的归纳推理，大多数都是科学归纳推理，它是培养和测量学生 物理归纳推理能力的重点。
（3）完全归纳。 完全归纳是在作出了有关研究对象在相同研究目的和研究条件下的所
有具体物理判断之后，再作出的一般性物理判断。例如研究太阳系中行星 的运动轨迹，在通过观察而得出木星、金星、地球、火星、水星、土星、 天王星、海王星、冥王星都绕太阳转动的几个具体判断以后，得出一个一 般性判断：太阳系的九大行星都在绕太阳转动。完全归纳的结论是必然的。 物理学中完全归纳的运用相对来说不是很多。
2．物理演绎推理 由一般性的物理判断推出个别性的物理判断，即为演绎推理。 物理演绎推理的一般过程是：根据已知的一般性的物理概念和规律，
通过分析，确定符合该物理概念和规律所要求条件的具体对象，继而得出 具体对象的从属，或具体对象亦具有一般性物理概念和规律所具有的特征 的结论。例如，“摩擦力作功为零时，物体的机械能守恒。因此，自由落 体下落中任一时刻的势能和动能之和不变”。这里第一句话是一般规律， 因为它包括了一切作机械运动的物体。第二句话中的“自由落体”，符合 第一句话中“摩擦力作功为零”的条件。于是可演绎出自由落体亦具有第 一句话中的一般性结论：即“任一时刻的势能和动能之和不变”。
由上例还可使我们理解，物理演绎推理基本仍遵循逻辑学中演绎推理

的三段论模式——两个前提下的一个结论。三段论，又称直言推理，是以 包含一个共同概念的两个直言判断为前提（大前提与小前提），推出一个 新的直言判断为结论的演绎推理。其结论具有必然性。三段论的基本格式 为（M→P）→（S→M）→（S→P）。两个前提中含有结论中 P 项的前提为 大前提。在大前提的科学性无误的条件下，结论所涉及的知识又没有超出 大前提的范围，结论的判断就一定正确。其实，虽然演绎推理分许多种类， 但不同类别的推理，主要是对三段论的前提和结论中所用判断的类型，加 以条件上的限制。因此，从这一角度看，一方面，学习各类演绎推理的有 关规则，可以提高物理演绎推理的必然程度，减少盲目性错误；另一方面 必须注重研究物理演绎推理的特殊性。下面三点都是最基本的特殊性。
1．较多使用假言判断组成的推理 在实际的物理演绎当中，直言选言推理（又称选言直言推理）与联言
推理都有直接而规范的应用。所谓直言选言推理，是指由选言判断和直言 判断分别组成两个前提的演绎推理。如：物体或是气态，或是液态，或是 固态；水银不是气态，也不是固态。因此，水银是液态。所谓联言推理， 是指推理的前提或结论为一联言判断的演绎推理。可分为合成式与分解 式。两者的区别为：前者的结论为联言判断。如：实物粒子是物质，场也 是物质，因此，实物粒子和场都是物质。后者的前提为联言判断。如：不 但实物是物质，而且场也是物质，物质有质量，因此，场也有质量。但在 物理演绎推理中应用较多的是假言推理、假言选言推理、假言联言推理和 假言联锁推理。假言推理是指至少有一个前提为假言判断的演绎推理。如：
在 1×1.01×105Pa 压强下水的沸点是 10O℃，如果气压低于 1×1.01×
105Pa 时，水的沸点不是 100℃。假言选言推理，又称选言假言推理或二难 推理，是由两个具有合取关系的充分条件的假言判断，和一个具有两支以 上的选言判断为前提的演绎推理。如：如果考虑库仑力，电子应被核吸引， 如果考虑电磁辐射，电子轨道应愈来愈小；实际上电子既没被核吸进去， 轨道也没变小；所以在研究原子内部结构时，静电场和电磁辐射的理论都 受到了挑战。假言联言推理，是指由两个以上充分条件的假言判断的和相 应的两个以上分支的联言判断进行的演绎推理。如：如果考虑质量，液滴 受重力，如果考虑电量，液滴受电场力；现在既要考虑质量，又要考虑电 量；所以液滴既受重力，又受电场力。假言联锁推理，是指所有前提和结 论都为假言判断的假言推理。如：摩擦会使物体生热，受热会使物体膨胀， 因此，摩擦会使物体膨胀。物理演绎中大量使用各种假言推理的根本原因 是物理学的概念和规律在内涵和外延上都是有条件的，它导致物理演绎必 须在一系列的条件下才能进行，并保持其真与正确的程度。物理演绎中的 这一特点。在详细理解上面各类推理的有关概念后，读者会有更深的体会。
2．存在大量的省略 物理演绎的另一个特点是实际演绎过程中的大量省略。这些省略必然

造成一个个的跳跃，这种跳跃与学生的思维相脱离时，便会造成理解上的 困难。例如在上面所举自由落体的例子中，小前提被省略了：自由落体的 过程中，由于不计空气阻力而使摩擦力作功为零。物理演绎中的这种省略， 类似于逻辑学中演绎推理的连锁三段论。连锁三段论是以一个三段论的结 论作下一个三段论的前提而连续进行的演绎推理，并且表述中只保留最后 的结论，而将中间的结论全部省略。如：煤是物体，物体有惯性，惯性使 物体保持原有的速度匀速运动，因此，煤以铲骤停前的速度继续做匀速运 动（进入炉内）。与其不同的主要是，连锁三段论只是省略了过程中的结 论（或前提），物理演绎则在由各类演绎推理的复合运用中，尽可能省略 掉可省略的一切成分。
剖析任何一段实际的物理演绎，最终都不难发现这一点。
3．大前提须由物理学给出并保证其正确性 演绎逻辑的必然性并不意味着结论的真（或正确），而是指结论与大
前提同真假。换句话说，只有在大前提真或正确的条件下，它靠本身法则 的必然性（在正确运用这些法则的条件下）才可以保证结论也必然是真（或 正确）。因此，大前提的正确与否是至关重要的。同时，也说明逻辑学本 身并不能给出正确的大前提，亦不能审核大前提正确与否。例如，有大小 和方向的量是矢量，电流有大小和方向，所以电流是矢量。这里，推理是 完全正确的，而结论的错误来自大前提。
　　物理演绎的大前提可以来自物理观察和实验，可以来自己有的科学概 念与规律，也可来自科学抽象、科学概括或归纳、演绎、类比的结论。但 无论哪一种，它都应该是经过物理的检验已被证明是正确的。
根据演绎所使用的工具，物理演绎可分为物理语言演绎与数理演绎。
①物理语言演绎。 主要靠语言文字作工具完成的物理演绎推理。
　　物理语言，包括物理名词、符号、图形、概念，以及一些事实上被约 定使用于某些物理名词之间的联接性词汇（其本身不一定属于物理名词）， 像“正负电子中和”、“正负光子的湮没”、“电子和空穴的复合”、“电 荷激发电场”等表述当中的“中和”、“湮没”、“复合”、“激发”等 等。本节以上所举的物理演绎实例都属于物理语言演绎一类。
　　物理语言演绎在物理学中的使用非常广泛，特别是在中学物理及其教 学之中。但是，由于某些原因，它们没有受到充分的注意，从而削弱了培 养这一方面能力的自觉意识。这些原因主要有：物理语言演绎较多具有其 他学科和日常生活中演绎思维的共同点，从而不易被区分；物理学中的数 理演绎由于其特殊性而更多地吸引了人们的注意；物理语言演绎表式中的 省略，削弱了演绎推理表式的规范，从而减少了人们对其演绎本质的理解 等等。
②数理演绎。

　　主要靠数学及其与物理学组元的相互关联作工具完成的物理演绎推 理。
　　物理学组元，包括物理学中的观察、实验、概念、规律与理论。数学 作为物理演绎的工具，其前提是完成对物理对象的数学抽象。一切数学概 念、规律、技巧的运用，都是在此基础上继续展开的。数学与物理学组元 的关联，起码包括两种：数学符号本身与物理内涵之间的关联，以及这些 数学符号形成为物理量或物理公式以后，它们之间在物理学范畴内的相互 关联。这些关联既表现为一致，又表现为制约。例如，用来自物理观察和 物理实验结果的数学表达式，代替物理判断作为大前提或小前提使用时， 数学与物理是一致的；而把这些物理判断作为标准，依据其物理内涵对数 学进行限定或修正时，数学是被物理制约的。例如对半径为 R 的带电球的
电场强度E = KQ ：
r 2
　　当 r→R 时，一定的条件下 E 将显著增大，这里体现了数学与物理的一 致；
当r = R时，E不是 KQ ，亦不是无穷大或不存在。根据对电荷
R 2
宏观分布的积分结果，它将是 KQ ，这里体现了物理对数学的制
8R2

约：以球面上场强的存在和

理演绎结论进行了修正。

KQ
8R2

的物理判断做标准，对E（R）的数

　　由数学与物理的关联还可看出，数理演绎与数学演绎的主要区别之 一，正在于两者所依据的前提，其必然性的程度可能有根本的差异。在数 学的演绎推理当中，它的大前提必须是公理、定理或已知，它的小前提则 往往是上一步演绎推理的结论。特别是在几何学当中，这一点是极明显的。 而数理演绎虽然继承了数学演绎的这一特点，但在必要时，将随时用一些 观察结论、实验结果补充作为推理的前提。它们可能由归纳得出，也可能 只是一个假设。这一点，也正是物理学对一切逻辑学的结论，都坚持实践
（验）检验的主要原因之一。 数理演绎也和物理语言演绎一样可省略掉某一部分。如果省略的内容
属于数学的，那么，在理解上造成的困难将视学生的数学基础而改变；如 果省略的内容属于物理的，那么，即使不造成学生理解上的困难，也会削 弱整个推导中的物理图象，或妨碍学生对推导中所含物理图象的理解深 度。因此，数理演绎中的省略，一般都不宜省略物理学的内容。
3．物理类比推理 根据不同物理研究对象在某些方面具有相同点的几个物理判断，推出
它们在另外的方面也可能相同的新物理判断，即物理的类比推理。 物理类比推理的一般过程是，对两个或两类对象的已知属性进行比

较，概括它们两者间具有的相同属性，然后，对它们之间未知的属性作出 “也相同”的肯定判断。例如，物理学史上光的波动说就是类比推理的产 物。惠更斯在研究光时，发现光和声音都能够发生反射、折射，所以他认 为光也应和声音一样，是一种机械波。
　　逻辑学认为，类比推理的结论是或然的。物理类比推理亦是如此，其 正确几率和物理归纳推理有着明显的不同，究其因，物理类比推理的方法 主要依靠比较。波动说在物理学史上属于一个成功的物理类比，也仅指它 的合理内核——针对光是一种波——而言。其余，如它对波的性质的类比， 则是不正确的。物理学史上，物理类比推理的结论曾被充分肯定而最终又 被彻底否定的典型例子是磁荷：根据磁场和电场在场强、能量、力线的描 述等属性上的相同，类比得出永磁体像带电体带有电荷一样，也带有磁荷， 并进而类比电场强度建立了磁场强度等一系列的物理量和计算公式，其计 算结果和宏观检测也还是符合的。然而，科学最终还是以安培的分子电流 否定了磁荷的存在。因此，物理类比推理的结果必须接受实验的检验。
　　在教学实际中，物理类比常被用来引入或建立新的物理概念，像用水 流类比电流，水压类比电压等等。它的优点在于便于突破难点，但却容易 让学生误解物理类比的结论总是正确的。因此，需要采用适当的方法进行 “补救”，否则并不利于学生物理思维能力的发展。
　　减少类比推理的或然性，提高其正确性的基本方法，是广泛地比较两 个事物的属性。比较越广泛，不但其个性易被察觉，而且共同的属性越多， 其类比推理的正确性就越大。此外，进行类比推理后，有意识寻找与推理 结论相排斥的现象，若找不到，则类比结论的正确性增加。这些做法，亦 都适用于物理类比推理。
　　
第四节 物理思维的基本思路与程序


　　首先需要明确的问题是，物理思维的基本思路与程序不等于解决物理 问题的思路与程序。前者，是要解决一个物理研究对象确定以后，展开思 维的方向和顺序问题。后者，是解决一个物理问题确定以后，展开思维的 方向和顺序问题。显然，一个确定的研究范畴并不一定有明确的物理问题， 而且即使有了明确的问题，在解决它的过程中还允许问题在研究的范畴内 发生变化。换句话说，物理思维包含对问题的发现以及对那些“确而不定” 的问题在变化和解决中的思考。
　　进而还需明确的问题是，解决物理问题的基本思路与程序，还不等于 解答物理题的基本思路与程序。
　　因此，需要强调指出：用解答物理习题的思维代替物理思维，用习题 教学挤占物理过程的教学，是物理思维能力培养的一个很大误区。
本节讨论的重点，放在物理思维的基本思路与程序。
一 质疑
　　纵观物理学史，每一个阶段性进展几乎都是以质疑开始的。例如，伽 利略用重球与轻球联结的落体佯谬对亚里士多德的理论提出了质疑；再 如，许多质子聚在核内不被库仑力斥散，以及电子绕核高速旋转却不因辐 射损失能量等事实，都对经典电磁学提出了质疑。
　　在一个物理研究的范畴确定以后，必须首先选择需要研究和解决的问 题。由于问题本身在相当程度上决定着研究的意义，成果获得的可能性与 价值取向，因此，发现有价值的问题又成为整个研究的关键之一。这也就 是物理学将质疑作为思维起始的必要性。
　　质疑概念已在第二章第一节中给出。物理中的质疑一般包括四个层 次。
　　第一个层次，由于对问题本身缺乏清晰了解而形成质疑。例如对质子 结合为核子的质疑，源于对核子缺乏了解。
　　第二个层次，由于已有知识不够，致使问题无法解释而形成质疑。例 如光电效应的质疑，源于波动说的局限。
　　在物理学史上，以上两个层次的质疑性质不同，其作用亦不同。但对 学习物理学的人，两者是难于分开的。例如，在尖端放电的实验中，通常 看到“电风”将烛焰吹歪。但偶尔会观察到烛焰被“电吸”出一个分叉。 对这一现象的质疑，来自不清楚尖端放电的微观机理。这里，由于“知识 不够”会造成“对问题本身缺乏清晰的了解”。
　　第三个层次，由于察觉了问题的解释与原有的理论解释相矛盾而形成 质疑。伽利略对落体的质疑属于此类，用亚里士多德的理论从不同角度解 释同一问题将有相悖的两个结论。
第四个层次，由于理论内部的不自洽而形成质疑。例如麦克斯韦对介

质中没有电流将使电磁理论不自洽而提出的质疑；又如爱因斯坦就经典力 学规律对伽利略变换协变，但对洛仑兹变换不协变这一问题而进行的质疑 等等。
　　质疑不仅是物理思维的开始，正确的质疑还往往是成功的开始。众所 周知，以上所举物理学史上的例子都导致了突破性的物理成果。因此善于 正确质疑是物理工作者最重要的素质之一，学会正确质疑也是对物理学习 者的重要要求。它不仅会激发学习者学到更多的知识，还有助于对知识的 融会贯通，而进一步深刻理解知识。
二 释疑
有了确定的质疑之后，要考虑的就是如何释疑。 首先，释疑必须有具体可行的方法。物理学常用来释疑的有效方法包
括：物理观察、物理实验、物理演绎、提出假设并加以验证以及先进行唯 象处理等方法。分析、综合、比较、抽象、概括、想象、直觉、归纳、类 比等等，则在上述这些释疑方法的具体实施中穿插综合使用。当然，上述 释疑方法的具体实施，还会在更具体的层次上有更具体的方法。例如第二 章第一节与第三章第一节中讨论的观察与实验的具体方法。
　　使用上述方法释疑，要有一个大体的顺序。一般是先考虑物理观察、 物理实验或物理演绎，以便能由观察实验归纳出能解决质疑的结论，或尽 量根据已有的知识进行系统地推理解答质疑。当这些方法遇到极大困难的 时候，例如已有的物理知识不能回答质疑：如果质疑涉及的范围不大或比 较具体，会考虑使用假说的方法并由假说演绎出可通过物理观察和物理实 验进行检验的预言，然后再实践这些检验内容；如果质疑涉及的不是几个 具体的问题，而是相当的一个范畴，而且对该范畴的基本事实性的内容还 不十分清楚，会考虑使用唯象处理的方法，从宏观上去把握物理图象与规 律，然后再考虑整体自洽地解释这众多物理事实的内在微观机理。
　　鉴于前面已对物理观察、物理实验、物理演绎进行过讨论，又注意到 不同释疑方法在学习物理中的不同地位，下面只对假说与验证、唯象与机 理进行一些简单的讨论。
其次，一个科学的释疑还必须满足下述三点要求。
（1）释疑应力求解释所有的质疑。 由于质疑的复杂性，以及在释疑过程中，它还会发展和演化，难于解
释一切质疑的情况在实际中时有发生。但是，这种情况和“释疑应力求解 释所有质疑”的原则并不矛盾。因为质疑不能被全部解释，释疑的置信度 便大大降低。实际遗留的暂不能解释的质疑，可属未尽、未能一类的不能 解释，然而不能与已作出的解释有矛盾。
（2）释疑须和已有的科学理论不矛盾。 已有的科学理论是释疑优先考虑使用的内容。不如此进行释疑，容易
浪费时间，而且难保证其科学程度。只有当已有的科学理论对质疑的解释

明显有困难的时候，对困难的那一部分要进行创造性活动。需要注意的是， 创造的成果在满足了释疑的需要后，还要分别审查它对已有的其他科学理 论的关系。显然它们之间亦不能产生矛盾。所谓“释疑须和已知的科学理 论不矛盾”，除了释疑本身和科学理论对质疑的解释之间无矛盾这一表面 上的含义以外，主要指上述这一层含义。例如对于一个只满足某质疑本身 的需要，但不能和已有科学理论有更广泛自洽的假设，最终是难于成立的。
（3）释疑必须能经受实践（实验）的检验。 对释疑的实践（实验）检验，可以是直接进行的，也可以是间接进行
的。物理学中的、涉及面较广的、特别是理论性较强的释疑，多使用后者。 间接检验的主要方式，是不去直接验证释疑本身，而是验证以释疑做前提， 结合已有科学理论的内容进行物理演绎而产生的，可供观察和实验验证的 那些直接结论。不过，在学习物理的过程中，由于质疑通常是一些不大而 具体的问题，所以对释疑进行直接检验还应受到相当的重视。
三 假说与验证
　　为释疑而提出的尚未经实践（实验）证明的逻辑命题或逻辑体系称为 假说。为考察假说或其他推理的正确性而进行的实践（实验）活动称为验 证。由定义可知，假说是释疑的方法之一。
　　假说只能是逻辑分析的结果，其中包括直觉判断。假说的基本特征有 三个：第一是力求解释全部质疑，因而它具有明确的针对性；第二是尽量 使用已有理论，必要时才补充新理论；第三，它应是对质疑最佳的最可靠 的解释，即在诸释疑方案中，假说是能使质疑获得圆满解释中的可能性最 大的一个。
　　验证的方法主要是物理实验。在物理学发展中，验证的内容主要是由 假说出发，按物理演绎推出某种预言，这种预言或可被实验证实，或可在 实践中发生。一般说，实现了预言的结果，假说就得到了验证。
　　在物理学习中，教材安排的验证内容则主要是已讲过的物理规律。这 种处理固然有它不得已的原因，但从让学生理解验证在物理学发展中的功 能，理解验证作为物理思维基本程序中的一个环节，以及理解这一环节对 物理思维成果的贡献等角度来看，这种处理就显得很不足。作为弥补，教 师宜指导和要求学生注意使用验证的方法去处理自己在学习和思考物理问 题的过程中萌发的想法、做出的判断或推出的结论。
四 唯象与机理
　　不涉及问题的微观机理，只从宏观现象上充分占有问题的条件和结 论，称之为唯象性处理。从微观机理上释疑，称为机理性处理。
　　唯象性处理得到的理论是唯象理论。热力学就是成功的唯象理论。物 理学中进行唯象性处理的思考特点有三个：第一，思考的侧重点不是为什 么，而是是什么；第二，思考的基础是与质疑有关的，甚至是彼此相类似 的大量实验材料；第三，思考成果主要体现为实验定律，而不是物理定理、
　　
原理。唯象理论虽然不能从理论上彻底释疑，但由于弄清了问题本身，并 基本上全面占有了现象和结论，从而具有相当的实用价值。另一方面，唯 象理论又是清晰微观机理的必要前提之一。因为只有清楚了全部的事实， 才可能正确地去粗取精，去伪存真。所以，在质疑问题的微观机理一时难 于清晰的条件下，先对其采取唯象性处理，然后采取机理性处理，便是释 疑的一个有效的思维方法。

第五节 物理思维能力的基本层次


　　按照目前中学物理课程设置的情况，将物理思维能力层次做如下的划 分。
一 对物理事实做出直觉判断
　　物理事实，狭义地讲，主要指自然中与生活中发生的物理现象与物理 过程，实验条件下发生的物理现象，过程与结论；广义地讲还应包括在物 理知识的逻辑运用中产生的正确结论——它们可以与已有的物理理论相符 合，也可以相悖，但它们本身应该是正确的。在中学物理教学当中，通常 在狭义的范围内使用这一概念。
　　实际教学中，学生对物理事实的直觉判断，通常发生在两种情形下， 一种是在基本未对物理事实展开物理思维之前，另一种是在物理思维进行 中遇到较大的困难之时。一般讲，物理学不过分提倡，更不依赖直觉判断， 虽然，如本章第二节最后所述，直觉对物理学发展有过重大贡献，但是学 生自发地、甚至在一定程度上说是习惯地使用直觉方法做出判断，乃是一 种难于回避的事实。因为对处于学习过程中的学习者，习惯于直觉处理问 题有着一定的必然性。因此，对物理事实做出直觉判断，事实上是客观存 在的一个物理思维能力的层次。
为了提高学生在这一层次的能力，需要抓好三个事情。 其一，必须建立清晰、科学的物理概念，因为直觉实际上要依赖相当
数量的经验和概念做基础才能产生。因此，清晰、科学的概念乃是正确地 作出直觉判断的基础。
　　其二，在上述的基础上，形成常见的思维定式。须特别注意的是，要 让学生在理解和熟练处理相互逻辑关系之后，自然形成对常见对象、常见 条件下的常见结论，而不要靠机械记忆或超练习量的强化而形成思维定 式。而且，要侧重在物理图象、物理思维逻辑链条、物理本质的联系等方 面建立思维定式，而不是在数学处理，物理习题的图形、已知、求之间建 立思维定式。
　　其三，必须让学生正确理解直觉的内涵（参看本章第二节），以及直 觉的判断要接受逻辑与实验的检验。而不能把直觉理解成想当然、凭感觉 或完全凭经验，甚至等同于毫无根据的猜测或瞎说。
二 对物理学习对象进行联想
　　联想是随时可以发生的，但只有有意识地将某一事物作为物理学习对 象时产生的联想，才比较具有明确的评价意义。
　　联想，指由一事物想到另一事物的心理过程。它对物理学习中的理解 与记忆，对敦促学生使用比较方法区分易混的物理现象、过程、概念、规 律，对提高类比推理的正确几率，对扩展物理因果的演绎，都有重要的促 进作用。而且，联想对通过发散思维的形式、提高创造思维能力、以及对
　　
培养学生物理中的形象思维能力，都起着重要的影响。对联想的这些作用， 读者可结合下面讨论的具体层次及实例进行体会。
　　影响学生联想的基本因素之一，是泛备信息量。所谓泛备信息，是指 一旦进入认知结构，就会转化为知识信息或发展信息的信息。①学生头脑中 储存的泛备信息数量多，联想生成的机会就多，随之使用其他思维方法与 推理所得结论的质量亦就容易提高。
这一能力层次可包含以下的细致层次：
　　（1）对物理现象，物理过程与自己所知实例的相互联想。这一层次是 指学生根据给出的物理现象与过程，联想到他们自己知道的其他实例，以 及学生遇到实际问题时产生的与此相应的联想。一般讲，前者常发生于引 入与建立概念、规律的阶段，后者常发生在概念、规律掌握以后。联想到 的实例，对中学生，特别是对初中生而言，是以生活范围内的内容为主体。 联想的类型，多属于以下几种。
　　类似联想：由某种物理特征相类似的事物而形成的联想。如由马拉车 用了力，想到牛犁地也用了力；由用胶皮管给草地浇水或推铅球等想到斜 抛，等等。
　　接近联想：由时间、空间或功能上相接近的事物而形成的联想。如由 水的沸腾想到大量弥漫的蒸汽，由汽车刹车想到滑行的距离，由费力杠杆 筷子想到镊子等等。在时间的接近方面，学生尤易联想到同时发生的现象 或过程。然而，他们却往往不能区分出所联想到的事物，对原引发联想的 内容是伴随性的同时发生，还是因果性的同时发生。这是由联想导致后续 思维中可能发生错误的原因之一。例如，由水的沸腾想到蒸汽属于伴随性 的，而想到壶盖掀动、哨音或嘘伤手等等，则是因果性的。若将后几个现 象作为认识沸腾的特征，就会形成沸腾概念的错误内涵。
　　形象联想：由与事物某一方面相关的形象所产生的联想。形象，往往 是学生熟悉的实际事物的形象或抽象的形象。如由完全弹性碰撞想到两个 钢球相撞，由电磁波的传播想到不断向四周运动且扩大的同心圆。联想， 还可涉及到相关的物理现象与过程。如看到镜中出现自己局部变了形的 像，就想到球面镜或哈哈镜的成像。在引入和形成概念阶段的形象联想， 有助于学生渡过抽象的困难，但要防止概念建立在不贴切的形象之上。
（2）对物理概念、规律和实验结果之间的联想。 这一层次主要指学生在领会、理解、形成和运用物理概念、规律或分
析实验结果时所产生的，与原有的物理概念、规律之间的联想。与其他学 科的概念、规律的联想，也可归于此层次。联想的类型除常表现为类似联 想、接近联想、形象联想外，还有对比联想与因果联想。
这一层次的类似联想，或以深化理解，或以相互混淆来表现：抓住了




① 乔际平、续佩君：物理教育学，江西教育出版社 1992 年版，第 81 页。

物理本质特性的类似联想，即表现出对概念的深化，举一反三或融会贯通； 反之，常表现为相互混淆。
　　这一层次的接近联想，常表现为知识组块，即把同一个物理现象或过 程的有关概念，或把在同一段时间（如同一节课，同一章节）学习的概念 规律，相互联结记忆，提起一个，同时想起另一个。例如，提起沸腾就联 想到沸点、蒸发、汽化等概念。这种接近联想，对思维的效率、技能的培 养都有正作用，对创造和应变常有负作用。
这一层次的形象联想，通常指物理模型的形象。 对比联想：由有对应关系的事物产生的联想，如由反射想到透射；由
力与初速度方向共线想到它们垂直与有夹角；由没有摩擦力作功机械能守 恒想到有摩擦力作功机械能不守恒等等。对比联想，有助于概念规律的完 善，有助于形成结构，有助于发散性思维与探索学习。
　　因果联想：由具有因果联系的事物产生的联想。由于物理学迄今为止 的成果都是因果性的规律（包括必然性因果与几率性因果），而且，因与 果都是用物理概念组成判断来表述的。因此，当学生所思考的物理图景中 出现的物理判断，可以作为某一规律中的具体条件时，就会联想到相应的 结论。因果联想的基本模式有两个。其一是辐射式，即一个或几个物理判 断可以组成不同规律的不同具体条件，导致不同的结论。其二是连锁式， 即一次因果联想所得的结论，或再结合原物理图景中的某个（些）其他物 理概念后，可以作为另一个物理规律中的具体条件，从而导致新的结论。 辐射式因果联想能使思路保持开阔，是用综合分析法分析问题的基础。连 锁式因果联想能使思路延伸，便于导致一个相对的阶段性成果，是用分析 法分析问题的基础。实际过程中的因果联想常是这两种基本模式的组合。 物理学习中的因果联想，形成了物理演绎推理的基础。
（3）对物理图景和物理方法的联想。 这一层次主要指学生对既定物理图景及可用于该图景中的具体物理方
法的联想。联想的类型常表现为类似联想。如对运动状态变化的多参量研 究，联想到获取欧姆定律时用到的单变量研究方法。
　　与前面涉及物理概念规律的类似联想相比较，学生对单纯物理图景的 类似联想，很容易发生偏差，这是因为物理图景中一些较隐蔽的因素常常 被忽略，或受到头脑中有较强印象的确定图景的诱导，或两者兼之，一强 一弱更易导致联想后的判断错误。例如，学生常由飞机掷下的炸弹想到自 由落体的运动图景，而不是想到曲线运动图景，这是由于他们只注意了炸 弹下落而忽略了惯性；电键一闭合，电子就由电源正极沿导线迅速跑到负 极，它们不断地经过电灯就使电灯不断发光，这是由于受到水流动的确定 图景的诱导。
三 选择确定标准进行比较
这一层次涉及到标准与比较两个环节，顺序不能颠倒。实际教学中，

这两个环节有时是明显的，例如比较易混淆的概念规律，有时并不明显， 即学生在已获得比较结论后，自己可能还没意识到是在做“定标”与“比 较”这两个工作。
　　例如，在对用钢丝系住的铜球做出将其视为单摆的肯定判断时，学生 意识不到这是在选择了单摆的理想模型做标准之后才做出的判断。与此类 似的例子很多，这类例子中发生的判断错误，并不只源于被选作标准的那 一个概念不清，首先还源于缺乏“定标”的意识。由于没有“定标”的意 识，自然也就注意不到随之而来的比较工作；没有比较这一步，判断就必 然带盲目性。
　　又如，在学习或进行某种物理事物的分类时，学生常意识不到，分类 乃是在确定标准并与之比较得出共同点与不同点之后的结论。由于学生只 记住了结论而忽略了分类的前提与比较的过程，于是当对同一物理事物的 分类标准多元化时，概念必然发生混乱。典型的例子是将弹力、摩擦力、 支持力、向心力、恢复力等等都视为对力的同一种分类。
　　由于上述的实际情况，学生在物理学习中常对思维能力的这一层次， 持有简单化、形式化的理解，诸如认为比较就是对比（如区分易混淆知识）， 标准是不言而喻的，认为比较就是找相同点与不同点，等等。
　　因此，虽然比较的方法本身并不难掌握，但基于上面一些原因，学生 能在本层次达到自觉、正确和熟练的水平，也并不容易。实际教学中运用 比较方法，通常还可细分为以下三个层次：
（1）引入并建立物理概念。 这一层次主要指基于区分与描述客观事物在某一方面的物理属性的需
要，而引入某一物理概念。例如，要描述不同物体（或同一物体在不同阶 段）做机械运动时，总具有快慢之别，引入速度的概念；要描述不同机械 在做功本领上的不同，引入功率；要描述不同材料的导电能力总有强弱之 分，引入电阻率等等。概念的具体建立方法，大都是以某一特定的不变量 做标准，通过与这些不变量间的相互比较达到区分的目的，从而完成概念 的建立。为建立概念而做的比较，其具体内容一般是数值的大小（大量是 比值），但也可以是其他内容，如可见光、红外光、紫外光、电磁波等是 比较数域；矢量与标量则是比较方向有无及其是否符合平行四边形合成法 则；金块的含金量则是比较颜色等等。不变的比值之所以能做标准，是因 为它能在不断变化的相关参数当中保持不变，就意味着它表现了该事物本 身的特定属性。
　　例如在位移和时间都瞬时变化的过程中，两者之比的极限为定值，意 味着该值可描述物体瞬时运动的快慢。比较同一物体在不同时刻的这个 值，就可区分不同性质的机械运动。
　　又如，在体积和质量都变化的过程中，两者之比不变，意味着该值表 现了物体本身的某种属性，比较这个值，就可区分不同的材料。
　　
　　在初中阶段，这一层次被简化称为取单位量做标准进行比较。另外， 顺便指出，引入这些概念的实质是揭示了概念的物理意义。
（2）完成物理分类。 物理教学中的分类，按对象群的不同可大致分三种。这种不同乃是由
学习的客观过程决定的。其一是学习某一物理知识的初期所面对的特定研 究对象群，如学习机械运动时所对应的各种宏观物体的运动；其二是学完 某些物理知识之后所具有的物理知识系统，如在学完力学以后所得出的解 决力学问题的几种途径；其三是解题小结或知识小结中的经验、联系与问 题。其中，第一种出现的次数最多，其主要的方法论特点是在分析的基础 上完成比较，目的在于为进一步进行深入、科学、系统的研究做准备；第 二种出现的次数最少，其主要的特点是在综合的基础上完成比较，目的常 在于理出和完善已掌握的物理知识的结构和系统；第三种出现的次数与学 生个体的能力及学习方法有关，主要特点除了从方法论角度看，它需在分 析、综合、概括、归纳、联想与顿悟的整体基础上完成这一点之外，还有 基本由学生自己完成比较的特点，目的是力求获得一些带有个体色彩的规 律性认识。
　　完成分类，首先必须有确定的标准。同一对象群可以有不同的分类标 准。因此，选择标准需要考虑对象的内涵（或外延）与研究目的。两者之 中，内涵（或外延）是决定性的，若标准并不属于对象自身内涵（或外延） 中的共同成分，实际上就不可能落实该标准下的分类。研究目的则影响选 择内涵或外延中的哪些共同成分。例如，要研究物体的机械运动，可将物 体按决定其运动规律的主要因素分为质点、刚体、弹性体、流体；要研究 物体的导电性，又将物体按导电能力分为导体、半导体、绝缘体。最后， 确定标准还要注意，如果分类的结果要容纳全体对象，宜使标准中的条件 单一化。若标准内含条件越多，满足标准的就越少，其针对性亦越明显， 但容易造成漏分。在解题小结中，经常需要在标准中容纳多个条件，这是 因为待分对象的界域不明显，难于考虑，亦不很需要过多考虑容纳全体对 象的问题。另外，研究的目的也需要侧重于突出解题方法的针对性。
　　当对同一对象群采用了不同的标准进行分类时，对象群中的某一个具 体对象就必然同时归属于不同的类别。因此在使用时，必须清楚是在哪一 个或同时在哪几个标准下使用，不然，由于同生大都能自觉运用比较、鉴别的方法，但区分的实际效果却并不理想。其 主要原因约有以下几点。
　　第一，缺乏清晰的理解或牢固的记忆做基础，就急于进行比较。这里 的基础，实质就是比较的标准，因为只有将发生混淆的去与清晰的比，才 能区分，才能帮助理解或记忆。在混淆的诸个内容中，没有一个是真正清 楚的，即使能一时比出不同，亦不能达到使用中的真正区分。通常会认为， 已学过的，或过去使用中没发生过错误的，就是清晰的基础，其实并不尽 然。
　　第二，在进行比较中缺乏稳定的标准，即比较中不断变换标准，从而 难于形成一个系统的不同点。例如，对需比较的两个事物，拿谁去跟谁比， 不过是结论换一个表述方式，实质应不会乱。但对已混淆的事物，这种频 繁地变换不同的标准，及其产生不同的表述，就只能不利于区分、理解与 记忆。
　　第三，比较和区分的标准缺乏深度。例如过度强调表面与形式上的不 同，或者在缺乏理解的条件下强行机械记忆等等。
　　以上三个层次的难度，从比较方法本身的使用来看，是与我们所讨论 的顺序相同的，即区分易混知识是较容易的。不过需说明的是，从知识的 教学效果来看，并不一定如此。因为要在应用中将混淆的内容达到很好的 区分效果，可能恰恰是最难的。究其原因，乃是由于知识掌握的实际效果， 并不完全由这些过程中的方法唯一决定。
四 使新旧物理知识发生联系
　　这是学习新的物理知识中常见的层次。其核心思想是通过分析，将新 的、未知的、生疏的、不会的内容，转化为若干旧的、已知的、熟悉的、 已掌握的知识，然后利用这些已掌握的物理知识对其重新进行综合，完成 对新内容的学习。
　　例如，对平抛运动，将它分解成竖直方向的自由落体与水平方向的匀 速直线运动，然后对运动中的任一时刻与运动的整体（射程、落体速度等 等）进行合成，就得到平抛运动的规律。
　　又如，对理想气体在任一状态中瞬间均变化的三个状态参量，在质量 不变的前提下，将其分解为其中某一个参量暂时不变的三种情况，可分别 使用三个实验定律，然后对任一状态进行综合，就得到理想气体的状态方 程。
　　大多数的仪器和机械的工作原理（如动圈式电流计、水压机、内燃机、 显微镜、电动机、发电机等等），以及大多数动力学问题，包括各种场中 的动力学问题，都可作为这一层次的直接而典型的例子。
对未知物理事实进行分析的方法可分两类。 第一类，对未知物理事实的分解基本是单一确定的。例如，电表通常
只分解为磁铁、线圈、游丝、指针；斜面上的物体重力通常只沿垂直与平

行斜面的方向分解；磁场只能分解为电荷的运动；热运动只能分解为分子 的运动，等等。
　　第二类，对未知物理事实的分解原本不是单一的，而是在考虑简单易 解的原则后，经过选择，才确定出一个基本单一的模式。这里的基点是要 尊重客观事实。通常处理的顺序是首先考虑物理图象，其次才考虑可解或 简单易解；或者说，在符合物理图象的前提下求得和已知物理事实及物理 知识的最简明联系。
　　例如，平面镜与凸透镜成像，都是先在运用了光线的理想模型之后， 将入射光分解成无数条入射光线，再从所有的入射光线中，本着易解的原 则选择特殊的光线作图定出像位。
分析未知物理事实的方法有以下一些特点： 分析的直接结果并不满足可解，而且这种情况是正常的，也是允许的。
因为原有的知识和已知的物理事实，对需解释的新知识并不总是够用的。 例如，对全电路中的电流与电压、电阻的关系，将电路分解为内电路与外 电路之后，并不能通过对这两部分电路的直接综合得出结论；还必须借助 等效电路图与另一个由实验概括出的结论——开路时路端电压等于电源电 动势，才能彻底将含源的内电路转化到外电路，从而根据已学过的部分电 路欧姆定律，推出全电路的欧姆定律。
　　本层次所涉及的综合方法，不是将分解后所得的单元，或将与未知物 理事实发生联系那些已知物理事实和已学过的物理知识，简单进行与分析 过程相逆的组合，而是要根据每一个单元的具体情况，找出相互间的具体 衔接点，然后才能进行组合。这一步骤中的灵活性，使这一层次的综合有 相当的难度。例如，入射凸透镜的不同特殊光线必须按各自的透射规律处 理，才能综合出像；热运动中的分子，必须同时满足大量与无规则这两个 条件，才能综合为热运动，因为大量分子的有规则运动仍是机械运动；显 微镜中的两个凸透镜——物镜与目镜，只有在物镜所成的实像同时又能使 目镜成虚像的特定镜位，才能综合出显微镜的原理。仅举数例，已不难看 出，物理中的这种综合比证明几何定理中的综合要灵活得多。
　　在目前教学中，由于学生是将先前由数学中学习的分析与综合方法， 迁移运用到物理解题中——从物理习题的求分析起，一直分析到已知条 件，再逆着分析过程完成综合；或从所求的量找出几个未知量，列出相应 的几个方程，再将它们综合为一个方程组求解。因此，对物理中的“综合”， 学生常常保持数学化的理解。对物理综合的灵活性，特别是对物理概念、 规律建立过程中和物理解题的过程中的两种综合的不同，缺乏足够的认
识。
　　比较物理概念、规律的建立过程和物理解题过程中的相应层次，两过 程中的分析和综合的主要步骤与方法都是相同的，其区别点主要表现在四 个方面。
　　
　　第一，解题中的分析偏重与已知条件发生联系，这使分析带有明显的 方向性和局限性，分析难度也由此而降低。在本节这一层次所涉及的分析 中，已知物理事实和物理知识的范围要比为数不多的已知条件大得多。因 此，分析的难度其实很大。不过由于有老师的引导，不像解题那样完全由 学生自己完成，因此学生往往反而觉得解题中的分析要难。
　　第二，解题中的分析最终一定满足可解，本节这一层次所涉及的分析， 最终可以不满足可解。此时，需要补充用其他方法建立新的物理判断，然 后达到可解。
　　第三，解题中的分析与综合可较多借助数学技巧，一题多解也缘于此。 而本节这一层次所涉及的分析综合，则基本尊重物理的因果图象，因此它 的分析综合较多地表现出符合物理事实的单一倾向。
　　第四，解题中综合的难度明显小于本节这一层次所涉及的综合。因为 一般情况下，对物理题目的分析完成后，就可按其逆序直接进行综合，因 此通常学生认为，物理解题的难点是思路与分析。最后顺便指出，这里的 讨论再一次有力地说明，为什么用物理习题中的思维代替物理知识学习过 程中的思维来培养思维能力，是一种误区。
五 对具体物理结论进行概括
　　学生对概括方法的理解，常混同于归纳。概括与归纳都是从个别结论 到一般结论，但两者处理的内容和表述的形式不同。
　　概括，是指对事物属性的认识。因此概括又可理解为将具体事物的属 性扩展到同类的事物。事物客观属性的特点是不附带特定条件的，因为它 是事物本身所固有的。这一特点决定了概括的语言表述形式一般是简单判 断中的直言判断。例如，物体有体积，物体的体积是指物体占据的空间； 液体没有固定的形状等等。物理学中的概括，根据其内容是事物的本质物 理属性还是一般物理属性，可以形成概念的物理定义、物理内涵和外延。 归纳的对象与结论比概括广得多，它可包括事物属性之外的一切内 容。在物理学中，归纳常表现为事物间的相互关系，以及在某种条件下的 规律性认识等等。其表述形式可以是简单判断中的关系判断，也可以是复 合判断。例如，太阳系包括九大行星，乃是一个用关系判断表述的归纳； 物体的体积热胀冷缩，液体不易被压缩，理想气体在等温过程中压强与体 积成正比，实质都是复合判断中的假言判断——受热、遇冷、被挤压与等 温，都是判断的条件。根据归纳的具体内容，可以获得物理概念的内涵、
外延与物理规律。 此外，运用比较方法得出的共性或共同点，可以作为抽象、概括、归
纳的共同基础。不同的是：抽象只能涉及诸多共性或共同点中本质的、特 有的那部分内容；概括和归纳则可涉及所有的共同内容。由于本质的、特 有的，一定是该类事物共同的。因此，学生又时常将概括与归纳混同于抽 象。

　　还需指出，由于抽象乃是指从大量的非本质的内容中抽出本质性的内 容，这使抽象出本质属性后的概括导致了概念的定义。因此，抽象在物理 概括中占有特殊的地位。
　　据教学中具体物理结论的来源，概括的这一层次还可细分为以下层 次。不同层次的难度有较大差异。
（1）对物理实验的现象、过程或结论进行直接概括。 当物理实验的现象、过程或结论，揭示出某些具体事物的物理属性时，
一般可将具体事物直接换为同类事物。这种将该属性直接扩展为同类事物 的物理属性，就是物理教学中的直接概括。
　　直接概括属于经验概括（见第四章第二节）。例如，用天平称出木块、 水、空气都有质量之后，将实验结论直接概括为物体都有质量；将通电直 导线周围存在磁场的现象，直接概括为电流的磁场。直接概括也是在抽象 的基础上完成的。例如在上例中，就需要将通电直导线先抽象为电流。不 过，一般说本层次的抽象难度不大。因为实验设计与操作中已人为突出了 需抽象的本质因素，限制了非本质因素的出现。因此说，学生进行直接概 括的难度不大。
（2）对生活中与自然中的熟悉事物进行直接概括。 本层次与上一层次的主要区别在于抽象的难度。这不仅是由于生活中
与自然中的物理现象或过程，常常伴随着其他学科的现象，也常常夹杂着 属于物理的但对研究的目的来说却属于非本质因素，还特别是由于它们缺 乏物理实验中的人为处理。
　　因此，对生活中与自然中的物理现象或过程的抽象常要做两步工作： 从整体现象与过程中抽出物理现象与过程；从物理现象及过程中抽出决定 研究目的的本质因素。例如，从生活中常见的实际运动：汽车的行驶，人 的走动，飞机的飞行??直接概括出匀速直线运动的模型时，首先舍弃这 些运动过程中燃料的反应、废气的污染等化学过程，舍弃它们本身的尺寸、 造型、体积等数学因素，继而再舍弃它们的材料、形变、颜色等物理因素， 舍弃路程的增长、时间的延展、能量的消耗等物理过程，才能抽象出速度 因素与速度不变的过程这两个本质物理内涵。然后，再将这两个内涵扩展
1×1.01×105Pa 到同类事物完成对质点与匀速直线运动的直接概括，建立 匀速直线运动的理想模型。
（3）对物理事实进行间接概括。 间接概括属于理论概括（见第四章第二节），若将直接概括的物理结
论进一步进行分析、综合、比较、抽象后再完成概括，最后的结论对最初 的物理事实就构成了间接概括。由于直接概括通常就已经建立了物理概 念，因此，间接概括通常是在物理概念的基础上再做进一步地抽象，从而 可能使它的抽象程度显著加大。物理中的间接概括是使物理概念具有“多

重抽象性”①的直接原因。 例如，在通过对生活中常见物体的运动快慢进行直接概括，先建立直
线运动与平均速度的概念，然后用它们分析变速直线运动的众多生活实 例，可比较、综合、抽象出运动的位移与所花费的时间，仍是描述变速运 动快慢的本质因素，从而可将平均速度的概念与数学表式扩展用于一段或 全部的变速直线运动。这里，对变速直线运动的物理事实来说，已是一次 间接的概括。继而，当我们进一步将一段变速运动的时间继续分解，分解 得越短、越逼近物体某一时刻的真实速度，最后在 t→0 条件下，综合速度、 平均速度、位移、距离、时间、极限等概念与变速运动任一时刻具有不同 速度的物理事实，并抽象出位移与时间两个因素作为描述该不同阶段的本 质因素之后，就可将速度的概念再度扩展到变速运动的每一时刻，于是建 立了即时速度的概念与数学表式。对变速运动的物理事实，这是又一次间 接的概括。
　　由于数学概括一般是在物理语言概括之后进行的，所以它也属于间接 概括。由于物理语言概括常已包含较明显的数学关系，学生对这一层次中 最后完成概括用的数学感到难度不大，倒是在根据直接概括进行的分析、 综合等一系列工作中，数学的运用有时会使学生感到困难。
六 对物理事实和实验数据进行归纳
　　由于简单枚举归纳的实例在中学物理中较少，只能满足学生对该方法 感知，而难以继续完成对该推理能力的培养。而名副其实的完全归纳，大 约只在特定的题目或实验仪器、工具的学习中出现。因此，本节所讨论的 物理归纳能力的层次，将主要集中于科学归纳。
　　然而，又由于学生学习过程中知识不够用，或者限于教材的编排，有 时会给科学归纳的使用带来困难。于是在物理教学中，不得不经常使用不 完全归纳代替科学归纳进行教学。因此，虽然本书在“物理推理”（第四 章第三节）中指出物理归纳推理主要是简单枚举归纳、科学归纳和完全归 纳，但在本节的能力层次的讨论中，仍要强调一般不完全归纳的层次。
　　学生在本层次的工作，通常首先是占有由物理实验、生活或自然中的 物理现象、过程或结论提供的材料，再由它们找出或是共同点、或是特点、 或是某种关系或规律，然后再对其进行归纳——由这些具体的结论推出相 应的一般结论；必要时还需将一般结论进行数学抽象和概括。
这一层次详细划分如下：
　　（1）由所占有的材料正确选择归纳推理的具体形式，并对归纳结论有 正确的处理意识。
占有极少数材料，可以选择简单枚举归纳和科学归纳；占有较多材料， 可以选择科学归纳与一般的不完全归纳；占有研究范围内的所有材料应该




① 乔际平、续佩君：物理教育学，江西教育出版社 1992 年版，第 124—126 页，第 130—132 页。

选择完全归纳。对选择不同的归纳推理形式后作出的归纳结论，应具有明 确的不同的处理意识（倾向），但不一定要求采取具体的处理措施。即： 对科学归纳和完全归纳的结论，可直接使用——这表现了承认其正确的意 识（倾向）；对一般不完全归纳和简单枚举归纳，应通过某种方式表现出 验证的意识和倾向。例如对学生独立地从自然观察、生活体会、自行设计 的实验中，或从知识小结与解题小结中做出的归纳，大都属于这一类。
　　需要强调，这里提出的对归纳结论的“处理意识（倾向）”问题，对 学生将物理学习中的归纳推理迁移至其他领域有重大影响。为了使学生具 有科学的思想方法，物理课堂教学中用一般不完全归纳获得知识时，教师 必须有妥善的处理。应该说，从已往的教学情况看，这一点还没有受到应 有的重视。
（2）正确判断需归纳的基本内容。 常见的物理归纳的内容，包括研究对象在物理现象、物理过程中表现
的共同点、特点，物理量之间的因果依赖和制约关系，以及研究内容中包 含的某种规律性等等。例如，说话时触摸喉头，观察发声的皮筋与敲响的 鼓等等，需要找出声带、皮筋、鼓面发声的共同点；观察导体切割磁力线 和工作中的变压器，需要找出它们的各自的特点；研究弹簧的伸长，需要 找出绝对伸长和所受外力的关系；观察电流在磁场中的运动方向，观察磁 铁插入线圈获得的感生电流方向，以及学生在学习中据自己的经验教训归 纳出的一些思想方法、研究方法等等，都是为了要寻找某种规律性。
　　需归纳的实际物理内容，也可以是同时综合以上所谈内容中的几个方 面。
显然，这一层次的工作是能否正确进行归纳推理的重要基础。
（3）对生活和自然中的物理事实进行不完全归纳。 分离出这一层次，主要是由于它在使用分析、综合、比较的同时，还
依赖于抽象。这里的抽象有相当的难度。例如，从晾干衣物的生活经验归 纳出影响蒸发的因素——它属于在寻找共同点（如炉烤、日晒的相同点都 是提高温度）的基础上进一步找出规律性——需要先舍弃衣物的颜色、质 量、形状、晾晒中力的平衡，光的反射、透射等许多物理因素与物理过程， 才能抽象出温度、暴露面积及空气流速等本质因素，然后再归纳推出影响 蒸发的一般条件。能否较充分占有生活和自然中的物理事实，在这一层次 非常重要。因为这一层次的物理事实比实验现象更综合更复杂，若缺乏这 一要求，归纳结论的必然性将受较大影响。
（4）对物理实验的现象、过程或结论进行不完全归纳。 由于实验中突出了与研究目的相关的主要因素，也由于上课时间的限
制，教学中这一层次归纳的难度，变得已远低于物理学实际研究中的这一 层次。因此，这一层次的重点可放在对归纳内容的选择、判断以及规范表 述归纳结论上。结论的表述，除物理词汇的准确、条件与结论间的因果正

确、简洁、无遗漏等一般要求之外，还要充分注意到底需要在什么地方将 个别归纳为一般。例如，在比热实验中，对测量铝块体积的具体实验结论 进行归纳时，上升为一般内容的，不是体积，也不是由铝块到物体，而是 规则物体的测量方法。而对测量铝块比热的具体实验结论，归纳时上升为 一般内容的，则是指具体的铝块到铝材料。又如，用石头放入水中演示阿 基米德定律，归纳时上升为一般内容的，包括由石头到物体与由水到液体 两个方面；用单摆测量重力加速度，需将具体的摆球和具体的地点都扩展 到一般情况。
（5）对物理事实进行科学归纳。 科学归纳的难度主要来自对具体物理事实的内因分析，以及科学归纳
过程中用到的其他逻辑学方法，特别是演绎与类比推理。 以对“铜球受热膨胀”的具体实验结论，通过科学归纳得到“物体受
热膨胀”的一般结论为例，分析如下。 科学归纳的思维过程：
　　先考虑铜球受热后体积之所以增大的内在物理原因：受热使铜原子间 的距离增大；间距向四周空间的扩展，即造成球的体积增大。
　　再考虑具有相同内因的事物：由分子、原子构成的物体（如固体、液 体、气体等），它们受热时分子或原子间的距离也将增大，因此，它们受 热后的体积也应增加。
于是可以归纳推出一般结论：物体受热膨胀。 分析上一科学归纳的思维过程中的主要逻辑方法： 演绎推理：首先，铜球受热时原子间距增大的结论，是以分子运动论
与温度的科学概念为大前提，用铜球及受热为小前提而演绎推出的。其次， 铜球体积增大，又是以“间距增大体积增加”的命题为大前提，以铜球原 子间距增大为小前提做出的演绎。因此，从“铜球受热”的条件到“铜球 体积增大的”的结论，实质是一个连锁演绎推理。亦即：科学归纳过程中， 对具体结论的内因分析主要应用了连锁演绎。
　　类比推理：由铜球受热膨胀到物体受热膨胀的扩展，是一个典型的类 比推理——由不同事物间的某些相同点，推论它们在其他方面亦相同。注 意到它们之间在组成上的物理共性，以及在受热的条件下，都具有分子或 原子的间距增大的共性，于是联想到物体受热后亦应具有与铜球受热后一 样的物理因果——体积增大。
　　综合上面分析可知，科学归纳过程中的内因分析，演绎推理与类比推 理既是三个重要环节，也形成了科学归纳的难点。不过，由于内因分析不 仅涉及到逻辑方法的运用，更是以物理的科学概念为基础，以正确选择有 关概念和正确判断一定条件下的物理过程的性质与因果关系为前提。因 此，对学生来说，内因分析的难度经常会大于使用逻辑方法的难度。这一 切都是使科学归纳这一层次成为难度较高的能力层次的原因。
　　
　　需要强调的一点是，科学归纳中的内因分析与演绎的使用，有效地增 加了其所推结论的正确几率。
七 运用物理概念规律进行演绎
　　在物理学习过程中，物理演绎的运用常集中表现在以下三个环节之 中。
　　某个物理概念规律建立之初：此环节运用物理演绎的主要特征是以新 学的物理概念规律为大前提，寻求该知识的外延。例如，在定义弹力之后， 据所遇各种力的具体情况符合不符合弹力定义中的种差，得出其是否为弹 力的结论。
　　形成物理概念规律的过程中：此环节运用物理演绎的主要特征是演绎 与分析、综合、抽象、概括及归纳等其他逻辑方法与推理交织在一起，以 物理研究对象或内容所处的具体物理图景为小前提，选择相适应的大前提 形成新的物理概念规律。例如，在使用分析方法的一个典型例子——平抛 运动被分解为水平方向的匀速直线运动与竖直方向的自由落体运动当中， 包含了两个演绎推理，它们是：以匀速直线运动与自由落体运动的定义作 为大前提，以平抛的具体条件为小前提分别完成的两个演绎，其结论经综 合后才能形成平抛运动的规律。
　　运用物理概念规律解决问题的过程中：此环节运用物理演绎的主要特 征是以题设条件为小前提，向题目所求的方向展开连续演绎。
　　若对上述三个环节的实际过程加以细致的考察，不难看出无论在上述 的哪一个环节，物理演绎的过程都有以下两个共同点。其一，演绎的大前 提是已学过的物理概念与规律；其二，数学的演绎基本要在物理的语言文 字的基础上展开。
　　还应该说明，在学习过程中对物理演绎的两个共同点的理解，不应止 于本书讨论的范围，它们还反映了物理演绎在中学物理学习与大学物理专 业学习阶段的区别，反映了物理学习与物理研究中物理演绎的不同特征。 例如，在物理研究或大学专业学习之中，一个得到承认的实验结论，一个 假设，一个基于实验基础之上的数学命题，甚至一个有实践基础的直觉判 断，都能经常成为物理演绎的大前提，而数学演绎也已经基本脱离物理的 语言文字而独立地能动地展开等等。理解这些，对在中学培养学生物理演 绎能力的意义与尺度有重要作用。
　　综合上述学习过程中运用物理演绎的三个环节与它们所包含的共同 点，考虑其难度与所获结论的正确性，本书将能力层次再做以下细致的划 分。
（1）运用物理语言文字进行物理演绎。 这一层次主要指不依赖数学的运算和推导完成的物理演绎推理。 例如，洛仑兹力的引入——带电粒子水平射入一方向竖直向下的匀强
磁场，根据电流的定义与电流在磁场中受力的规律，该粒子必将受到磁场

对它的作用力——乃是分别以“电荷的定向移动叫做电流”的定义和“与 磁场方向不平行的电流在磁场中将受到磁场给它的作用力”的规律为大前 提，而完成的一个连锁演绎。
　　又如，对单摆的能量分析：由于摆动中总有（拉力）T⊥v，所以 T 不 做功，只有重力做功，因此，振动中的单摆的机械能守恒。这里虽然有数 学代号，但推理并不依赖数学的运算和推导，它是分别以功的定义与机械 能守恒的规律为大前提而完成的一个连锁演绎。
　　必须指出，虽然数学描述可以更深入、准确地揭示物理概念规律，使 学生对概念规律的物理内涵理解得更深刻，但特别是对中学生，数学演绎 还难以使学生深入认识物理演绎这一思维形式的特殊性，难以突出物理演 绎对揭示物理因果图象的重要作用，亦难于使学生在弄清小前提、选择大 前提的过程中，通过分析、比较、区分、判断等一系列关于物理内涵的细 致思考，达到深化理解物理概念规律的目的。因此，尽管数学的运算和推 导每一步都是一个典型的直言演绎或假言演绎（大前提常被省略），尽管 数学运算和推导的整体都是一个典型的连锁演绎，但本层次的物理语言文 字的演绎绝对不应被忽略。恰恰相反，它对学生是很重要的，是在学生头 脑中建立物理因果关系图象的结构，培养物理演绎思维能力的一个最基本 层次。另外，它对培养每个学生的物理语言能力亦有极重要的作用。
运用物理语言文字正确地进行物理演绎，要抓住两个环节。 首先，被选择为大前提的命题，其物理内涵必须是正确的。虽然形式
逻辑本身并不管大前提是否为一个正确命题，但物理作为一门研究因果关 系的科学，则要求物理演绎的大前提必须是正确的命题，否则演绎推理本 身的必然性，就不能保证其结论亦符合物理世界中的因果必然性。
　　例如，“一切物质都是可以被加速的。场是一种物质，因此场亦是能 被加速的”。在推理规则上它是符合演绎推理的，但其结论并不符合迄今 已知的物理规律。究其原因，大前提乃是一个不正确的物理命题。学生在 物理学习中发生这一类错误，多是源于对概念规律的记忆存在错误，或使 用了自以为正确而实际上错误的物理认识做命题，例如一个不正确的前科 学概念。
　　其次，被选来作为大前提的物理概念规律必须与所研究的物理问题相 适应。在大前提的选择上，学生又一常见错误是选择了与所研究的物理问 题不相适应的概念规律做大前提（不是指在所选概念规律本身的物理内涵 上发生错误）。例如，在分析合外力不为零的系统中的动量问题时，选择 了动量守恒定律做大前提；在电梯加速上行的过程中，分析与它一起上升 的单摆的周期时，选择了单摆周期公式做大前提；在判断力 F 保持大小不 变地推着车，从 A 点出发作匀速圆周运动一周后又回到 A 点的过程中，力
F 是否做了功时，选择了 W=Fscosθ做大前提，推出由于位移为零故 F 不做 功的错误结论等等。在这些情况下，作为大前提的物理概念规律并不是错

误命题。结论的错误乃是由于违反了演绎推理的规则而造成的。在演绎推 理中，小前提必须满足大前提命题中的条件，即小前提与大前提中的条件 在内涵上必须同一。例如在上面所举的单摆例子中，以单摆周期公式做大 前提，其条件是单摆理想化模型与周期公式的适用范围。而在电梯加速上 升过程中的单摆，其物理内涵已不属于惯性系统运动。于是两者的内涵不 同一。
　　在用物理语言文字进行连锁演绎时，由于前一演绎的结论可以做下一 演绎的大前提，因此应注意侧重审视继续演绎的小前提是否与已推得结论 中的条件相符，相符时才能进行连锁演绎，不符或不完全相符时，需考虑 重新选择与其相符的大前提，展开新的一轮演绎推理。
（2）运用数学完成物理演绎。 这一层次主要指要依赖数学的运算或推导才能完成的物理演绎。其具
体表述可以基本是数学的，也可以是物理语言文字与数学交替进行的。因 此上述讨论的内容，原则上也适合于这一层次。
　　在纯数学的演绎过程中，大前提是数学的概念规律，小前提是具体的 数学表达式。物理演绎过程中的大段连续的推证与计算，包含了大量的纯 数学演绎。在中学物理学习中，主要包括恒等变形、解方程（组）与几何 证明。被选为大前提的数学概念规律分别是各种数与式的运算法则和函数 性质，同解方程（组）与数学的公理与定理。从演绎逻辑的角度看，大多 数数学技巧（如换元、配方、辅助线等等），乃是在创造能与被选为大前 提的那一个数学概念规律中的具体条件相符合的小前提，以使其能够进行 正确的数学演绎推理。
　　然而，物理演绎中的数学演绎并不都是纯数学的演绎过程。其基本原 因有三个。
　　第一，数学演绎的大前提是物理概念规律的数学表达式。由于该数学 表达式难于反映或常常只反映大前提中的主要条件。因此在书面表述的推 理过程之外，实际还常有未形于字面的物理限制，如果忽略这些限制，一 个正确的数学演绎却不一定是一个正确的物理演绎。例如选择功的定义式 做大前提时，很少再用数学形式注明 F 是常力。但若忽略了这一点只照公 式的数学式去计算，在 F 大小不变地推小车匀速圆周运动一周后回到出发 点的例子中，F 所做的功：
∵W=Fscosθ
又小车回到出发点时 s=0
∴W=0 虽然是一个正确的数学演绎，却不是一个正确的物理演绎。第二，数
学演绎的小前提与演绎的结论，亦大都是物理概念规律的数学表式，或虽 不是概念规律却也具有一定的物理意义。因此对小前提与数学演绎结论的 物理意义的理解，特别是在连锁演绎当中，就将直接影响能否正确判断小

前提与所选大前提中的物理条件是否同一。 第三，纯数学演绎的过程往往还包含着物理的内容，这一点集中体现
了数学对物理学的能动贡献，体现了数学与物理学的和谐。充分重视和理 解这一点，会有助于深入理解客观的物理图象。
　　例如从压强定义分析，液体内部压强应与受力面积有关，因为受力面 积是压强的决定量。然而，用液体内部所取的小液面推导液体内部压强公 式时，小液面的面积 S 被约掉了。分析 S 的处理，不过是以约分法则为大 前提的一个纯数学演绎。但它包含了一个物理内容——与固体压强概念相 比较，受力面积将不再是液体内部压强的决定量。
又如，在下列推导中：
∵F=ma
又a ? v t ? v0
t
∴F ? mv1 ? mv0 ①
t
∴Ft ? mv1 ? mv0 ②
这里，①式等号两边同乘以 t 得出②式，是以方程的同解原理为大前提而 进行的纯数学演绎，但它包含了：物体动量的变化来自力对时间的积累。
再如：从物体动质量推出：
m ? m0
1 ? ( v) 2
c
当v << c 时
( v) 2 ? 0
c
∴m=m0
　　这个过程，是以近似计算法则为大前提完成的纯数学演绎，但它却表 明了相对论力学与牛顿力学的和谐。
　　综上所述，如何充分利用数学演绎获取正确的物理演绎结果，如何能 善于并力求全面与深入地理解数学演绎中隐含的物理内容，而不是将物理 演绎中的数学演绎等同于数学中的数学演绎，则是本层次演绎能力的重点 所在。
　　（3）交替运用物理语言文字和数学完成物理演绎。这一层次可基本视 作前两个层次的综合运用。然而，与前两层次不同，本层次的物理演绎必 须是一个连锁演绎。通常，在语言文字的物理演绎中穿插数学演绎，能使 演绎的整体显得更简洁，更深刻；在数学演绎中穿插语言文字演绎，往往 是一些必要的说明。
八 根据研究目的思考相关因素
　　当研究对象与研究目的确定之后，物理学研究首先要进行的一步工 作，通常是区分相关因素和无关因素。其重要性，在于为确定实验方案，
　　
或为形成概念规律明确出进一步的研究对象——一般是被判断为相关的那 些因素。继而，对概念规律的形成，要抓住相关因素，寻找它们之间的联 系。对实验的设计，则往往还需要进一步从相关因素中区分出主要的相关 因素，然后在抓住主要因素的同时，考虑如何防止无关因素和次要因素的 干扰。因此，区分相关与无关因素是物理学研究的重要基础步骤。然而， 由于有下述两个原因，本节对这一能力层次的讨论将不采取深入的态度。 原因之一，从寻找和区分相关因素的实际过程看，它乃是观察、思维 与实验密切交叉进行的综合过程，而不是单纯的思维过程。在物理学的研 究中，区分出一个预料与其相关而实际与其无关的因素，往往是相当困难
的。
　　顺便说明，在目前的物理教学实际当中，由于各种原因，寻找相关与 无关的因素的过程变得很简明，从而其难度亦就不能被真实地反映。
　　原因之二，从方法的角度看，它又是一个观察、分析、综合、比较、 抽象、概括、归纳、演绎、类比、直觉、联想、假设、实验、验证等方面 的综合运用过程。为此，在能力层次的归属上，可认为，该层次原则上宜 归属于应用物理知识解决实际问题的能力。
　　考虑以上原因，本节的讨论，止于实际区分相关与无关因素中的第一 个阶段——思考可能的相关因素，并考虑可以用什么方法去协助做出判 断，而不过多涉及如何判断一个因素究竟是相关还是无关，从而亦不涉及 相关与无关因素的甄别问题。从思维能力的角度出发，本节对该层次能力 细分如下：
（1）具有寻找相关因素的明确意识与习惯。 即在接触一个新的研究对象并确定了研究目的以后，自觉开始分析哪
些因素对研究目的是相关的，哪些可能是无关的。 在这种意识和习惯当中，要首先明确，研究对象与研究目的是思考相
关因素的两个基础，并且这两个基础又是相互影响的。同一个对象，目的 不同，无关因素可以变为相关因素，反之亦然。例如，研究宏观物体的自 由落体运动规律，体积是无关因素；研究它的浮沉条件，体积则变为有关 因素；而研究它对光的反射时，质量又变为无关因素。同一个研究目的， 不同的对象，因素的相关与无关也会发生变化。例如研究摆动，摆线的质 量对不同的摆锤，可能是相关因素，也可能是无关因素。
　　其次要明确寻找相关因素的一般程序：①运用已学过的所有知识，分 析处于既定研究目的下的对象，找出可能相关和无关的因素；②用逻辑的 方法，特别是数理演绎的方法确定相关并区分无关的因素；③用实验的方 法验证和甄别上述两步所得的结果。
（2）根据生活经验感觉可能的相关因素。 提高这一层次的正确率，主要需抓住所根据的生活图景，是否正确反
映了研究对象在既定研究目的下的物理图象。当两者的物理内涵相同时，

感觉认为的相关量一般确实是相关的。例如，从站立在齐胸深的水中，缓 慢平稳地转动身体面向四周呼吸时，感到胸部所受的压迫没什么变化，于 是认为水对身体的压力与方向无关。又如从使用尖图钉和断头图钉的经验 中认识到，图钉对墙的压强和接触面积有关等等。
　　必须充分认识到：对这一层次的结论需要做进一步的分析与验证。对 中学生来讲，此种意识的程度亦应成为本层次水平的一个标志。这主要因 为，在很多情况下，对生活图景是否确实比较集中（专一）地、本质地反 映所研究的物理图象，是很难做出中肯的分析的。例如，从冬天在室外玩 铁单杠和木双杠时，由手握双杠所感觉的温度，认为温度与材料相关，乃 是因为该图景并非单一的温度图象，还包含热导的图象。又如，从箱不推 不动、车不开不走，感觉到运动和力有关，则是该图景不能本质地反映力 与运动的关系。
（3）根据已学过的物理知识推论出相关量。 推出相关量的常用推理方式是演绎与类比。例如，从安培力的公式和
洛仑兹力的定义，推出洛仑兹力的大小应和磁感应强度相关；从电阻决定 式中的电阻率和温度相关，推出电阻的大小也应和温度相关等等，都是演 绎推理。而由直线运动的位移与速度有关，推出圆周运动的角位移也应与 角速度有关；由重力势能的大小与物体的质量有关，推出电势能也应与带 电体所带电量有关等等则都是类比推理。
　　值得注意的是，用演绎推理推出的相关量也只是一种可能，并不一定 正确。例如，浮力与液体内部压强差有关，压强差也是压强，液体内部压 强与深度有关，因此浮力大小亦应与深度有关。另外，用数学演绎完成的 物理演绎，若推导中介入了相应物理量的非决定量，那么根据其所得结果 而判断出的相关量，常常都不属于实质上的相关。
　　本层次所得到的相关量，比从生活经验通过感觉或归纳得出的相关 量，其正确几率要高。这正表明了科学抽象的深刻性与理论的能动性。特 别是在演绎中，严格地按照物理因果图象进行语言文字演绎，或用物理量 的决定式进行数学演绎，所得出的相关性结论常常最后被实验证实是正确 的。
　　还想说明，本层次的学习与练习，会非常有助于学生巩固和熟练物理 概念和规律。因此，根据已学物理知识推论相关量，应在物理学习中给予 特别的注意，高中尤应如此。
九 深化物理概念和规律的学习
　　由于质疑是在充分分析的基础上提出的疑问，特别是以相悖的不同结 论表现质疑时，其各结论必然都有自己鲜明的逻辑基础。因此，在物理学 习中，学生能自觉运用质疑的方法，会在分析中有效地加深对物理概念规 律的理解，并使所学的有关知识融会贯通。而且，根据心理学研究，由个 体独立进行深入思维而产生的问题，其个性化与思维投入的程度越强，释
　　
疑愿望也越强。亦就是说，它将转化为直接的学习动机。进而，一方面， 释疑行为中的主体成分和科学成分会有效地影响着人格的发展——越在独 立基础上合作地寻求科学释疑，人格中的依赖性，教条主义与盲目崇拜权 威的因素就越少；另一方面，释疑行为中的方法论成分，又将进一步在运 用中深化对物理概念和规律的理解，并提供产生联想的机会，从而形成质 疑、释疑的良性循环。以上这一切，实际都是活生生地运用物理方法、培 养物理能力的过程。因此，物理思维能力的这一层次是涉及培养学生思维 素质的一个重要层次。当然，由于本层次需综合使用各种逻辑方法去发现 问题和解决问题，它又是难度较大的一个层次，所以本节将它放在最后讨 论。
　　学习过程的客观规律和广大教师的教学经验都表明，不发现问题，学 习难以深入，学生在学习中提不出问题，并不等于学生没有问题。教学中 学生之所以提不出问题，主要是因为习惯于让思维顺着教师讲解的逻辑系 统运行。在听讲的过程中如此，在做巩固性练习和习题中，由于针对性（单 一运用新知识）较强，亦如此。这就要求教师要注重创造条件并敦促、鼓 励学生思索。注意到质疑与释疑两过程中的细致层次难有相应性，又考虑 到释疑的实际过程是一个综合过程而不是单纯的思维过程，根据寻找相关 因素的层次中相类似的理由，本书认为释疑能力宜归属于解决实际问题的 能力。故本节讨论将侧重于质疑方面。
（1）弄清疑点，清楚地提出质疑。 这一层次主要指通过具体细致到一定程度的分析，弄清问题到底出在
何处。这是因为学生在学习物理的过程中所提出的一些问题，往往只是觉 得不懂或不清楚，而不是出于认真细致的思考。其最典型的表现是向教师 提问题，却连问题本身都说不清楚，或所提的问题其实只须稍加细致地考 虑一下，自己就能解决。
　　在这一层次，质疑概念中的充分分析，集中体现在弄清“问题所在” 的过程之中。清楚的表达在于清晰的思维。弄清疑点，是清楚地提出问题 的基础。当然，有了清楚的思维，并不等于一定能形成清楚的表达，但此 状态下的困难则属于物理语言能力的范畴。
　　（2）在充分分析所遇问题的基础上，提出相悖的质疑。这一层次主要 指对遇到的问题，善于从不同角度思考并充分利用已学知识进行分析，从 不同理论或不同角度审视对同一问题所作的解释，看它们彼此之间是否相 互矛盾，从而形成质疑。例如，在物体加速度与其相关量 F 及 m 进行定量 研究的实验结论中，对 a∝F 与 a∝m-1 可有数学推理：
∵a = k 1F
a = k m-1
∴a2 = k k Fm -1

∴a ? k Fm ?1

（令k ?

k1 k2 ）

显然，从数学角度做出的这一推理与物理学对该实验结论的推理是相悖 的。
　　又如，教师在讲课中强调蒸发和沸腾的区别时指出：蒸发是在任何温 度下都可进行的；又在解有关冰熔解的许多问题中强调冰块化成水后的质 量不变。那么从这两个角度可提出：先化成的水在整个熔解过程中有没有 蒸发？有，则质量不能不变；没有，则蒸发不是在任何温度下都可进行的。 再如，当温度升高时，水的体积膨胀，密度值应下降，但教材中为什
么讲水的密度是一个常数呢？
（3）根据生活实际或实验，提出与所学物理知识相悖的质疑。 对同一个（类）对象，在一定条件下的物理因果关系应该是确定的。
然而，由于物理学本身理想化处理的研究方法，由于中学物理知识内容限 制了研究广度与深度，由于实际问题的复杂与综合性等诸多原因，学生在 生活中的实际经验或自做的实验结论，与所学物理知识（概念、规律、实 验等）完全可能有所不同。当然，亦有可能由于学生个人的水平，只是貌 似不同其实还是相同的。无论哪种情况，都属于本层次质疑的范围。
　　例如，漂浮在开水中的一小盆水，由于热平衡导致无法获得汽化热而 不能沸腾；但实际生活中有学生透过玻璃锅盖发现，盆中的鸡蛋羹却可以 沸腾。又如，玻璃是透明的，平面镜才能成像；但有学生却从眼镜中看见 了身后物体的像，其像甚至叠在眼前看到的物体上。这两者都属于根据生 活实际中观察到的现象，提出和所学物理知识表面相悖的质疑。而在下例 当中，提出的则是和所学物理知识结论实质相悖的问题（客观上不属于或 不完全属于物理学或所学物理知识的范畴）：既然作用力和反作用力相等， 为什么挨打的人觉得疼，而打人的人却不觉得那么疼？
　　下面是一个根据实验提出质疑的实际例子。一个高一学生让家长从 22 层楼的居室给他投下钥匙和揉成一团的纸团，发现钥匙比纸团先落到地 面。于是他用灌入沙土的乒乓球和正常的乒乓球“重复”了“比萨斜塔” 实验，结果仍然是重球先落地，而不是同时落地。然后他对教师关于比萨 斜塔实验的分析——只要用形状、体积相同的物体，例如等大的球自由下 落，由于空气阻力对它们的影响一样而可以不予考虑——提出了质疑。
　　在教学过程中还经常出现，实验情况和理论分析似乎相悖的情况。例 如，理论上认为双缝干涉现象中条纹的宽度应相等，而激光双缝干涉实验 中亮纹宽度却明显大于暗纹，甚至人民教育出版社出版的高中统编教材中 给出的彩图亦是如此。又如，理论上认为用丝绸摩擦玻璃棒时，越用力， 摩擦的次数越多，做的机械功越多，玻璃棒上带的电就应越多，静电计张 角亦应越大，而实际操作时未必如此，等等。
　　在实验教学中，要求启发、鼓励学生发现问题、试作分析、提出质疑、 尽力释疑，只要教师重视，应该是不难做到的。
　　
第五章 物理能力测量 的基本方法


　　现行物理考试，已被证明是评价学生物理学习水平和辅助物理知识教 学的一种有效手段。由于在一定程度上，它可直接反映出教师讲授知识方 法的有效性，反映学生对知识的掌握程度，以及存在的问题，从而使师生 双方及时采取措施，因此物理教学能使学生对物理知识的学习迅速而稳定 地提高。但是目前还没有与此相当的，能对学生具有的物理能力进行直接 测量的方法，从而导致物理教学中的能力培养效率较低。本章将在分析直 接测量物理能力之困难所在的基础上，提出一种可行的直接测量物理能力 的方法。
　　
第一节 物理能力测量的概念与意义


一 物理能力测量的概念
　　根据前述的物理能力的有关概念，这里将物理能力测量限定为对学生 个体已具有的物理能力水平进行的定量测试和评价。它是一种评价学生物 理能力水平的方法，也是检查和判断教师在教学中所选择的能力培养方法
（或学生在学习中自己选择的培养自己能力的方法）是否得当的有效办 法，又是一种培养学生物理能力的辅助手段。此外，通过对大量学生个体 的物理能力测量，即可得出与某一教学时期相对应的学生群体已有的物理 能力水平。那么，学生群体通过教学应有的（可能获得的或未来可达到的） 物理能力，就可以通过测出不同水平的学校与不同年级的大量学生群体已 有的物理能力的差异，继而进行推测得出。显然，这一工作对了解我国物 理教育的水平，对制定能力大纲和能力培养指标都具有重大意义。
　　需要指出的一点是，学生个体通过教学可能获得的（未来可达到的） 实际物理能力，由于和他未来的各种主客观因素有关，基本是无法通过测 试而知晓的。
二 测量物理能力的方法与困难 物理能力测量有直接测量和间接测量两种方法。 目前教师通常使用的通过学生对物理知识考卷中的解答情况，间接分
析学生某种物理能力的强弱，即是一种间接测量。间接测量难于有效地区 分和判断学生的物理能力水平。这主要是由于试题含有大量的物理知识， 当学生对题目所涉及的物理知识，没能掌握或偶有漏洞时，甚至由于马虎 造成的知识上的解答错误，都将导致试卷分数不佳。此时，该分数不能准 确说明学生的实际能力，该题目亦已不再能达到检查学生能力的目的。因 此，物理能力的间接测量，虽然能在一定的程度上反映学生物理能力的水 平和发展，但这种反映基本上是一种模糊的，不独立的，不精确的反映。 物理能力难于直接测量的主要原因，是物理能力发展必须以物理知识 为载体展开。由于这一特点，很难找到不通过任何知识内容来直接（单纯） 判断能力水平的方法。这使学生对知识的掌握程度成为对能力测量的一种
必然干扰。 为了减少这种干扰，心理学曾采用低难度，广范围的办法制定多种系
列试题进行智力测验，例如用大量幼儿时期就熟识的图形和只含算术、语 文、自然常识的知识编制试题。然而用这一方法检测物理能力是极困难的， 因为物理教学乃是密度大，速度快的单科知识教学。因此，需要在承认知 识掌握程度对能力测量必然形成干扰的前提下，寻找可操作的直接测量物 理能力的方法。
三 物理能力测量的作用
假设能够找到一种直接测量物理能力的方法，该方法能够比较清晰

地、独立地、精确地从物理知识和其他学科培养的能力中区分出物理能力， 区分出物理能力的不同水平。根据本节最初所述的“能力测量的概念”， 这种方法将对物理教学和学生的发展产生相当大的积极的作用。
1．提供某一时期的学生物理能力水平的常模 决定学生物理能力水平的因素很多。在一个确定的教学时期，从整体
上说，起决定作用的因素是教学大纲、教材和师资水平。这些因素在相当 长的一个时期内，例如 5—10 年，可能是基本稳定的。因此，学生群体的 物理能力水平在这个期间也是基本稳定的。反映这种基本稳定的物理能力 水平的数据，可以称为物理能力水平的常模。只要用直接测量物理能力的 方法去进行足够多与有足够代表性的采样，然后再对所得数据进行统计处 理就可得到这种水平常模。它既可反映我国物理教育在不同时期获得的成 就和发展，也可为同一时期内，不同地区，不同学校提供一个能力水平标 准的参考数据，供他们在物理教学中培养学生能力使用。
2．提供学生个体能力水平发展的相对参考标准 对学生个体而言，重要的问题是经过努力后，自己的物理能力究竟是
否有所发展。这一信息可直接影响学生学习物理知识，培养自己能力的主 观积极性。要获取这一信息，可以把任何一次物理能力的直接测量结果当 做相对标准，进行与这次试题等价的另一次直接测量。将第二次测量的结 果与前一次比较，即可了解自己的物理能力水平是否有所提高。显然，如 果一个学生能了解到自己的物理能力提高的幅度（定量的），那将会有效 地促进学生的成就性动机。或者，对能力水平发展快慢的原因进行具体分 析，从而亦就会有利于提高以后的能力水平发展速度。
3．帮助教师区分不同的能力培养方法的有效性 长期以来，为培养学生的物理能力，广大物理教师创造、推荐、使用
过许多方法，师生在实践中也花费了不少时间和精力。然而，普遍的感觉 是，能力培养方法不像知识教学方法那样实用和好用。应该说，能力培养 的不同方法，其有效性除和方法本身的好坏有关外，还主要取决于它与师 生双方的实际基础是否适应。显然，依靠经验感觉和物理能力的间接测量 结果，对此难于做出准确判断。但如果使用等价的几次试题进行物理能力 的直接测量，同时教学中注意控制其他参数，则测量结果即可给区分不同 能力培养方法的有效性，提供有说服力的依据。

第二节 直接测量物理能力的基本方法


　　上节已指出，物理能力测量总离不开具体的物理知识，因此，只有寻 找到排除能力测量中“知识干扰”的方法，才能完成直接测量物理能力的 任务。
一 基本思路
　　对含有能力与知识双重因素的试题，只有假设解题人的物理知识达到 全优水平，那么扣除偶然因素，影响试题解答的因素就主要是能力因素。 因此，我们用试题的解答成绩，就可直接描述解题人能力的高低。需强调 指出，这一思路成立的条件是：知识优。
二 等价排除法
　　首先，我们以能力测量为单一目的，命出能力测量试卷（下简称 A 卷）， 根据 A 卷涉及物理知识的范围、内容、程度，我们再命出与 A 卷中的知识 等价的知识试卷（K 卷）。在检测时，学生先解答 K 卷试题，凡达到优者 才获准参试 A 卷。从而排除了 A 卷中知识的掌握程度对能力测量中的干扰 作用。A 卷评定即视为能力水平标志。
三 等价排除法的检验
　　为探索等价排除法的可行性，初中以应用物理知识解决实际问题的能 力，高中以物理思维能力中的演绎能力为测试内容，在北京和湖南的四所 中学的 8 个班级，用开底型题目进行了测试。参加 K 试 352 人，达优参加
A 试 269 人。 判断本次测试的可靠性的标准，由于缺乏目前我国中学生的物理能力
水平的常模，只能以教师的经验评定为参考标准。为增加经验评定的准确 程度，请相关性较强的学科教师共同做出评定。应用能力采用理、化教师， 演绎能力采用理、数教师对学生做出经验评定。经验评定分能力强，较强， 中等，弱四个等级。此外，还让学生作了自我评定做备考。
　　由于经验评定是在不同学校中相对成立的，所以在经验评定与 A 卷评 定的对应关系上，重点中学取≥7.1 级与能力强的经验评定相对应，非重 点中学则取≥6.6 级与能力强的经验评定相对应。
　　测试的直接结果反映在表 5－1 中。根据该结果，表 5－2 给出了它们 与参考标准——经验评定的符合情况，并由此得出四校的平均重合率（表
5－3）。两个表中的平均重合率的意义不同：表 5－2 中的平均重合率侧重 表明等价排除法对不同类型学校的适用情况，表 5－3 中的平均重合率，侧 重表明等价排除法对不同能力水平的适用情况。
表 5—1 四校能力测量等级一览


学
校应试
(人) 能力等级 （人） ≤ 4.5 4.6-5.0 5.1-5.5 5.6-6.0 6.1-6.5 6.6-7.0 7.1-8.0 ≥ 8.1 初
中 W 中 37 2 2 8 8 11 5 1 J 中 47 2 3 5 12 6 11 8 - 高
中 H 中 82 5 3 8 14 23 19 73 F 中 103 1O 18 5 28 30 11 1 - 初中总计 84 4 5 13 20 17 16 9 - 高中总计 185 15 21 13 42 53 30 8 3 总计 269 19 26 26 62 7O 46 17 3

注：记分起点 4.0；W 中，普通中学；F 中，职业高中；J 中，区重点；H
中，省重点。
表 5－2 能力测量对经验评定的符合情况一览


学校能力测试经验评定重合情况平均重合率
（％） 等级人数能力标准人数人数比率（％）
W 中 ≥ 6.6 6 强 5 3 60
73.5 6.1 — 6.5 11 较强 8 6 75 5.1 — 6.0 16 中等 19 15 78.9 ≤ 5.0 4 弱 5 4 80
F 中 ≥ 6.6 12 强 9 6 66.3
74.4 6.1 — 6.5 3O 较强 28 22 78.5 5.1 — 6.0 33 中等 46 31 67.4 ≤ 5.0 28 弱 20 17 85
J 中 ≥ 7.1 8 强 7 5 71.4
73.7 6.1 — 7.0 17 较强 10 7 70 5.1 — 6.0 17 中等 28 15 53.5 ≤ 5.0 5 弱 2 2 100

续表


）









表 5—3 能力测量对经验评定的平均重合率


能力强能力较强能力中等能力弱四校平均重合率 66.2% 79.9% 65.8% 87%

四 关于“可行性检验”的分析与结论
1．检测数据的分布状况
为了考察表 5－1 所示的能力等级的分布，对其进行了统计假设检验中
的 x2 检验：对零假设的可靠程度（或拒绝零假设的显著性水平）进行检验 的一种统计学方法，适合于总体抽样分布为未知的情况。①
假设：H0 为能力测量结果是正态分布；
H0 为能力测量结果是非正态分布。
检验有关数据如表 5－4 所示。
表 5—4 能力测量结果的分布状况




＜ 4.5 4.5-5.0 5.1-5.5 5.6-6.0 6.1-6.5 6.6-7.0 7.1-8.0 ＞ 8.1 fo 19 26 26 62 70 46 17 3 正态 8 等分概率 1% 6% 16% 27% 27% 16% 6% 1% fe 2.7 16 43 73 73 43 16 2.7 fo — fo 16.3 10 -17 -11 -3 3 1 0.3 （ fo — fo ） 2 2.65 100 289 121 9 9 1 0.09



计算值 x2=∑[（fo-fe）2/fe]=16.01
确定显著性水平α=0.02
判断：因为 df=8-1=7，据此查出理论值
x2(7)0.02=16.62＞16.01
因此，接受 Ho 假设。
即所测四校平均能力等级分布为近似正态分布的可靠度为 98%。
2．检测的效度与信度
　　从表 5－2 可得出本次检测结果与经验评定中重合与不重合的人数，以 经验评定的四个等级为效标，计算能力测试的等级效标效度的主要数据如
表 5－5 所示：
表 5—5 能力测量的等级效度数据









① 张宪魁、王欣、李来政主编：物理教育量化方法，湖南教育出版社 1992 年版，第 137—168 页。


N （人）不同 D 值的人数 ∑ D2 0 1 2 3 269 196 38 25 10 228




其等级效度：

r


? 1 ? ? ?? ? 1

6 D 2
xy N(N 2 ? 1)
用分半法对全部测试出的能力级别进行信度计算的有关数据如表 5－
6 所示：
表 5－6 能力测量的信度数据


N Ⅰ组 Ⅱ组 ∑ xy X Sx Y Sy 269 2.9 0.22 3.2 0.30 2510




1 ? XY ? X·Y
r ? N ? 0.77

hh S

x ·S y

据 C．Spearman-W．Brown 校正公式，整个实验的信度为

r = 2rhh
1 + rhh

≈ 0.87



3．对检测的综合分析
在对各校测试数据的细致分析当中，我们还注意到下述一些情况：
　　①重点中学的高能力等级百分比大大高于一般中学。以高中的能力测 量为例：在 5.6—6.5 的能力等级段，普通中学共有 58 人，占参试人数的
56.3%，相应的重点中学数据为 37 人，占参试人数的 45.1%；两者仅相差
11.2%。但在 6.6—8.0 的等级，普通中学有 12 人，占参试人数的 11.7%， 重点中学相应的数据则为 29 人，占参试人数的 35.4%；两者已相差 23.7%
（此处数据均可由表 5-1 推出）。
②整体看学生能力都不够强。
　　从测量数据看，只有少数学生能力达到 8.0 级以上，大部分能力强的 学生，其能力等级比能力弱的学生高得并不多（仅 5.0—7.0 两级），这种 能力等级差表明，从整体看目前学生能力都不理想。
③存在方向性偏移。 在将本次测量结果与经验评定结论相比较时发现，在测试结果与经验

评定不重合的人中，存在着方向性偏移：高分低能的学生，能力等级比经 验评定下降，成绩较差但聪明、好动手的学生，能力等级比经验评定上移。 综合研究上述三种现象，不难发现以上这些现象也都与我们在教学中
的经验感觉相吻合。
4．对不重合学生的回归分析
　　从表 5-2 还可看出，四校的总平均重合率为 74.7%。其中能力差的等 级，符合程度最好，平均为 87%。这可能是因为对能力差的学生，按经验 容易较正确地做出区分和判断。符合程度最不理想的是能力强的等级。对 此，我们进行了部分回归分析：请教师对这部分不重合的学生逐人进行甄 别，并参考学生的自我评定。回归分析表明，能力测量的结果更符合学生 的能力实际。之所以出现上述情况，老师们认为，主要是由于第一次经验 评定时不自觉地受到考试成绩的干扰。例如，在四所学校中原认为能力强 的学生共有 36 名，其中有 12 名未被检测证实。按能力测量，这 12 人中， 中等与差等各一名，其余为较强。查阅自我评定，8 名为较强或中等，他 们属于成绩优秀且学习刻苦的学生。而在能力测量认为能力强的学生中， 也恰有 12 名分别被经验评定为较强（7 名）和中等（5 名），他们大都属 于聪明但不用功，或不喜欢物理的学生。
5．本次可行性检验的结论 通过上述讨论可知，本次能力测量的结果是与人们目前对学生能力状
态的常规认识和评价相符合的，由此可以认为，用等价排除法在物理教学 中直接测量学生物理能力的水平，还是基本可行的。

第三节 等价排除法在物理教学中的实施


　　在物理教学中使用等价排除法，可直接测量学生的各种物理能力水 平。对其在具体实施当中的步骤和应注意的问题我们作如下讨论。
一 按年级确定物理能力的具体内容
　　由于学生物理能力发展的主要载体是本学年或本学期的物理知识，所 以，依据本书前几章中所讨论的物理能力的内容，直接命 A 卷试题是不合 适的。需要将前几章中的有关内容结合具体各年级的物理教材，对不同年 级学生，确定出某种物理能力在该年级的具体外显及层次。物理能力内容 的这种细化处理，是以物理教材中的知识内容和学生年龄（主要涉及由年 龄决定的生理与心理的基本特征）为依据的，且随教材改变而改变。教材 一旦确定，物理知识的体系、内容、讲述方法等等，就将暗示自身有可能 培养什么物理能力，以及可能培养到什么程度。
　　例如，通过对人民教育出版社出版的初级中学课本第一册的整体分析 表明：其中的物理现象多，归纳多，模型、挂图及天平、量筒等基本仪器 的操作多；而演绎少，知识的综合运用少。由此可知：它能够和便于培养 学生的物理观察能力、实验能力、分析概括能力，而难于培养学生的物理 抽象能力，演绎能力和综合应用物理知识解决问题的能力。而在物理观察 能力当中，它能够和便于培养的内容相对集中在四个方面：观察模型、挂 图、仪器；察觉物理现象的主要特点；养成观察习惯；以及观察质疑的习 惯。
二 针对不同的物理能力命 A 卷试题
　　为了减少能力间的互相影响，一份 A 卷以检测一种物理能力为宜。A 卷命题应该紧紧围绕所测量的物理能力展开。像检测物理观察能力时，就 应努力避免试题中含有需要让学生进行分析总结的因素。例如在编制检测 目标为“观察能力：尽量多地观察物理现象”的一道题中：“先观察 3 分 钟烛焰，然后再阅读下述内容并做出正误判断。①烛焰有两种颜色；②烛 芯并不燃烧；③烛焰是由小变大的；④烛焰使周围的氧气变少。”其中④ 就是不适宜的。因为④的答案不是直接观察的结果，而是对蜡烛燃烧时需 要氧气的推理结果。需要说明，对大多数物理能力测量来说，阅读能力是 不可避免的一种干扰，所以试题语言应注意简单易懂，并可辅以在考场先 统一阅读、统一答疑的方法。
　　此外，A 卷题目需注意在一定程度上包含待测能力的不同内涵和外 延。设计题目时，每一道题目的检测目的，应力求保持在所测量能力的同 一个方面。例如在检测观察能力中“全面观察”的这一侧面时，尽量不要 有“抓住特点”的检测内容。这是因为，要较准确地描述某种能力某一层 次的实际水平，应该在学生施用该种能力成功解决这一方面的实际问题 时，考虑他所表现出的稳定程度。这是能力测量和知识测量的主要区别之
　　
一。为此，A 卷的评阅将采取每正确施用一次能力得正分，每错误施用一 次能力得负分，最后用其代数和表示能力的稳定程度。因此，当一道题目 的检测内容所反映的能力，不属于同一能力的同一方面时，将造成所取代 数和的意义不确定。
　　题目类型的设计，测试的具体方法，都应尽量能使学生待测的能力得 以充分发挥，并易于区分出该项能力的不同水平。为此，可使用定量计时 测试法。所谓定量计时测试法，指必须做完所有题目，但不限制一个具体 完成时间的测试方法。这种方法给每个被测试者提供了充分发挥自己能力
——到自己认可自己的能力到此为止的可能，从某个角度讲，一定程度上 摸拟了生活中能力施用的实际状况，从而能较客观地反映被测试者的能力 水平。由于答卷时间的不同引起的速度对测试者结果的影响，将通过评卷 方法解决。定量计时测试法的题型宜采用开底型试题，即题目的正确答案 数目是不确定的。正确答案的数目，将依每个学生使用能力的具体状况而 定。例如，将上面举出的例子，改为“观察 3 分钟烛焰，然后用简练的语 言说出你观察到的所有物理现象”，即将原题改为一道开底题。
　　顺便指出，在能力测试中采用开底型试题具有三个较明显的优点：第 一，它能使被测试者的能力得到自己认可的充分发挥。这一点与定量计时 的方法相谐调；第二，它能在相当程度上防止目前知识测试中应试有效的 “题海”战术；第三，学生对开底题的训练，将从根本上有助于发展他们 的思维能力，特别是发散思维。
　　需要说明，以上的讨论并没有否定其他的测试方法（例如定时计量法） 和其他题目类型在能力测量中的应用。在后续章节的实例中可以看出，根 据需要，我们仍将使用其他的方法和题型。
　　对同一年级的同一种物理能力，若能命出等价的两份 A 卷试题（一份 可以涉及第一学期的物理知识，一份可以涉及全年所学的物理知识），那 么就可以比较清楚地了解这种物理能力的发展情况。
三 完成与 A 卷相应的 K 卷命题和测试
　　对每一份 A 卷，基本上都有一份相应的 K 卷试题。K 卷命题应该完整 覆盖 A 卷所用的物理知识。为此可先根据 A 卷各题，列出该题所涉及的知 识点细目及运用知识的程度，选择确定的几种题型，将所有涉及的知识纳 入这几种题型，然后再行命题。K 卷题目中知识的运用程度宜和 A 卷相当， 过深则加重学生负担，过浅则容易产生对能力测量的干扰。在保证运用程
度相当的前提下，K 卷的题型还应便于学生解答，以节省学生答题时间。
当 A 卷采用开底试题时，需要估计 A 卷题目中可能的答案，找出其中的知 识成分。若这种估计较为困难，可将知识运用的程度适当做稍深稍广的扩 展。作为运用这些原则的例子，读者可参考第六章至第八章的具体 K 卷试 题进行分析。
为防止 K 卷试题对 A 卷试题的暗示作用，K 卷中一般不宜出现和 A 卷

中物理条件、过程、现象都一样的题目，而且在将知识分别纳入 K 卷所选 题型时，应注意使 A 卷中某一题所用的知识分散到 K 卷的几个题目中去， 序号也应和 A 卷完全不同。
　　K 卷未达到优的学生，补课后可再参加 K 卷测试，获优者与首次获优 者都具有参加 A 卷测试的同等资格。
四 A 卷评分与能力级别 为描述不同的物理能力水平，我们引入能力级别的概念。 能力级别是学生某种能力水平（AL）的定量标志。为符合人们用等级
描述某事物的常规印象和表达上的方便，AL 值宜为一不很大的正数。AL 值越大，能力水平越强。为描述简便，我们将设法由 A 卷评分直接计算应 试者的 AL 值，并使其数值在一般情况下可限在 1—10 之间。
　　根据能力的概念可分析出，与 AL 相关的主要因素不应少于两个：一为 顺利地（成功地）解决问题的速度；二为完成任务的质量。为此，在物理 能力的测量中，我们又引入下述两个参数：A 卷的答卷速度 V 与 A 卷的答 卷质量 M。
设同一份 A 卷中施用能力的总次数为 N（次），所费时间为 t（分钟），
+ -
每正确施用一次能力得正分n0 ，每错误施用一次能力得负分n0 ，再设N1 、
N2 分别为 A 卷中正确施用能力与错误施用能力的次数，则界定：
V = N （次 / 分）
t
N1 N 2
M ? ? (n 0 ) i ? ? (n 0 ) j

i ? 0

j?0

其中，N1+N2=N0 从 M 的计算式可知，A 卷的答卷质量 M 表示了 A 卷中正确施
用能力的稳定值。
　　显然，V 值与 M 值均大的学生，才是能力真强的学生。两者均小的学 生，才是能力真弱的学生。
　　需要说明之所以需要采用正、负分的代数和描述 A 卷的答卷质量，其 根本原因是，某种能力的一次成功（或不成功）的施用，基本上完全不能 说明这种能力的强（弱）。一个任务的解决，实际往往是某种能力多次施 用（含试探性施用在内）的结果。正、负分的代数和，反映了能力发挥过 程中，成功施用能力与不成功施用的差，当此差值大于 0 时，其值越大， 灵活并成功施用能力的稳定程度越好，能力越强。其对应的宏观意义是： 表明被测者对完成某种任务的胜任程度。M 越大，表明被测者越有足够能 力胜任该项任务；当 M=0 时，表明被测者的能力不胜任该种任务；而 M＜0 的情况，可以理解为被测者非但不能完成所要完成的任务，而且还会对任 务的顺利完成起负作用。
　　对如何用这两个参量完成 A 卷评定，通过 A 卷的评定，又如何确定物 理能力的级别，我们还将做如下分析。
　　
首先，对能力测量来说，V 是能力水平的重要标志之一。 因为能力是影响人们办事效率的重要因素，它作为一种心理特征，在
解决问题或完成任务的实际过程中，必然反映出一种试探操作。即能力施 用过程中的错误施用是必然的，正常的现象。施用能力中的一次错误，不 但可能不意味着其后都是错误，而且可能意味着减少以后的错误。这和解 题中用错一次知识，后面的题将全会解错是不一样的。例如在观察烛焰的 开底题中，某一个错误的观察结论可能并不影响另一个观察结果的正确 性。而且，在一定程度上，能力的施用次数越多，还意味着试探操作及其 不断纠正会最终导致正确操作的几率越大，即能力越强。我们知道，在知 识测量中，错误并不是必然的，也基本不具有会导致答案正确的功能。因 此，能力水平的高低，不能像通常评定知识卷那样只用 A 卷中做对题目的 总数量，或单位时间内做题的正确率来评价，还必须考虑 V 对能力水平的 贡献。
　　其次，我们还注意到，能力测量也不用单位时间内正确施用能力的稳 定值（M/t）来简单描述能力水平。例如在某次能力测试中，甲、乙在相等 时间内对测试能力的同一方面（即对同一道题），甲施用能力 10 次，对 5 次错 5 次，稳定值为 0；乙仅施用 1 次，无错，稳定值为 1；然而经验告诉 我们，不能说乙的能力水平比甲高。
　　于是，综合以上两点，应该考虑用 V 与 M 共同描述学生的能力级别。 考虑 V 与 M 对能力水平影响的宏观图象，并注意到当 A 卷的题目不止一道 时，整卷的能力施用稳定值不可能为零，本书暂时规定：用 V 与 M 的积表 示能力级别。
实际确定 AL 值时，还要涉及两个参量。
+ -
单位分值n0 ——施用一次所测能力的分数，由n0 可得出各题的n0 与n0
0
。n0 值可因题而异，可视各题涉用的能力层次而定。计分起点n ——
每份A卷均具有的基本分。其中n0 是人为的设置，目的是为了在对n+ 与
n- 取代数和时不出现负值，因为AL为负值是没意义的。
设置 n0 以后，能力级别的计算方法为 AL=V·M+n0
　　我们将发现，这种形式的规定很容易使 AL 值为一个不大的正数。无论 用定量计时法还是定时计量法测试 A 卷，都不难获得下列数据：完成试卷 的时间 t，答卷中施用所测能力的总次数 N（可通过题目设计，使 N 表现为 答案总题目，或从阅卷过程中通过分析学生答题的内容和步骤获得），
? ?

以及N次中做对与做错的具体分数? n0 与? n0

。由这些数据可直接计算V

与 M。因此，对一份 A 卷来说，AL 值是确定的。 由于学生运用一次能力和记录其结果都需要时间，所以，当 t 以分钟
做单位时只要 A 卷题目不是极其容易，答卷都需要相当的时间。根据 V 的 定义可知，V 在一般情况下都将小于等于 1。此时，只要设法使 M 为一不大

正数，AL 即可为一不大正数。因此，可考虑 n0 在 0.1—0.5 之间取值（视
一份 A 卷中不同题目施用能力的层次或难度而定）。例如，对一份 l=100 分钟的 A 卷测量，第 1—3 题的 n0=0.1，第 4—6 题的 n0=0.2，第 7—10 题
的 n0=0.3。某学生在各题中成功与不成功施用能力的次数分别为：8，2；
6，3；6，2；5，1；4，3；2，3；4，0；4，2；8，3；3，4，则该生的 AL 计算如下（取 n0=5.0）：
N=8+2+6+3+6+2+5+1+4+3+2+3+4+4+2+8+3+3+4=73
V=N/t=73/100=0.73
M＝? n0 ? ? n0
=[（8-2）+（6-3）+（6-2）]×0.1+[（5-1）+（4-3）+（2-3）]×0.2+[（4-0）
+（4-2）+（8-3）+（3-4）]×0.3=5.1
∴AL＝V·M+n0
＝0.73×5.1+5.0=8.7
五 几个必要的说明
　　由 AL 与 M 的计算式，可以看出用能力级别表示的物理能力水平与用 A 卷的答卷质量表示物理能力水平之间的区别：由于 AL 考虑了 A 卷答卷速度 的因素，因此它的意义已不限于表示应试者成功施用能力的稳定程度与对 完成相关物理任务的胜任程度，而还具有表示应试者施用能力的灵活与成 功程度的作用。因为当灵活度增加，施用不成功几率随之增加，施用能力 的总次数 N 亦随之增加，于是 V 将减小。由于参量 V 的引入使 AL 能够描述 应试者施用能力中的灵活与成功。注意到本书在第一章中界定的物理能力 水平的概念——对个体运用物理能力外显完成物理任务时在稳定、灵活与 成功等方面达到的高度——就可以理解为什么可以用 AL 描述的能力级别 作为物理能力水平的定量标志。
　　此外，为尽量准确反映应试者的被测能力水平，答题过程中出现的知 识性问题或答案错误，经辨认确与被测能力不直接相关，则可不扣分或少 扣分。
　　为减少其他能力对准确判断所测能力的干扰，学生在答 A 卷前尽量弄 明白答此类卷子与答日常做的考卷的区别，弄明白 A 卷的成绩评定方法。 在答 A 卷的过程中，若学生对题意不清或不懂，应注意向教师提问，凡不 涉及本卷所测能力的内容，教师均应尽量给以帮助；如知识问题，阅读能 力障碍等等。又如在物理观察能力的测试中，若对按题目要求的步骤理解 或操作有困难的，教师完全可以协助学生完成；但在物理实验能力的测试 中，则只能协助学生阅读理解而不能帮其完成（可参看有关章节的有关题 目）。
　　最后说明：上述 A 卷评定方法所得出的能力等级，只是相对于阅卷时 自选计分起点 n0 的能力等级。因此，对某一种能力的若干份（系列）难度 相同的 A 卷，阅卷时必须以同一个计分起点进行评价。当此系列 A 卷在不
　　
同时间（例如期中与期末）测于相同的学生时，才可判断出这些学生在这 段时间内的能力是否有了相对的提高。进而，通过培养方法的选择和培养 过程的调节，就可提高能力培养的效率。

第六章 物理观察能力 的实测与分析


　　本章所举用等价排除法检测物理观察能力的实例，是 1994 年 3 月在北 京市朝阳区某所一般学校初二（4）班施测的。测量前向该班物理教师提供 了下述材料：物理观察能力 A 卷试题及与其配套的 K 卷试题 48 套；A 卷试 题中教师的操作要求一份；学生回答 A 卷时使用的有关器材 48 套；教师考 场演示用的器材一套。
　　A 卷测试中需穿插教师的演示。由于演示时间会因不同的 A 卷试题设 计而不同，不宜计入学生的答卷时间。因此，要求学生记录个人参试时间， 要求教师记录考场演示时间（各次演示时间总和）。拟用两时间之差作为 计算 A 卷 V 值的答卷时间 t。
　　严格说，这个时间并不是学生参加测试时施用物理观察能力的准确时 间。准确时间实际在教师演示和学生答卷中都各占一部分，然而这使它很 难于测定，故需要找一个相对稳定易测的时间做替代值。在不同次的物理 观察能力的检测中，这个替代值应不受每次不同的演示时间的影响，并且 还要便于学生通过不同次等价 A 卷测试，分析个人物理观察能力是否有所 提高。注意到这一系列要求，才考虑采用学生参试时间与教师演示时间的 差值，作为学生施用物理观察能力时间的替代值。不同次的测试，这个时 间替代值亦不相同，由此可参与对答卷速度的影响。
　　在定量计时法的测量中，每个学生参试时间的结束，应由个人认为自 己的能力发挥充分为准。这样，该替代值是因人而异的。然而，由于本次 测试现场被临时处理成统一在 120 分钟交卷，于是形成这次测试中每个人 的时间替代值相同。这种变故，主要给能力强的学生带来系统误差，他们 的能力级别可能因 t 值增大而偏低。
　　本章将具体讨论有关这次测试的内容与评卷，以便读者体会如何使用 等价排除法测量物理观察能力。由于本章是讨论能力检测实例的首章，必 然含有相当多亦可用于分析其他种物理能力检测的概念和内容。这一点， 请读者阅读本章时给予特别的注意。
　　
第一节 测试使用的基本材料


一 A 卷试题
说明：下述试卷中的波浪线是原试卷中已有的。 物理观察能力的测量（能力卷）
学校 班级 姓名 性别 考号 参试时间
答卷注意事项：
1．要使答案最大程度地体现你的能力。
2．用钢笔或圆珠笔在附纸作答，注意标清题号，不抄题。
3．仔细审题，看清题目要求后再答。
4．第二至第六题，观察完毕给 5 分钟答题时间，到时若没作完，可于 所有演示做完后（第七题）再行补答。为防止遗忘，请在观察过程中集中 精力并随手做些零星速记。
5．答题语言要简练，但表述要清楚。
6．全卷做完后，注意填写参试所用时间。 一、观察挂在教室前方的方形石英电子挂钟，简单写出你观察到的所
有结论，与由此你总结出的观察经验。
　　二、根据对鸡尾酒调制成功与不成功过程的几次观察回答：（1）影响 调好鸡尾酒的因素都有哪些？（2）成功调制鸡尾酒的最主要因素是什么？
三、观察三次教师演示的乒乓球下落实验，记下你观察到的各种现象，
并指出主要现象是什么？ 四、将一竖直悬挂的弹簧小球拉伸或压缩，松手后你看到的现象叫振
动。观察片刻后，请教师将振动着的小球和部分弹簧下移到水中，观察三 遍后，写出你观察到的该过程的主要特点。
五、根据对教师演示实验的观察指出，使纸张发出很大响声的具体条
件是什么？
　　六、先观察两次演示，将你观察到的一切结论按下述项目分别填写。 填写后再重新观察一次，修改并补充有关结论。（1）研究对象（2）初始 情况（t0 时刻）（3）中间情况（t0＜t＜t1 一段时间）（4）末状况（t1
时刻）（5）整个过程中大小不变的物理量。（在附纸上答题时，请分别注
明“研究对象”、“初始状况”等字样，并在修改补充的内容下标明横线）
七、先阅读下述观察计划，再观察教师的演示，最后回答：（1）根据 你的观察，你产生了什么疑问？凡是想到的都请写下来。（2）从物理学的
角度，在上述问题中选出一个或几个最重要的（或你认为最值得研究）问
题。
[观察计划] 观察目的：了解位于冷水下部的热水将如何运动。

　　观察内容：如图实验装置，盛满红色热水的小烧杯被一塑料薄膜封盖。 用粗铁丝将膜捅破，观察此后的物理现象。
■
　　八、你见过汽车疾驶过马路上积水时的情况吗？据平时观察的积累， 尽可能多地写出你观察到的物理现象。
九、观察放在你桌上的圆珠笔，记下所有的观察结论。 十、按下述要求自行操作并记录：
　　（1）①从桌上找出盛有一定量水的滴鼻净药瓶（注意拿取药瓶时勿将 药瓶倒置）；
②将药瓶慢慢倒置成竖直方向，并陆续挤出几滴水；
③将药瓶重新正立放好；
④记录你观察到的一切现象；
⑤按②、③重复一次，对你记下的结论进行修改和补充。（在修改和
补充的内容下用横线标明）（2）①从桌上找出酒精灯、火柴、铁钉、盛凉
水的烧杯、尖嘴钳；
　　②点燃酒精灯，用尖嘴钳夹住铁钉的一端，将另一端放在外焰上加热 至足够的时间；
③将钉的加热端迅速放入冷水中；
④熄灭酒精灯；
⑤记录你观察到的所有物理现象。 十一、请看黑板上的现场命题。
二 A 卷实测使用的器材
（1）教师演示用器材。
①A 卷第一题使用的器材； 家用电子石英挂钟一个，外壳方形，表盘上刻度沿外壳也呈方形非均
匀分布，正常工作。
②A 卷第二题使用的器材： 鸡尾酒四瓶，带包装盒与小漏斗。包装盒上印有调好的鸡尾酒图案。 无色高脚玻璃酒杯 3 只。
③A 卷第三题使用的器材：
　　三合板一块，宽 300mm，高 700mm，板面贴黑纸，纸上 500mm 高处画一 条水平白线（图 6-2）。此板也可用小黑板代替。乒乓球一只。
■
④A 卷第四题使用的器材： 弹簧振子一个，悬挂在铁架台上；
1000mL 烧杯一个。
⑤A 卷第五题使用的器材：
60mm2 筒卫生纸的方形包装纸数张；

1 号电池手电筒一个，能正常工作；牙签一根。
⑥A 卷第六题使用的器材： 气球 3 个； 小型直筒式打气筒一个。
⑦A 卷第七题使用的器材：
1000mL 与 50mL 烧杯各一个； 白胶布一条，略长于小烧杯口的周长； 足够罩住小烧杯口的塑料薄膜一块； 粗铁丝一根（可用小号十字改锥或长镊代替）。
⑧A 卷第十一题使用的器材： 三个以上物理器件组成的简单物理仪器一架，要求学生知道具体器件
名称但不知仪器名称。例如，初中可用铁架台上悬两个摆长不等的单摆， 两摆球体积等大且斜向相切。
（2）学生操作用的器材。
①A 卷第九题使用的器材： 可拆卸以观察内部元件与结构的圆珠笔，人手一支，或两人一支。
②A 卷第十题使用的器材： 每个考生或每两个考生有下述器材一套： 酒精灯一个；
火柴一盒；
60mm 左右的粗铁钉一枚，用砂布磨亮；
1000mL 烧杯一个，内装大半杯冷水； 尖嘴钳一个。
三 测试中对教师的要求
1．基本要求
　　①仔细对照学生试题，阅读此要求和下述关于操作的内容、步骤与注 意事项。
②在 A 卷正式测试前，按操作内容、步骤与注意事项熟练有关操作。
　　③考试时须按 A 卷题序进行操作，前六道题目须注意掌握好留给学生 答题的时间。试题中未说明演示次数的均为一次。
　　④演示时尽量采用后体位操作（身体位于所操作仪器的后面），并注 意有关的展示动作能让位于教室两侧及后面的学生都看清演示的现象。
　　⑤整体演示动作连贯，但要注意使每个动作到位（演示者的肢体到达 并略停顿于能满足较好观察该现象所需要的位置）。动作之间要注意停顿， 以使学生的观察能跟上教师的动作。
⑥除试题要求的必要说明外，操作中不进行讲解。
　　⑦可在第十题中指导或辅助学生按题目要求规范操作，但不要在第九 题中辅助、指导或暗示学生如何操作。
　　
⑧A 卷测试现场要记录教师演示操作的累积耗时。
　　⑨学生交卷时，检查学生是否填写了参试所用时间。要保证每份答卷 上都有该时间数据。
2．操作内容、步骤与注意事项 第一题：
　　将石英电子挂钟悬挂在黑板上方，7 分钟后开始让学生做第二题。在 此时间内，注意不要有任何暗示性动作与语言。
第二题：
①展示包装盒上的鸡尾酒图案。
　　②进行由于酒序颠倒而未能成功的调制，并对比展示未调制成功的酒 与盒标图案。
③按说明书进行成功调制，并与盒标图案对比展示。
　　④进行由于漏斗下端过高而当时未能马上成功的调制。展示调制结 果。
　　⑤调制时每种酒每次倒入量应保持相等（在 3 漏斗以上），酒量太少， 成功的现象不明显。
第三题：（连续演示三次）
①左手将背景板竖直立于讲台桌中央略靠后的地方，白线距讲台面
500mm（图 6-2）。
　　②右手拇指与中指水平捏住一乒乓球，使背景板上的水平白线穿过两 指。
　　③两手指同时张开，使球竖直下落。注意使球在桌面上反弹至自然停 止，不让球中途落到地上。
第四题：（连续演示三次）
①将烧怀中盛入大半杯水。
②将静止的弹簧振子拉伸，松手，使振子振动。
③片刻后（振幅基本没缩小），移水杯至振子正下方。
④将振幅未明显衰减的振子缓慢下降并浸入水中，直至振动停止。 第五题：
①打亮手电筒，面向学生水平放在讲台上。
　　②取一块 60mm2 方形纸（用卷筒卫生纸包装纸剪制），贴近手电筒竖 直遮住灯光，然后将纸在竖直面内做上下左右移动，展示纸上没有破洞。
③左手半握拳，虎口水平。将纸放于虎口上。
　　④举起右手。五指紧紧并拢且手心略向上拱起，然后猛然扣击于纸上， 使纸发生很大响声。注意在整个过程中拇指和掌体之间不要有缝隙，动作 要迅速。操作可取左侧体位，以便向学生展示举起的右手五指紧拢，各处 无隙。
⑤将发过声的纸重新遮住电筒光，注意让光从纸洞中射出。

　　⑥重新取一张 60mm2 方形纸（同上材料），重复步骤②、③、④两次。 但右手在击下时，一次速度缓慢，另一次拇指已与掌体间有一空隙（图
6-3），使手击下后纸不发声。注意在击下前向学生展示右手的间隙。
⑦重复步骤⑤。
⑧将该纸重新放在左手虎口上。 先将右手食指与中指间夹紧一牙签，再行迅速击下，然后重 复步骤⑤。
■ 第六题：（先连续演示两次）
①展示瘪汽球，然后将球嘴套于小型直筒式打气筒的出气口上。
　　②缓慢向球内打气。当球相当大时，穿行教室，向学生迎光展示的同 时并告诉学生：“大家可以用你想到的各种方法进行观察。”注意不要暗 示任何具体的观察方法。
③继续给球打气直至球爆。
④重复①—③，再演示一次。
⑤学生答卷 8 分钟后，再重复步骤①—③，重新演示一次。 第七题：
①让学生阅读观察计划 2—3 分钟。
②在 1000mL 大烧杯中接入大半杯自来水（水温能低一些更好）。
　　③向 50mL 小烧杯内滴入几滴红墨水，再倒入热开水。然后用塑料薄膜 将杯口罩住，一边沿杯沿四周向下弯折薄膜，一边用白胶布在杯四周将其 贴紧密封。
④将小烧杯放至大烧杯杯底部的中央。
　　⑤用粗铁丝垂直大烧杯水面插下，将罩在小烧杯口的薄膜捅破一个 口，然后迅速将铁丝竖直向上提出水面。
第九题与第十题： 课前将这两题的有关仪器放到学生实验桌上。仪器不够用时可两人一
组，各组将每题所用仪器只配一套，测试时让两人错开做题顺序，轮流使 用。必要时，可帮助学生克服对这两题的阅读和第十题中操作上的困难。 但注意禁止学生交换意见，要求他们独立完成。在帮助学生阅读和操作时， 不要有任何对观察方法的暗示。
第十一题：
　　①学生进教室前，在讲台或卫生角台面上放一个由 3 个以上元件组成 的常见仪器。注意仪器附近不要有其他物品。
②发卷后，在学生填写姓名等内容时，悄悄将仪器取下放入讲台内。
　　③当第一个要做本题的学生询问题目内容时，板书下述内容：“本卷 最后一题：进教室后你在讲台上（或卫生角上）看到了什么？尽可能多地 写出你观察到的内容。”注意不要对此题的解答做任何语言或动作上的提
　　
示或暗示。 其他：
　　请记录在 A 卷考场上教师演示操作的时间累计（第一题至第七题）。 注意，凡在学生开始计时测试以后教师又占用的时间，如统一解题、统一 释疑等占用的时间，也应累计在内。
四 K 卷试题
说明：下述 K 卷是与本节“一”中的 A 卷配套使用的知识试题。 物理观察能力的测量（知识卷）
学校 班级 姓名


一、解释下列名词：
1．势能——
2．速度—— 二、填空：
1．质量是指物 含物 的多少。
2．单位 的物 的 叫密度，它是物 的基本属性。
3．重力是指物 由于受地球的 而受到的 。
4．物 由于 而具有的能量叫动能，动能与势能的和叫 。 三、如图，在图上标注（用箭头和边界线指出所标数字符号的范围）。
■
1．楼房窗户的两对角顶点间的距离 a。
2．楼高 H1。
3．楼层的层高 h1。
4．水位高度 H2。
5．A 点在水中的深度 h2。
6．A 点在水中的高度 h3。
　　四、在图 a 中标出物体所受重力 G 与浮力 F 的方向；在图 b 中物体的 旁边，用 v 和箭头指出它的运动方向。
五、选择填空：
1．热水的密度比冷水的密度＿。（①大②小③不大亦不小）
■
2．从壶底加热能使全壶水的温度最后都升到同一温度，其主要原因是
。（①水的对流②火焰的热辐射③邻近水层间的热传导）
3．油能漂浮在水表面的原因是 。（①G 油＜G 水②ρ油＜ρ水③V 油
＜V 水）
六、回答：
　　1．放鞭炮时，你观察过未响的鞭炮吗？说出它和已响过的鞭炮有什么 主要区别？
　　
　　2．左手半握拳，并使拇指和食指贴近嘴边。长吸一口气，再沿左手拳 中均匀吹出，边吹边紧缩。实践一下，说出声音变化的主要原因。
　　
第二节 命题与评定


　　A 卷命题的基本出发点，是物理能力的基本层次，而不是物理知识。 这是 A 卷命题和普通知识测试命题的根本区别之一。
　　本次物理观察能力的 A 卷命题，只注意限在初中阶段，即试题的内容 取样主要考虑初中生可能达到的物理观察能力的层次。没能具体到年级， 是因为命题时还未能找到测试的合作者。是否具体到年级命 A 卷试题，主 要涉及到命题是否与不同年级的能力培养规划相呼应。若能相呼应，则可 以考虑继续命出与其等价的几份试题，供测试在规划所安排的能力层次的 能力是否有所提高。但本次测试的物理观察能力 A 卷，不具备这种年级阶 段的呼应性。至于知识方面倒不用过多考虑，在本节的分析中将看到，未 学过的知识在能力测试中能具有特殊可利用的价值。
　　本节讨论的重点，将放在对题型的选择及每道题命题时所思考的内容 上，以帮助读者理解本次命题的基本意图，进而体会物理能力试题与常见 知识试题命题的不同。关于 A 卷试题具体内容与所测行为目标之间的关 系，将放在下一节讨论。此外，由于此次 A 卷基本采用了开底题，并没有 太多标准答案可列；而且由于知识的难度不大，一些基本答案也没必要给 出。因此，本节仅对阅卷中确定正确答案需注意的事情，评卷的基本规定 及某些具体掌握，做出必要的讨论。
一 对 A 卷命题的基本思考
　　根据第五章第三节讨论能力试题题型时所指出的理由，并考虑到充分 体现观察能力的诸种品质，如选择性、敏锐性、细致性、全面性、准确性 等等，在题型上，除第二、三、四题中的部分问题以外，本次试题都采用 了开底题型。
　　下面讨论中涉及到的大多数概念，例如不同的物理观察能力层次、方 法等等，其内涵可在本书的第二章中的第一、二节中找出。必要时，读者 可以自行对照阅读和理解。
　　第一题重点测试物理观察能力的最基本层次——对物理仪器、模型、 挂图的观察。它主要反映观察能力的全面性与细致性。学生所使用的物理 观察能力外显，大体涉及到确定物理观察的目的、对象与具体内容，局部 观察法以及连续观察与综合观察的技巧等几方面。
　　选择刻度沿钟壳呈方型非均匀分布的钟做观察对象，一是希望借助熟 悉的事物，减少与测试目的无关的或不必要的难度；二是暗示学生与生活 中的印象进行对比观察——常见挂钟的刻度大都是圆状均匀分布的；三是 为了给学生进行静态和动态的观察创造条件——静止刻度的不均匀与秒针 转动角度的均匀。
　　第二题重点测试对物理现象和过程中物理因素和物理要素的观察，主 要反映观察能力的敏锐性与选择性。学生所使用的物理观察能力外显，大
　　
体涉及选择、调整观察方法、现象观察法、局部观察法、特点观察法以及 对比观察的技巧等几方面。
　　选择鸡尾酒的调制，主要考虑到可以通过兴趣使学生集中注意力，而 且现象比较鲜明。安排两次调制失败的操作，一个目的是为了突出调制鸡 尾酒的主要因素：材料的密度与操作中漏斗下口的位置。这里的过程实际 是简单地模拟了物理研究中通过观察寻求物理因素的过程——在失败与成 功中对比地观察思考。另一个目的是给学生创造选择、调整观察方法的机 会。因为要观察漏斗下口所处位置，必须从原来的观察方法转变为局部观 察法。
　　第三题的测试重点是观察物理现象与物理过程的主要特点及其相关的 细节特征，主要反映观察能力的敏锐性与细致性。学生使用的物理观察能 力的外显，大体涉及到过程观察法、特点观察法以及综合观察的技巧等几 方面。
本题是这份 A 卷中难度较小的一题，但其原因并不全在于答案简单—
—跳起的高度越来越小，而主要在于物理过程和现象基本一览在目，且又 是学生熟悉的现象与过程。不过，对初二学生来说，他们需要从跳起高度 的变化，落下的快慢，声音间隔及响度的变化，运动的方向及运动状态的 变化等许多现象中，抓出主要特点，因此，本题也不像乍看起来那么容易。 第四题的测试重点含有和上一题相同的成分——观察物理过程和现象 的主要特点，此外，本题还包括了观察物理现象与过程的发生与发展，以 及其中的规律性。该题主要反映的是观察能力的敏锐性与准确性。学生使 用的物理观察能力外显，涉及到观察目的和具体内容，过程观察法、特点
观察法及对比观察的技巧等几个方面。 本题的物理过程不但有从空气进入水中的空间环境变化，还有拉伸、
入水等产生现象与变化的具体条件。整个物理过程已不能一览在目。此外， “振幅变小，迅速停止”的主要特点，要依赖于入水前后两个过程的对比 观察。因此，本题难度要比第三题大。
　　还要说明的是，本题有意采用了初中学生未学习过的物理过程——振 动（1994 年测试时初中物理教材不含声音及振动的知识），并在题目的第 一句叙述中给出了一个学生一读就能接受的描述性定义。如此处理能力测 量试题的好处，是把每个学生都置于同一个“不会”或初次接触的知识水 平上，从而在能力测量中用简单的方法，基本回避由于知识基础不同引起 的干扰问题。这种处理手段也是能力测量命题区别于知识考试命题的一个 特点。
　　第五题的测试重点在于观察物理现象的产生条件，主要反映了观察能 力的深刻性与准确性。解题中学生要使用过程观察法、局部观察法、特点 观察法以及对比观察、综合观察等技巧。
本题涉及的物理知识——声音的产生条件及空气柱的振动——仍是参

试学生未学习过的知识，观察的要点是气流引起纸迅速振动的效果。命题 的基本思路：通过透光，观察出纸破；对比手速与手形的不同，观察纸破 的条件与破因；然后对比不同方式造成的破因——振破还是扎破，以及伴 随破裂时是否发声；综合观察出纸片发出很大响声的具体条件，是空气使 纸迅速振破。由于本题中对局部与特点的观察要在整体观察与对比观察的 过程中进行，造成本题的综合性较强，也使本题成为本卷较难的题目之一。 第六题的测试重点是物理过程随时空的变化及发生变化的条件，主要 反映观察能力的细致性与深刻性。解题中大体涉及到选择观察方法，并对 所选方法进行调整，以及具体使用过程观察法、现象观察法等能力外显。 随时空的发展观察物理过程，对初中学生可能难度较大。因此，为了 降低难度，也为了通过测试让学生感受观察物理过程的具体方法，本题要 求学生先确定研究对象，再按初始、中间、结尾的顺序进行观察记录。最 后一问的目的，是引导学生注意过程观察中的一个重要问题，同时又检查
学生是否能综合全部观察结果做出结论，考察了观察的深刻性。 第七题重点测试根据既定计划确定观察目的、内容，选择观察方法，
以及在观察中正确提出质疑。命题主要反映了观察的敏锐性与深刻性。学 生应用的物理观察能力外显，大体涉及到物理观察的步骤，以及现象观察 法与特点观察法。
　　本题的现象与水的温差及操作方法直接相关。在温差较大，且捅破塑 料薄膜后将铁丝“竖直向上迅速提出水面”的操作条件下，红色热水会形 成一直向上的水柱，在冷水表层下面无规则漫开，状似蘑菇云。为了突出 在观察中正确质疑的测试目的，在给出的观察计划中，明确指出观察目的 是观察“热水将如何运动”。本题的难度在于质疑的质量直接依赖于观察 到的现象。如果只观察到水的色差，热水的上升，就不能提出有质量的质 疑。如果观察到热水上升的形状，漫开的位置，漫开形状的不规则等等， 就可以从不同角度提出较高水平的质疑。
　　第八题与第十一题的测试重点，都是物理观察习惯，但两题反映观察 力的品质不完全一样。第八题侧重细致性与敏锐性，例如能观察出溅起的 水花中小的飞得比大的远，水花是白色的而不是透明的，车过后回流的水 比较混浊等等，就属于细致性与敏锐性均比较好。反之，只看到有水花溅 起，车过后又回到原地的，细致性与敏锐性就差一些。第十一题偏重准确 性，因为本题与第八题不同，它是一次性的短暂观察，而且组成仪器的元 件是学生熟悉的。学生使用的观察能力的外显大体是印象观察法与特点观 察法。
　　围绕观察习惯命两道题，除了以上所谈到的观察能力的品质不同以 外，还考虑到观察习惯在一次性观察中的表现与日常积累中的表现不完全 相同。
第九题的测试重点与第一题相同，但学生使用的观察工具与实际观察

的过程则有很大的不同，在根据不同观察目的、对象、内容而选择不同的 观察方法上也较第一题灵活了许多。这是由于本题选择了可拆卸的圆珠 笔，即让观察过程成为伴随操作而进行的观察，观察工具除了眼睛之外， 增加了手与皮肤。
　　第十题仍是伴随自己操作而展开的观察。与第九题不同的是，本题的 操作过程是有序的，属于按既定实验步骤动手操作与观察。本题测试的重 点，放在对物理现象与过程的全面观察，对现象发生条件的观察，以及记 录和表述观察的结论。本题主要反映观察能力的全面性与细致性。学生运 用的物理观察能力外显，涉及到现象观察法与特点观察法。本题的第（1） 小题还需运用连续观察的技巧，因为水的滴落进程较快，需要重复操作。 第（2）小题中对温度的观察需要转换观察——从铁丝的颜色变化与水的汽 化，观察铁丝的温度。
二 关于 A 卷的评定
本次 A 卷评定方法基本与第五章第三节提出的方法相同，只对答卷时
间 t 做了一些具体处理，其理由已在本章前言中说明。各题的单位分值， 主要是根据物理观察能力层次的难度确定的，其次也适当考虑了引导学生 的意向。例如对“物理观察中正确地质疑”的层次（第七题），为了引导 学生采用有助于他们清晰概念。融会贯通的佯谬形式提出质疑，对其规定 了本卷中最高的单位分值。当然，这种“引导学生”的考虑，只有在连续 性的能力测试中才有明确的意义。
1．AL 值评定办法
　　①确定 M 值：以各题可分辨出的物理观察能力的施用次数为单位（注 意：一句话中可能包含几次能力的施用），分别乘以各题的单位分值 n0，
+ -
运用正确的为n 0 ；运用错误的为n 0；然后取代数和得到各题的得分。
对各题得分再取代数和即为 M。注意两点：对知识的正确运用和其他能力 的正确施用，不给分；对知识运用有错误，但未影响物理观察能力的正确 施用，不扣分。例如，在第一题中答出“钟受重力”，属于知识运用，不 给分；答出“钟受重力与托力而静止”，属思维能力施用，不给分。又如， 第一题中答出“表盘发黄光”，其中“发光”属知识错误，但未影响对颜 色的观察，可不扣分。
　　②确定 V 值：取各题运用物理观察能力的次数和，为卷面施用能力的 总次数 N，取学生参试时间与教师演示时间之差为卷面运用物理观察能力 的时间 t，则每份试卷的 V＝N/t。
本卷 AL 值评定为：


AL = MV + n 0 =

2．计分基本标准

11
? (n 0 ) i
t i ?1


+ n 0

本次 A 卷计分起点 n0＝0.50。各题的单位分值 n0 规定如下：除下述说

明的题外，本卷的 n0 均取 0.1。 第六题中的第（5）小题，第十题中的第（2）小题，第十一题的 n0 均
取 0．2。 第七题：该题中按所提问题施用物理观察能力的次数计分。对佯谬式
质疑（参看第四章第五节中的 9），n0 取 0.3；对非佯谬式质疑的问题，若
问题涉及到流出热水形状、上升速度、扩散的散度等方面的内容，n0 取
0.2；其他内容的问题，n0 取 0.1。
　　例如，所提问题为：“从小杯溢出的热水遇冷后应体积收缩，或在大 杯冷水中缩为一团，或与冷水混合，它为什么却呈一细股直线上升，到液 面才散开呢？”因为该问题属佯谬形式质疑，n0＝0.3。其中“溢出”，
“一细股”，“到液面才散开”为三次施用观察能力正确，得3n+ ＝0.9；
“直线上升”为一次施用观察能力错误（一直上升但不呈直线），得n -
＝—0.3。
3．部分题的参考答案 第二题：影响调制鸡尾酒的主要因素：一是遵循酒的调制顺序或密度
由小到大的顺序；二是漏斗下端尽量贴近杯底中央。其他有影响的因素可 从酒色、酒序、酒量、漏斗下口位置、高度、出酒速度及这三者的稳定程 度，取出漏斗的方式等方面观察。
　　第三题：主要现象是球弹起的高度逐次降低，其他现象可从能量、声 音、落地次数、球的形变、路径、走向、终态等方面观察。
　　第四题：小球入水前后振动的主要特点是振幅迅速变小，振动迅速变 慢，很快停止。
　　第六题：整个过程中大小不变的物理量，从研究对象来说是气球的质 量，从环境条件来说是气压、气温与湿度。
三 K 卷命题
本次 K 卷命题的基本思路有三条。 第一条，基本不考虑学生未学过的物理知识与学生肯定已掌握的知识
（例如第三、四题的振动都未纳入当年的初中教材）。所谓不考虑这部分 知识，即允许学生在 A 卷回答中使用不准确的概念。这样处理的原因，一 是保持所有学生都处在同一个知识线上参加 A 卷测试，二是客观上也无法 对学生的前科学概念进行统一清理。又如第一题中的颜色、形状等等，都 属于学生肯定掌握的知识，在 K 卷中亦不再处理。
　　然而，在第五题中，对空气振动在 K 卷中做了处理。这是因为注意到 空气是看不见的，难于用眼睛观察，而不观察到空气的振动，该题手形的 变化便失去了意义。因此，在 K 卷中让学生对空气的发声做了一个实验， 以初步了解到空气振动的现象。
　　第二条，从 A 卷各题中所涉及的，学生学过的物理知识点中，选出所 有不相同的内容，参考 A 卷使用的难度，重新组合为知识题。组合时注意
　　
不与 A 卷使用这些知识点的顺序相同，但和解答 A 卷试题时的运用方式基 本一致。例如，在 A 卷第二题、第三题、第十（1）题的解答中，都可能涉 及到高度，第二题、第七题的解答中都可能涉及到深度。运用的方式都是 概念本身的直接运用。因此，K 卷中将深度与高度合并在一起，采用在图 上直接标注的形式命题。
　　第三条，对于开底题，在充分估计学生可能涉及到的知识的基础上， 对其进行分类处理。一般可以将这些知识分成三类：初二阶段应掌握的物 理知识，小学或中学其他学科学过的知识，以及未学过的生活常识。K 卷 命题要考虑第一类与第二类中必然要用的科学概念。
例如 A 卷第一题涉及的知识可能有： 第一类：速度； 第二类：两点间的距离；
　　第三类：未学过的知识可包括匀速转动、角速度或转动速度、角位移； 生活常识可包括转动、颜色、形状、长度、材料、位置、均匀与不均匀等 等。
　　按上述要求，将速度与两点间距离纳入 K 卷命题范围。再根据第一、 二条思路，考虑到在运用方式上有利于速度概念的自发扩展（如估计学生 会不自觉使用转动速度），K 卷命题时对速度采用了“解词”的形式；考 虑到两点间距离只在观察表盘刻度时使用，因此将它与高度、深度合在一 起，采用在图上标注的形式命题。
四 关于等价 A 卷的命题
　　第五章第一节与第五章结尾，以及本章的许多地方，都曾涉及到 A 卷 的等价测试。用能力的定量检测来判断学生的物理能力是否提高，或区分 某一培养方法是否有效，都必须依赖等价的 A 卷测试。因此，本节再对等
价 A 卷及其命题略做讨论。
　　首先需注意，等价 A 卷中的等价，与等价排除法中的等价，内涵不完 全相同。等价排除法中的等价，指解答 K 卷试题所使用知识点的内容与运 用难度，与解答 A 卷所用到知识点的内容与运用难度基本相同。等价 A 卷 中的等价，是指不同能力试卷在题目数量、检测能力的种类及其能力的具 体层次上，基本相同。
　　其次还须明确，等价 A 卷中的等价，一般不应含有答卷者所使用的能 力外显的等价。因为对同一能力层次，例如观察仪器的层次，可以使用不 同的观察步骤、观察方法等物理观察能力外显而获得相同的结果。这就犹 如同一道知识题可以用不同的解法得出同一答案。若取知识题做类比，能 力层次相当于知识点内容，能力外显相当于解题方法。如对不同知识题的 命题，只存在范围、内容与难度上的等价一样，能力题的等价也是指能力 的种类、层次与难度上的等价。
在评定标准不变的情况下，等价的 A 卷试题所获得的不同 AL 值，是通

过施用不同能力外显解决相同难度的能力层次的问题时表现出的速度与质 量的差异，来表现能力水平的变化和发展。
　　下面结合本次物理观察能力测量试卷中的某些题目来讨论等价命题， 仅供读者参考。
　　例如，欲命与本次 A 卷第六题等价的能力测量试题，可不改变题目叙 述，只将教师演示与操作的内容改动如下：
　　①穿行教室，手托一小长方块泡沫海绵体（可从洗澡用泡沫块上裁下） 向学生展示，并告诉学生：“大家可用各种观察方法观察。”（注意不要 有具体方法的暗示）
②取一大烧杯水，将海绵块水平放在烧杯中央的水表面上。
　　③待海绵块在水中稳定后，将其取出，放在分开的四指上，并使海绵 上流出的水流回杯内。
　　④海绵不再出水后，将它放入一平盘内，平端着重复步骤①。如此改 动后的题目，由于海绵吸水下沉的过程与原题一样，亦有明显的时空变化， 过程的发展也需要条件。因此，在物理观察能力的层次上，可视为与第六 题等价。
　　又如，欲命与本次 A 卷第八题等价的能力试题，可保留原题中第二句 话，仅将第一句话改为：你见过石子落进湖（河）水中的情景吗？
　　再如，欲命与本次 A 卷第十一题等价的能力试题，基本处理方式亦可 不变，仅将观察的内容由摆放的仪器变为教师本人的服饰或头饰等等。要 求该装饰与教师平时着装有几处明显不同。在开考前教师佩戴着这些饰 物，学生开始书写卷头时，教师将它们去掉。然后在适当的时候，板题： 现在教师身上与刚进教室时有何不同？写出你观察到的所有不同。
　　
第三节 物理观察能力测试的结果与分析


本次物理观察能力的测试，参加 K 卷测试 45 人，达优进入 A 卷测试
32 人。学生参试 A 卷时间为 120 分钟，教师演示时间 55 分钟。本节将按 上一节的标准讨论本次 A 卷的测试评定。
一 阅卷中的具体处理
1．常见问题及处理 阅卷中遇到的普遍问题，是学生的答案语言极不规范，从知识说，不
准确不清晰。但基本意思一般却不难理解。根据 A 卷评定的基本精神，在 具体处理时，抓住了对本卷所测能力施用得是否正确的分辨，对知识或其 他能力施用的不妥之处，采取不计负分的处理。
　　例如，29 号考生的第三题解答中有“乒乓球刚着地时弹得很高，以后 就一点点下降”的表述。这里，并未交代第一次弹起最高，“一点点下降” 也没指明是指球后续几次的高度下降。但联系他的下句话——“直至最后 着地不动”，可推敲出他的基本意思就是指几次不同的弹起高度的变化。 因此，该句话按三次正确施用观察能力正确处理：“弹”，“最高”，“一
点点下降”，得了3n ? ＝0．3分。
　　又如，25 号考生的第十题中的第（2）小题解答中，将赤热铁钉插入 水中的汽化现象写成“冒起一股白烟”，虽属概念错误，但亦可获正分。 另一个较普遍的问题是非观察能力的运用较泛，特别是思维能力。这 种情况的出现，估计和学生不适应能力试题的答法有关，他们习惯于平时 答题的分析，忽略了此次测试只需答出观察到的结果即可。在处理这种具
体情况时，对所有非观察能力的施用，一律不计分（无论其对错）。 例如，19 号考生的第一题解答中有：“挂钟受到竖直向下的重力和向
上的拉力，两个力平衡，所以处于平衡状态。”这里，钟的静止状态不是 观察的结果而是分析的结果，因此不计分。
又如，12 号考生的第八题解答中有“当车轮胎接触水的时候速度变 慢，因为受到水的阻力。”这里，“变慢”是观察结论，“受阻力”是对 观察结论的原因分析。虽然该生回答的物理图象整体并不错，但是，由于 水的阻力而导致的车速变慢，其实是人眼观察不出的。因此，此句答案的 处理为：观察能力施用错误，得1n - ＝－0.1分；思维能力施用正确，不
计分。
　　除上述两个普遍的问题外，还常遇到一些意想不到的答案。对此，需 要根据能力检测的总目的具体分析。
　　例如，17 号考生的第十一题答案，在答出原命题所涉及的元件之后（铁 架台、小球、系绳等），又出现了“乒乓球、钩码、气球、手电筒、调酒 瓶子”等等。按该题命题的原意，是检查观察习惯。那么，多答的内容， 反映了他具有这一习惯，均应该给分。但其中乒乓球当时并未在桌上，调
　　
酒杯而不是调酒瓶，这些，均是不正确的。因此，乒乓球与调酒瓶这两项
- ?
得2n 0＝—0.4分，其余3项得3n0 ＝0.6分。
1．题目评定范例 为帮助读者了解物理观察能力试题的评定方法，举出下面两题为例。 说明：在实际阅卷中，用“√”或“×”的位置标出所测能力施用之
处与施用的正误，用 Ni 表示某题能力运用的次数。
第 03 号考生，A 卷第六题：
表 6-1 物理观察能力测量 A 卷个人各题得分一览表


　　题号 分数 考号
一
二(1)
二(2)
三
四
五
六
七(1)
七(2)
八
九
十(1)
十(2)
十一 01
02
03
04
05
06
07
08
09
10
11
12
13
14
15
16 0.8
0.l
0.7
0.3
0.6
0.7
1.2
0.6
0.3
0.9
0.3
0.2
0
0.6
0.6
0.2 0.3
-0.1
0.4
0.1
0.2
-0.2
0.3
-0.3
0
0.4
0.2
0.4
0.2
0.3
0.4
0.4 0
-0.3
0.1
0.1
0.1
0
0.1
0.1
0.1
0.1
0.2
0.1
0.1
-0.1
0.1
0 0.2
0.1
0.4
0
0.1
0.1
0.1
0.2
0.5
0.1
0.3
0.2
0.2
0.1
0.1
0.2 0.1
0.1
0.3
-0.1
0
-0.1
-0.1
0.3
0.2
0.2
-0.1
0.1
0.3
0.3
0.2
-0.2 0.1
0.3
0.1
0.2
0
0
-0.2
0.7
0.1
0.2
-0.1
0.3
0.3
0.1
0.1
0.4 0.8
0.3
0.7
0.8
0.4
0.8
0.5
0.2
0.5
0.6
0.8
0.3
0.5
0.8
0.6
0.6 0.2
0.4
0.2
0.3
0.3
0.2
-0.4
0.1
-0.1
0.2
0.2
0.4
0.2
0.4
0.2
0.5 -0.1
0.1
0.1
-0.1
0.3
0
-0.1
0.1
-0.1
-0.l
-0.1
-0.1
0
0.1
0.1
0.2 0.1
0.4
0.2
0.1
-0.1
0
0.2
0.4
-0.1
0
0.1
0.1
0.3
0
0.3
0.4 0
0.2
0.4
0.5
0.4
0.3
0.2
0
0.8
0.6
0.2
0
0.4
0.8
0.3
0.4 0.1
0.2
0.2
0．2
0.5
0.3
0.1
0.4
0.2
0
0.3
0.2
0.3
0.4
0.3
0.3 0.2
0.4
0.2
0.5
0.8
0.4
0.3
0
0.2
0.1
0.5
0
0.1
0.2
0.3
0.2 0.2


0.1
0.3
0.4
0.3
-0.2
0.3
0.2
0.2
0.4
0.3
0.3
0
0.2
0.2

续表
　题号 分数 考号

一

二(1)

二(2)

三

四

五

六

七(1)

七(2)

八

九

十(1)

十(2)

十一 17
18
19
20
21 0.4
0.2
0.3
0.6
0.4 0.3
0.3
0.3
0.1
0.1 0.1
-0.1
0.1
0.1
0 -0.1
0.3
0.2
0.2
-0.3 0
0.1
0.1
0.1
0.2 0.4
-0.1
0.1
0.1
0 0.5
0.6
0.6
0.3
0.1 0.2
0.2
0.1
0.1
0.2 0.2
0.1
-0.1
0.1
-0.1 -0.2
0.3
0.3
0
-0.1 0.8
0.4
0
0
0.6 0.1
0.2
0.2
0
0.1 0.3
0.7
0.3
0
0.2 0.4
0.1
0.3
0.3
0.4
22 0.5 0.4 0.1 0 -0.1 0 0.3 0.4 -0.4 0.2 0.5 0 0.4 0.1 23 0 0.4 0.1 0 0.1 0.3 0.3 0.2 0.1 0.1 0 -0.1 0.1 24 0.3 0.2 0.1 -0.1 0.2 0 0.5 0.2 0 0.4 0 0.2 0.3 0.3 25 0.4 0.2 0 0.2 0.1 -0.1 0 0.1 0 0.2 0.2 -0.1 0.3 0.2 26 1.0 0.3 -0.1 -0.1 0.3 0.5 0.4 0.3 0.1 0.3 0.8 0.4 0.4 0.3 27 1.1 0.3 0.2 0.1 -0.1 -0.1 0.5 0.1 -0.2 0.4 0.5 0.3 0.3 0.2 28 0.5 0 0.1 0 0.2 -0.2 0.4 0.4 0.1 0.3 0.4 0.4 0.3 0.1 29 0.3 0.4 0.1 0.2 0.1 0.1 0.6 -0.1 -0.1 0.1 0.3 -0.1 -0.1 0.3 30 0.7 0.3 0 0 -0.2 -0.1 0.9 -0.1 -0.1 0.2 0.4 0.1 0.1 0.2 31 0.8 -0.1 -0.1 0.3 -0.1 0.1 0.4 0.1 -0.1 0.2 0.4 0.2 0 0 32 0.2 0.3 -0.1 0 0.2 0.2 0 0.1 0.1 -0.1 0.2 0.1 0.1 0.1









? 14
(


? 0 7













16 号考生，A 卷第八题：


解 答 n0 得 分评 定看见过，我观察的现象是汽车驶过马
路上的积水，积水便会变成无数√小
√水点向左右×方向飞√出去。此时 积水下的路面便会露√出来了。汽车 过后积水又会流回来√。

0.1

?
5n0 ＝ 0.5
?
1n0 ＝－ 0.1

N8=14,
6
? (n 0 ) i ? 0.4
i?1

二 测试的基本情况
　　表 6-1 反映了在本次测试中每个考生 A 卷各题得分的情况，由这些分 数，可以计算本次 A 卷的信度。
　　由表 6-1 和 A 卷中的其他数据可得出表 6-2。表 6-2 反映了本次 A 卷 的能力等级评定的全面情况。由这些数据，可以研究本次测试的分布以及 关于标准 AL 值等一系列问题。
表 6-2 物理观察能力测量 A 卷评定基本情况汇总表


考号性别答卷
时间 t 能力运用
次数 N 答卷
速度 V 答卷
质量 V 计分
起点 n0 能力
等级 AL 01
02
03
04 男
女
男
女 65
65
65
65 54
63
80
60 0.83
0.97
1.23
0.92 3.0
3.2
4.1
3.2 5.0
5.0
5.0
5.0 7.5
8.1
10.1
7.9



续表


考号性别答卷
间时 t 能力运用
次数 N 答卷
速度 V 答卷
质量 V 计分
起点 no 能力
等级 AL 05
06
07
08
09
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32 女
女
女
女
女
男
女
男
男
女
女
女
女
女
男
女
女
女
男
女
女
男
女
女
男
女
男
女 65
65
65
65
65
65
65
65
65
65
65
65
65
65
65
65
65
65
65
65
65
65
65
65
65
65
65
65 75
57
54
71
60
61
74
49
63
72
63
76
63
82
51
42
5l
66
27
51
37
86
66
42
75
66
49
40 1.15
0.88
0.83
1.09
0.92
0.94
1.14
0.75
0.97
1.11
0.97
1.17
0.97
1.26
0.78
0.65
0.78
1.02
0.42
0.78
0.57
1.32
1.02
0.65
1.15
1.02
0.75
0.62 4.0
2.8
2.0
3.1
2.8
3.5
3.2
2.8
3.2
4.0
3.8
3.9
3.4
3.3
2.8
2.0
1.8
2.4
1.6
2.6
1.7
4.9
3.6
3.0
2.1
2.4
2.l
1.4 5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.O
5.0
5.0 9.6
7.5
6.7
8.4
7.6
8.3
8.6
6.9
8.1
9.4
8.7
9.6
8.3
9.2
7.2
6.3
6.4
7.4
5.7
7.0
6.0
11.5
8.6
6.9
7.4
7.4
6.6
5.9
1.关于测量结果的分布
　　为了观察本次测量结果的分布，对表 6-2 中所列的能力等级采用 0.5 间隔的分段，可得出本次测量 A 卷能力等级的频数分布①（表 6－3）。根 据该分布数据绘制出物理观察能力等级频数分布直方图如图 6－6 所示，连 结各直方的中点，可进而得出频数分布曲线（图 6－7）。
表 6－3 物理观察能力测量 AL 值的频数分布


分类
人数 AL 值男生女生合计 人男生比
% 人女生比
% 人全班比
% 5.5-5.9
6.0-6.4
6.5-6.92
7.2-7.4
7.5-7.9
8.0-8.4
8.5-8.9
9.0-9.4
9.5-9.9
10.0-10.4
10.5-10.9
11.0-11.4
11.5-11.9 1
0
20
2
1
2
0
0
0
1
0
0
1 10
0
2
20
10
20
0
0
0
10
0
0
10 1
3
9.0
3
3
3
3
2
2
0
0
0
0 4.5
13.6
4
13.6
13.6
13.6
13.6
9.0
9.0
0
0
0
0 2
3
12.5
5
4
5
3
2
2
1
0
0
1 6.2
9.4


15.6
12.5
15.6
9.4
6.2
6.2
3.1
0
0
3.1 人数合计 10 22 32



从图 6－6 与图 6－7 可以看出，本次物理观察能力测量的结果略呈负
偏态分布，在 7.5—8.0 与 10.0—11.0 段，分布出现小局部歧变，跳跃值 各占测试总人数的 3.1％。因此，AL 值的分布表明，本次测试过程基本正 常。
■
2．关于测量的评价 由于物理能力的直接定量检测现在还处于试验阶段，目前的首要目标
是能够较准确地反映不同学生的能力水平差异。另外，由于目前还没有可 依据的权威能力目标，因此，本次物理观察能力的测量性质，属于常模参 照测试，目的是对学生的能力水平在测试群体内进行相对评价。
①内容效度。 根据第一章第一节提出的物理能力的教育目标分类与第二章第一节讨




① 张宪魁、王欣、李来政主编：物理教育中的量化方法，湖南教育出版社 1992 年版，第 32—33 页。

论的物理观察能力的基本层次，本次物理观察能力测试的命题，依据表 6
－4 给出的双向细目表进行。表中的 e，m，d 分别表示题目难度为易、中 等与难；P，OT，OS 分别表示问答型题、教师操作型题与学生操作型题， 其下角码 1，2 分别表示开底型与定解型。为了便于与 A 卷题目对照表中[] 内给出 A 卷对应题号。
表 6－4 物理观察能力命题双向细目表




行为目标题型与难度取样 范围萌生运用施用评价 对物理仪器、模型、挂图 等学习工具的观察 P1(m)
[一(2)] OS1(m)
[九] P1(e)
[一(1)] 观 察 物
理 现
象 与
过 程物理因素及要素 OT1(d)，[二 1)]
P2(m)，[二(2)] OT1(e)
[三] 全面观察 OS1(m)，[十(1)] OS1(d)，[十(2)] OS1(e)，[十(1)] 主要特点与相关细 节 OT2(m)，[四] 发生、发展的条件 与规律性 OT1(d)，[六]
OT2(d),[五] OT1(m)，[六] 养成自觉进行物理观察的 习惯 P1(m)，[八]
P1(d)，[十一] 在物理观察中正确质疑 P1(d)[七(2)] OT1(m)，
[七(1)]



表 6－4 中附出题号的目的，是请读者根据有关概念和本次试题，自行
审查本次物理观察能力测试的内容效度。为此，再补充说明以下问题。 第一，教师操作型与学生操作型题，是指通过教师或学生自己操作，
然后才可能去完成的题目。 第二，“运用”与“施用”两类目标在实际测试中的区分，主要是靠
学生对任务本身的心理感觉，即自认为对任务的完成有无把握感。它来源 于对题目已知部分的熟悉程度与对问题难度的直观感觉。对已知部分的物 理图景越熟，直觉该问题的难度越小，学生觉得越有把握。有无把握，是 不同的心态，不同的心态影响学生能力水平的发挥，从而导致行为表现不 同。这些理解，是根据表 6－4 进行本次 A 卷命题的基本依据之一。
　　第三，物理观察能力的开底题，都在一定程度上具有对“全面观察” 层次的检验作用，但因为难于从该开底题的原定检查目标中分离出这种检 验作用，使对其进行准确评定较为困难。一般情况下，观察越全面，能力
　　
施用正确的次数越多；然而，能力施用正确的次数多，却并不一定是全面 观察。因此，应该对“全面观察”的能力层次独立命题，不宜将其作为观 察能力其他层次开底题的副产物。而且，对全面观察层次单独命题，也有 利于增加测量长度，降低测量误差。
　　第四，本次 A 卷命题将表 6－4 中所列的同一层次取样范围的不同行为 目标，合并在同一个题中进行。即第六题与第十题的第（1）小题，都分别 包括了“运用”与“评价”两个目标。例如第六题中，要求学生做完题后 再观察一次，观察后进行修正或补充。这样，“评价”的行为目标便与“运 用”的行为目标合并在一道题中检测。为了便于分辨，命题时要求学生用 横线将所修正或补充的内容标出来。第十（1）题的情况与第六题基本相似。 应该说明，这种处理，在物理观察能力测试中并不是必然的固定模式。
　　最后还需说明，由于采用了开底题型与特定的计分方法，导致了各题 得分不确定，因此不能在命题时计算出不同难度题目在全卷的占分比例
（e：m：d 的值），从而也较难估计能力测试的分布。和知识测量的情况 相比，这是能力测量的一个普遍问题，目前本节的研究还不能解决这一问 题。
②信度。
　　为用分半法计算信度，将本次物理观察能力测量的 A 卷试题，按自然 编号分成两组。由表 6－1 可得出每道题在本次测试中的所得总分（表 6－
5），由各题总分可计算出两组数据的相关系数 rxy。计算 rxy 的有关数据
见表 6－6。
表 6－5 物理观察能力测量 A 卷的各题总分一览


X
组题号一二(2) 四六七(2) 九十(2) 总分 16.3 1.6 2.7 15.6 0.3 11.2 7.7 Y
组题号二(1) 三五七(1) 八十(1) 十一 总分 7.0 3.5 3.6 6.1 4.7 6.1 7.0

表 6－6 计算相关系数 rxy 的有关数据一览（i 取 1—7）


计算项 ∑ Xi (∑ Xi)2 ∑ Xi2 ∑ yi (∑ Yi)2 ∑ Yi2 ∑ XiYi 计算值 55.4 3069.16 703.72 38.0 1444 219.72 348.21

X、Y 两组的相关系数：
7 7 7
N ? X iYi ? ? X i · ? Yi
rxy ? i ??1 i ?? 1 i ??1
7 7 7 7

[N ? X i

? ( ? X i ) ][ N ? Yi

? ( ? Yi ) ]

i ? 1

i ? 1

i ? 1

i ? 1

考虑全卷题目分半后引起的测量长度缩短，本次物理观察能力 A 卷修

正后的信度为：
2x xy
r ?
1 ? rxy




? 0.39

数据表明，本次测试结果基本是可靠的。 需要提醒读者注意，此处信度的计算，使用的是各题的分数（即 M 值），
不是能力等级评定的 AL 值。这是因为注意到信度是考察命题的指标，AL 值不过是引入另一个参数后的评定方式。
3．标准 AL 值 由于物理能力测量属于常模参照测试。因此，判断学生在群体中的相
对位置便是极重要的一项任务。根据教育统计学的理论，只有标准分①才能 科学判断个体在群体中的位置。于是，类比标准分，本书建立标准能力等 级（ZAL）的概念——以标准差为单位来衡量学生个体某次测试的能力等级
与所试群体的平均能力等级之间的差别。
由于 ZAL 与标准分的概念没有本质意义上的不同，因此可直接使用有
关标准分的计算公式来计算标准能力等级。计算时，标准差与标准分公式
中的原始分数与平均分数，均改用学生A卷的AL值与所测群体的平均AL值



即可。
AL 的平均值为




N
? AL i

AL ? i ??1
N

AL 的标准差为



N
? (AL i ? AL)

SAL ?

i?1
N

则标准 AL 值为


ZAL


? AL i ? AL S

AL
当ZAL ＞0时，表示该学生的实际AL值高于AL；当Z AL ＜0时，表示
该学生的实际AL值低于AL。
　　采用标准 AL 值表述学生的 A 卷测试结果后，像采用标准分一样，给分 析测试结果带来很多方便。这些，本书将在不同的物理能力测试的分析中 斟情体现。值得特别注意的是，在综合各种具体物理能力的 AL（物理观察 能力、物理实验能力、物理思维能力等）评价不同学生之间的物理能力水
平时，取 ZAL 的和，比直接取 AL 的和要科学与准确。




① 刘化君等编著：物理教育概论，北京师范大学出版社 1991 年版，第 357—360 页。

计算本次A卷的AL的原始数据可从表6－2中获得：
N
? ? ALi
AL ? i?1
N
? 250.8
32
≈7.8
据AL与表6－2可得出本次A卷的标准差：

N
? (AL i ? AL)

SAL ?

?

2

i?1
N
54.56
32

≈1.3
再据 SAL 与表 6－2 中各考生的 AL 值，可得出每人的标准 AL 值
ZAL。为读者方便，表 6－7 给出计算本次测试的 SAL 与 ZAL 的有关数据。
表 6－7 物理观察能力测量 A 卷的 SAL 计算数据与 ZAL


考号性别 AL AL ALi- AL (ALi- AL )2 SAL ZAL 01
02
03
04
05
06
07
08
09
10
11
12
13
14
15
16 男
女
男
女
女
女
女
女
女
男
女
男
男
女
女
女 7.5
8.1
10.1
7.9
9.6
7.5
6.7
8.4
7.6
8.3
8.6
6.9
8.l
9.4
8.7
9.6 7.8
7.8
7.8
7.8
7.8
7.8
7.8
7.8
7.8
7.8
7.8
7.8
7.8
7.8
7.8
7.8 — 0.3
0.3
2.3
0.l
1.8
— 0.3
— 1.1
0.6
— 0.2
0.5
0.8
— 0.9
0.3
1.6
0.9
1.8 0.09
0.09
5.29
0.01
3.24
0.09
1.21
0.36
0.04
0.25
0.64
0.8l
0.09
2.56
0.81
3.24 1.3
1.3
1.3
1.3
1.3
1.3
1.3
1.3
1.3
1.3
1.3
1.3
1.3
1.3
1.3
1.3 — 0.23
0.23
1.77
0.08
1.38
— 0.23
— 0.85
0.46
— 0.15
0.38
0.62
— 0.69
0.23
1.23
0.69
1.38



续表




考号性别 AL AL ALi- (ALi- )2 SAL ZAL 17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32 女
女
男
女
女
女
男
女
女
男
女
女
男
女
男
女 8.3
9.2
7.2
6.3
6.4
7.4
5.7
7.0
6.0
11.5
8.6
6.9
7.4
7.4
6.6
5.9 7.8
7.8
7.8
7.8
7.8
7.8
7.8
7.8
7.8
7.8
7.8
7.8
7.8
7.8
7.8
7.8 0.5
1.4
-0.6
-1.5
-1.4
-0.4
-2.l
-0.8
-1.8
3.7
0.8
-0.9
-0.4
-0.4
-1.2
-1.9 0.25
1.96
0.36
2.25
1.96
0.16
4.41
O.64
3.24
13.69
0.64
0.81
0.16
0.16
1.44
3.61 1.3
1.3
1.3
1.3
1.3
l.3
1.3
1.3
1.3
1.3
1.3
1.3
1.3
1.3
1.3
1.3 0.38
1.08
-0.46
-1.15
-1.08
-0.31
-1.62
-0.62
-1.38
2.85
0.62
-0.69
-0.31
-0.31
-0.92
-1.46



三 几点讨论
　　对本次物理观察能力测验的结果和统计处理，可以从不同角度提出不 同信息。限于篇幅，也限于本次测试人数较少，本节只给出一些利用这些 信息的可能方向，不做过多展开。
　　从 A 卷命题内容的取样，以及同一取样的得分情况，可以分析出不同 物理观察能力的层次对初二学生的适宜程度。得分高（或低）的能力层次
（在大群体测试的情况下），趋于表明该观察能力的层次对初二学生较为 适宜（或不适宜），即对他们的年龄（生理与心理两方面），在现行教材 的教学中较为适宜（或不适宜）。在小群体测试，如本次测试的情况下， 得分高（或低），则着重表明了与教师在该观察能力层次所用的培养方法 得当（或不得当），从而为教师选用不同方法培养学生的某一层次能力， 提供一个直接的参考依据。
　　例如，关于不同物理观察能力层次对不同年级的适宜性，在本书的研 究过程中，一直倾向认为，仪器观察的层次较容易，适宜初中年级；观察 物理过程随时空展开的层次与在观察中正确质疑的层次对初中学生较难， 不太适宜。但从表 6－5 中数据可知，第六题的总分（15.6）很接近第一题
（16.3），第七题的总分（6.4）则与第一题相差甚大。即测试的结论偏向 表明：预先对质疑层次的判断基本正确，对物理过程随时空展开的观察可 能不太准确。如果取消第六题中的暗示——分小题的序列要求，并且在大

群体测试中仍有类似结论，那本次检测的这一结论将会真正成立。那么， 它将给制定不同年级的物理能力培养规划，提供有效的实验依据。
　　从一份 A 卷中 AL 值的具体来源，可分析该学生目前的能力状态；进而 对不同学生的能力现状确定有针对性的培养方法。注意，这里的“培养” 不单指教师教学中对学生的培养，还包括学生自我的处理。AL 值由三部分 组成，除去 n0，来源于由各题所得分决定的答卷质量 M，与由能力运用次 数与时间所决定的答卷速度 V。对 M 与 V 进行细致分析，可有四种情况：M，
V 均高；均低；M 高 V 低；M 低 V 高。前两种情况趋向表明，学生在运用有 关能力外显的固定模式时，其成熟程度与应变的敏感水平基本相当，都较 强或都较弱。后两种情况趋向表明了两者的差异。处于后两种情况的学生， 特别需要有针对性地加强自己的薄弱环节，才能有效地（或效率较高地） 提高自己的能力水平（AL 值）。
　　例如，本次测试中的第 29 号考生与第 06 号考生，AL 值极相近：29 号考生的 M=2.1，N=75；06 号考生的 M=2.8，N=57（见表 6－2）；据
AL＝vM ? n 0 ? NM ? n 0
t
可知，29 号考生的 AL 值为 7.42，06 号考生的 AL 值为 7.46。不难看出，
29 号考生的能力施用次数多，但成功的少，故需注意增强常见物理观察能 力外显的运用；而 06 号考生的能力施用次数较少但成功的较多，可考虑注 意提高施用能力的速度，增强应变的敏感水平。影响能力施用速度的关键 因素是应变的敏感性——察觉不能用某种熟悉的能力外显解决问题，却又 不能想到如何应变，就会造成时间延长，施用能力的次数下降，即 V 值降 低。一般说来，N 或 V 值高，表明学生头脑较灵活，能力发展前景较好；M 值高，表明对完成现阶段任务的胜任程度高。
从 A 卷一道具体题目中的∑n0+与∑n0-之比，或获 n0+的次数与该题施用能
力次数 Ni 的比，可分析考生在该层次的能力强弱。若∑n0+/∑0-或∑n0-/
（∑n0＋∑n0-）的比率较低，趋向表明该层次的能力较弱。由此可知需对
学生群体或个体增加该层次能力的训练。需注意，从这种分析方法得出的 结论，要比仅从不同题目的得分高低（∑n0）分析这类结论的方法严谨。 因为∑n0=∑n0＋∑n0-，相同的题，∑n0+/∑n0-与∑n0-/（∑n0＋+∑n0-）的 两个比却可以不一样。由∑n0 相同得出的结论，应是学生对两题所测层次 的能力，强弱基本相同；而比率不等导致的结论却正相反。究其因，∑n0
的值中没有反映能力施用次数的影响。
例如，本次 A 卷得分最高的第一题与第六题的总分仅相差 0.7（表 6
－5），但随机抽出任何一份 A 卷都不难发现，第一题的∑n0+/∑n0-或∑n0-/
（∑n0-＋∑n0-）的比都大大高于第六题。这表明初二学生观察仪器的能力
比观察物理过程随时空展开的能力要强得多。这一结论与教学中的直观感 觉相符。从表 6－7 中的 ZAL 值可知，本次物理观察能力测试中有 15 人高 于全班的平均能力等级，17 人低于全班平均能力等级。从图 6－7 可知， 本次物理观察能力测量的 AL 值分布只是近似正态分布。因此，利用标准正 态分布概率密度函数的有关数据（见附录Ⅲ）处理关于 ZAL 的一些问题， 如确定每个人的名次，可能会有一个不大的误差。
由于本次 A 卷参试人数不多，本章不举排名次的例子，而用 ZAL 分析
任一 ZAL 间隔内的人数。
例如，从表 6－7 中任取两个 ZAL，如 18 号考生的 ZAL=1.08，07 号考
生 ZAL=-0.85，那么在-0.85 与 1.08 之间会有多少考生呢？查书后附表，
对＋ZAL 值取较小部分的对应值，意为小于+ZAL 的几率 P（Z＜1.08）；对-
ZAL 值取较大部分的对应值，意为大于-ZAL 的几率 P（Z＞-0.85）；则在两
个 ZAL 值间的几率 P（Z1＜Z＜Z2）为两对应值之差（图 6－8）。即
P（-Z＜1.08）=0.1401，P（Z＞-0.85）=0.8023
P（-0.85＜Z＜1.08）=0.8023-0.1401=0.6622
用该几率乘以测试总人数 N，其积即为两 ZAL 值之间的可能有的人数：
NP（Z1＜Z＜Z2）=32×0.6622≈21（人）
即本次测试中，有 21 人的 Z■在-0.85 至 1.08 之间。
■

第七章 物理实验能力 的实测与分析


　　本章用等价排除法检测物理实验能力的实例，是 1994 年 6 月在北京海 淀区一所一般学校初二（1）班施测的。测量前向该班物理教师提供了下述 材料：物理实验能力 A 卷及与其配套的 K 卷试题 1 套，A 卷所用仪器清单、 教师操作要求及 A 卷中操作题的评分标准各一份。在实际测试中，K 卷试 题又经任课教师针对班级情况做了修改补充。
A 卷检测采用定量计时法，要求每个学生记录自己正式参试的时间。因为 本次测试中的操作时间，都是施用物理实验能力的时间，故应全部计入正 式参试时间。该参试时间即可视为在测试中学生施用被测能力的时间，直 接用它计算 A 卷的答卷速度。本章将仿照上章的结构进行讨论。有关概念 及某些重复性的内容，一般不再赘述。读者阅读时可适当参考第六章的有 关段落，或请先阅读第六章后再阅读本章。本章第三节中最后的几点采取 和第六章第三节全新的角度进行讨论，是为了继续阐述从能力测量数据中 提取有用信息的方法，而又不使本书篇幅过长。在实际分析某次物理能力 测量时，上章第三节和本章第三节中讨论的各种方法，均可使用。

第一节 测试使用的基本材料



一 A 卷试题


物理实验能力的测量（能力卷）

学校 班级 姓名
性别 考号 参试时间
答卷注意事项：
①尽量使你的答案体现出你现有的物理实验能力水平。②用钢笔或圆
珠笔在附纸作答，图可用铅笔画。标清题号，不抄题。
③仔细审题，理解好题意后再行作答。
　　④答卷语言要简练，表述要清楚。实验中要注意安全，皮肤受伤时要 立即告诉监考教师。
⑤全卷做完后注意填写参试所用时间。 一、测量桌上烧杯中水的质量与体积，并记录杯的质量 m1，水的质量
m2，水的体积 V 以及你做此题的时间。然后根据测量过程提出你弄不懂的
问题。
二、用直尺测量物理课本的面积时，若各次测得的长为 18.30cm、
18.29cm、18.03cm、18.32cm 与 18.30cm，测得宽为 12.70cm、12.68cm、
12.72cm、12.75cm 与 12.07cm。请将所有数据及本实验的测量结果全部列 入一个表格，并将表中各项填好。
三、物理实验一定会产生误差。请你尽量说出：用黑板上挂的电子表
测量物体从 A 点匀速运动到 B 点的时间，其可能产生误差的各种具体原因，
并指出你所认为的主要原因。 四、按下述步骤操作并做记录（数据与时间）：
①从桌上找出铅笔（或毛笔、圆珠笔）、乳胶管、剪刀。
②剪下一窄条乳胶管（1—2cm）。
■
③将笔的两端放在水平伸直 的两食指关节上，两手手心相向，然后握成半拳状（如图）。
④两食指缓慢地相向移动至相遇为止。
　　⑤在笔上确定出两食指相遇的位置：保持食指的接触点不动，前伸左 手拇指，使拇指右侧的外沿和触点对齐按在笔上，腾出右手确定两食指相 遇的位置。
⑥将乳胶管套在两食指相遇的位置上。
　　⑦测定并记录该位置与笔上已有标记间的距离（取已有标记上距相遇 位置近的一端）。
⑧写出：对上述操作，你觉得哪一步最不方便？试提出你想到的各种
改进方案。然后记录做此题的时间。

■
五、若在实验中突然发现下述情况，试写出你想到的一切解决办法， 并对你在第③小题所想到的不同方法进行比较，找出有助演示的最简单的
办法：
■
①在第二题实验中，书外侧的两个角均已严重磨损变圆。
　　②如图，弹簧秤的指针不能回到零点，总停在刻度线 0—25N 之间的某 一刻度上。
　　③在用小木桌和沙子演示固体压强的实验中，当演示四脚触沙的情况 时，砝码一放上桌面，木桌的脚突然折断一根（如图）。
■ 六、请写出你想到的一切切实可行的代用品：
①需取 150mL 水，但没有量筒和量杯。
②演示阿基米德定律时，溢水杯被损坏。 七、阅读初二物理课本第二章的小实验，然后写出实验目的、仪器、
步骤。
　　八、设计一个测定馒头块（不规则）密度的实验，请写出实验原理并 用简图表示实验步骤，必要时在图旁注明该步中的操作要点。
　　九、从桌上找出相应工具和材料，将 3 个木螺丝在标出的位置上拧入 木板，将 4 个机螺丝穿过木板的孔然后用螺母上紧。记录你所用的时间。 说明：第七题的课本指人民教育出版社编的初级中学课本物理第一
册。该小实验内容如下。 “前面讲了几种形状规则的物体的重心。对于形状不规则的物体的重
心，可以用下面的简单的实验方法求出来。像图 2－21 那样，先通过物体 上的任一点 A 用绳子把物体挂起来。当物体静止时，根据二力平衡的条件 可以知道，物体所受的重力一定跟绳子的拉力在同一条直线上。也就是说， 物体的重心一定在通过 A 点的竖直线上。用铅笔沿绳子在物体上画出竖直
线 AB。再通过另一点 D 用绳子把物体悬挂起来，当物体静止时，同样可以 知道，物体的重心一定在通过 D 点的竖直线 DE 上。既然重心在直线 AB 上， 又在直线 DE 上，所以 AB 和 DE 的交点 C 就是物体的重心。同学们可以用上 面的方法求出一块形状不规则的硬纸板的重心。
■
为了验证 C 点是纸板的重心，我们可以在纸板上任意另选一点 M，通
过 M 点用绳子把纸板挂起来，画出通过 M 点的竖直线 MN，那么，MN 也应该 通过重心 C 点。大家做一做，看是不是这样。”
二 A 卷实测使用的器材
（1）第一题。
100mL 烧杯一个（内装多半杯水）；

量杯、托盘天平（带砝码盒）各 1 架。
（2）第二题。 物理课本 1 本；
大于 300mm 直尺一根。
（3）第三题。 电子挂钟一个（有秒针，60 分刻度）。
（4）第四题。 铅笔（圆珠笔、毛笔也可）一支；
乳胶管一段（参考直径?8，应略小于所用笔直径；长度大于 30mm）； 小剪刀一把；
小三角板一个。
（5）第九题。
约 100×100mm2 九合板一块（薄木板或压花板亦可，要求板面平整）；
2 寸铁钉一枚； 型号不同的一字头改锥两支（锥头尺寸宜相差稍大）； 型号不同的十字头改锥两支（要求同上）；
　　平头木罗螺丝三个（两个一字口，分别与型号不同的改锥相适应；一 个十字口）；
　　M3、M5、M6 圆头机螺丝三个（M3 与 M6 为十字口，分别与两支十字改 锥相适应；M5 为一字口），M6 六角螺丝一个；
M3、M5 螺母各一个，M6 螺母两个； 钢丝钳（尖嘴钳、小型活扳手亦可）一把； 锤子一把。
　　说明：上述仪器中第（1）、（3）、（5），若采取并进式测试，需人 手一套；采取轮换式测试可适情减少。第（2）可人手一套。第（3）全班 只用一个。
三 A 卷测试中对教师的要求
　　（1）理解物理实验能力测量（能力卷）的有关题目及第一、四、九题 的评分标准后，再准备所用器材。在因故换用器材清单上的器材时，必须 保证原测试意图不变。
　　（2）能力卷中第一题的仪器摆置初态（学生动手前仪器状态）：托盘 叠放一侧，游标未置零点，平衡螺母不在平衡位置。
　　（3）对能力卷中第四题的每一支笔，需事先在距笔质心 10mm 处作一 标记（标记上靠近质心的一端距质心 10mm）。标记应牢固地绕笔一周。
（4）对能力卷第九题中使用的薄板，需事先在板上散打 4 孔（?3、
?5 各一，?6 两孔），再定出三个位置标记。标记间距不小于 20mm，用十 字线定出中心点，线迹要牢固。
（5）所有参加能力卷第一、四、九题评定的人员，均需亲自操作参与

评定的题目，并对照评定标准熟悉评定细节。
　　（6）参加评定第四题的人员，应对该题中的创造性操作事先统一认 识，确定判断标准。
（7）对操作题的评定，应做到现场随看随计分，不能事后补计。
　　（8）在操作题的测试中，除安全因素的需要外，一般不向学生做暗示、 催促或辅助性动作和语言。注意让学生自己完成测试。若操作测试需用并 进式进行，要提醒学生记录参加各次操作测试的时间，并将它们加入其他 题的答卷时间后填入卷面上的参试时间一栏。
　　（9）为让学生注意并理解能力测试和平时考试之不同，测试前需向学 生讲解答卷注意事项，注意解释画波浪线的词句。
四 A 卷中操作题的计分标准 为避免重复，请参阅第七章第二节 2 中有关部分。 五 K 卷试题
物理实验能力的测量（知识卷）
学校 班级 姓名


一、解释名词：
①弹簧受力伸长的规律——
②重心——
③密度——
④误差——
⑤粗差—— 二、填空：
①实验室测质量常用 。托盘天平使用前要 ，调节前要注意
。测质量时把待测物体放在 盘内，然后按照估计的物体质 量在 盘内放砝码。加减砝码，移动 直到 为止。物体 的质量等于 。
　　②测力用 。实验室里常用 测力，其测力的原理是 。 根据弹簧受力伸长的规律，弹簧秤刻度是 的。
　　③液体的体积常用 或 测量，读数单位是 规则形状的固体体 积可通过测量各自体积公式中诸量的 值计算得出。不规则的小固体的体 积可借助 中液体体积的 来测量。这一方法要求该固体既
不 ，又不 。
④实验数据的简单读取方法是 。如图 a 中物体的长度为
mm，图 b 中物体的长度为 mm。
■
⑤固体压强的大小是由 与 两因素决定的。
⑥使用量筒时，应放在 的桌面上，读数时视线应和液面

。图中量筒的量程是 ，一个大格表示 ， 每个小格表示 。若现
在量筒中装水如图所示，其体积为 cm3。
■ 三、选择填空：
①图中塔式起重机的配重是为了 。（A．使塔吊不翻 B．美
观 C．减小塔吊所吊重物的重力）当吊起的重物增加时，配重应 。
（A．向左移 B．向右移 C．不动）
　　②用实验中直接测出的量去计算另一个物理量时（如用测出的时间或 距离去计算速度时），应选用 进行计算。（A．误差最小的数据 B．所 测出的数据中值最小的数据 C．所测出的数据中值最大的数据）
　　③物理实验中直接测量某一个量时，误差最小的数据是 。（A．测 量所得的最大的数 B．测量所得最小的数 C．测量所得的数据中最大数与最 小数之间的任何一个数 D．测得各数的算术平均值）
　　④在阿基米德定律的演示实验中，溢水杯的作用是 。（A．使 水不溢到桌子上 B．物体刚一浸入，水就会流出，即被挤出的水不留在溢 水杯内 C．便于收集排出的水 D．通过奇特造型使人对该实验留有深刻印 象）
　　四、如图，过 A 点用两种方法作一直线 AB⊥MN。（尺规作图与三角板 作图）
　　五、在用小木桌和砝码与沙盘演示固体压强的相关因素的实验中，要 将小木桌由正放变为倒置，这一步是要说明什么问题？实验时观察的重点 在什么地方？
　　六、说出书写实验报告时，对实验目的、实验仪器、实验原理、实验 步骤等项，都要写出什么内容？
■ 七、写出测定水的密度的实验步骤。

第二节命题与评定


　　此次物理实验能力测量，是针对初二年级下学期或初三上学期的学生 进行的。所考虑的能力层次，也以这一对象的物理实验能力发展为基础。 在知识方面，优先考虑初二的内容。本节讨论中涉及到的物理实验能力层 次，请参看本书第三章第二节，具体外显内容请参看第三章第一节。
一 对 A 卷命题的基本思考
　　物理实验能力命题，不可能全部以开底题出现。其主要原因是由于实 验能力首先要求规范的施用，例如对数据的处理，按既定步骤完成操作等 等；另外，操作题的仪器、材料与安全性，也限制让学生充分发挥。因此 在命题中，考虑了测试目的、测试内容与题型的相互配合。这一点请读者 对照 A 卷各题自行领会。
　　第一题的测试重点是基本仪器和基本量具的规范操作。学生使用的物 理实验能力外显，大体涉及比较法、平衡法，天平与量筒的规范操作，以 及实验操作程序中的仪器布局、数据的多次测量与记录等等。
　　检测基本仪器与基本量具的使用，之所以选择天平与量筒，不仅因为 它们是初中物理仪器中最基本的仪器与量具，还考虑到两个因素。一个因 素是学生对质量与体积的测定，感到较力的测量复杂，较长度与时间的测 量生疏——生疏的内容容易让学生注意规范。再一个因素，是天平与量筒 是精度相差极大的仪器。精度相差大的仪器在多次测量中表现出完全相反 的情况：对同一个量，高精度仪器多次测量的结果次次不同，低精度仪器 的多次测量值则经常相同——这反映了它的系统误差远远大于每次测量的 偶然误差，从而使偶然误差表现不出来。于是，当两种精度相差很大的仪 器共用于一个实验中时，可以允许低精度仪器进行单次测量。这第二个因 素，可能导致学生提出一些高质量的质疑。
　　第二题把测试重点放在处理实验数据。学生使用的能力外显是列表 法。列表法处理数据，是物理观察和物理实验都常用的方法。而就列表法 本身而言，它是各种能力运用中广泛使用的方法，如物理思维能力中的比 较，物理语言能力中的表述等等。列表法本身的学习是小学阶段的任务。 本题的目的并不在于检测列表法本身，而在于检测用它来处理物理实验数 据时的规范。诸如：表述数据的项目分类；去除粗差数据；如何用物理量 及代号表述各栏表头；数据单位加括号附于表头栏内；以及算术平均值应 在表中放在哪些量的后面等等。
　　本题选用与长度和面积有关的数据，主要考虑学生对它们的代号、单 位都比较熟悉，省去知识上的一些麻烦。选用测量物理课本，是为判断粗 差时，给学生参考实际测量结果提供便利条件。
　　第三题测试重点是分析具体实验中误差产生的原因，学生使用的能力 外显大体是观察仪器的方法与对实验过程进行分析和综合。
　　
　　本题的实验不准备让学生亲自操作，以减少测试工作量。因此要求题 设实验仪器和过程能完全为学生可想象，为此选择了电子表与时间的测 量。要求使用表盘上有 60 分刻度的电子表，意在避免学生误认为秒的数据 要估读 1 位（由于电子表是蹦字式走动，极限误差是 1 秒而不是 0.5 个最 小刻度，不存在估读问题）。实际上，从本题的测试目的讲，采用机械钟 表更合读数的普遍规律，但机械挂钟现在难于找到。
　　第四题重点测试按照既定实验步骤完成操作，其次是实验的设计与改 进。学生应用的能力外显包括阅读能力的分句阅读，物理实验能力的比较 法测量，物理思维能力的创造联想。
　　本题是本次 A 卷中难度较大的一题，主要难在理解与操作。题目选择 确定笔管重心位置的趣味操作，不只是为了提高阅读和操作的兴趣，原意 主要想回避实验仪器，减少准备器材的工作量，也避免仪器本身的知识和 运用会对本题的能力测试目的带来不必要的干扰。此外，这一实验内容还 具有这样一个特点：实验的最后结论极易受到操作准确性的影响，从而使 不同学生的答案存在较明显区别，既便于教师评判操作质量，又便于学生 认识严格操作的重要性。这一点，有利于突出本题的测试重点。
　　第五题的检测重点在物理实验中的应变，可以划入实验中排除简单故 障的层次。由于题目只要求学生写出方法，不要求实际运作，所以学生使 用的能力外显，主要涉及运用物理思维能力的分析与综合处理实验问题。 本题包括的三道小题，代表三类情况。第①小题是常见情况，侧重让 学生认识在生活中要随时注意应变。第②小题是仪器的系统误差，侧重提 醒学生注意在使用仪器前审查仪器的状态。这两题的共同点，是应变时把 思考的重点放在出现问题的具体地方。第③小题才是真正的意外情况，突 出了应变时需根据实验的整体目的具体处理所发生的意外。三个小题中， 第③小题的难度较大。其难度在于学生不容易根据观察对象与实验目的去 考虑怎么处理意外，而是容易局限在折断的桌脚处，思考一些具体的补救 方法。该题的观察对象与实验目的是：对比观察桌脚与桌面陷沙的深度， 了解受力面积与固体压强的关系。从这一点入手考虑，该题较巧妙的方法， 是在桌上向未折断的三脚支撑面内移动砝码，不让小桌翻倒，然后因势利 导，让学生对比观察三个桌脚下的沙坑和折断那一桌脚下的沙坑深度，得
出结论：三脚支撑时比四脚支撑时陷得深。 第六题主要检测寻找仪器代用品的能力，涉及到的能力外显主要是联
想。
　　本题第①小题的代用品寻找，要以日常生活的观察为基础，第②小题， 侧重功能的代偿。此外，两题的代用品，一个是定量的，一个是定性的。 第七题将测试重点放在阅读实验课文，书写实验报告的层次。学生使 用的能力外显，涉及到阅读能力中的分析、归纳，表达能力中的语言叙述、
图文表述，以及物理实验能力中的试运作等等。

　　按照课文书写实验报告，应选择在目的、仪器、步骤上都不能过于简 单的课文，要选择存在着“加工点”的课文，才易于分辨实验报告的书写 水平。本题所选课文在目的和器材上，都有一个将“不规则物体”具体为 “不规则硬板”的过程。在实验步骤上，也有着需做细小补充的地方，如 课文没有交代悬挂方式，然而悬挂方式却会影响在板状物上的画线操作， 影响“交点”的产生。例如，若把物体挂在铁架台上，由于板后无支撑物， 画线是较难完成的。
　　第八题测试重点是设计简单的物理实验，学生使用的能力外显主要是 物理实验的一般设计程序。不过，由于缺乏日常的练习，估计学生不会明 确地按照该程序运作思维。由于初二学生的物理知识学得太少，检查设计 实验时在目的、原理上不会有太大的命题余地。因此，在目的、原理类似 的情况下，学生将以模仿或应变的方式施用能力。
　　本类题的内容大体可分两类，一类是学生在教学中接触过（见过或做 过）类似的实验，一类是教学中没有接触过的实验。对初中学生，后者的 例子有匀速直线运动的速度，物体在气体中受到浮力，颜色与吸热的关系， 蒸发的相关因素，摩擦起电的电压等等。考虑到初二学生初学物理不久， 不能要求太高，本次命题采用了学生接触过且又较熟悉的实验内容，并注 意让难度不高。题中用不能直接放进水里的馒头块，就是较明显地告诉学 生，不要模仿课本上的方法——馒头会吸水并支解，而不仅仅像糖块、沙 子等物体那样，用书上的方法，还能得出结论，只不过是误差较大。此外， 本题要求用图与操作要点作答，一是为了不造成与上一题的重复，二是为 了突出操作要点。
　　第九题的目的是检测基本工具的使用，相应的能力外显，主要是不同 工具的使用方法和不同元件各自的规范操作要求。例如改锥的尺寸（型号） 应与螺丝的槽口一致（若用小型号改锥去拧大号的槽口，极其容易损坏槽 口）；上螺丝时最后一般要拧紧等等。
　　本题在确定内容时，注意到从生活中最常用的工具和元件出发，从事 最常遇到的操作活动，强调操作要求（见计分标准），也是最基本的要求。
二 关于 A 卷的评定
　　物理实验能力测试中 A 卷评定所遇到的主要问题，是在未答出规定答 案的情况下，不计分还是计负分（n0-）。这一问题在观察能力的测量中不 突出，因为开底题基本不存在未答规定答案（未施用能力）的情况。而在
实验能力测量中，未答出规定答案的情况甚多。例如第二题中，物理量未 写单位，第九题不紧固螺丝等等。在知识考试中，未答出规定答案仅仅不 计分，并不扣分。也就是说，不答与错答丢分相同，不可能比错答对总分 有好处。然而，在能力测试中，如果也照此处理，由于能力施用错误要计 负分（理由已在第四章第三节讨论），会出现不答比错答合算的情况，从 而造成“不求有功，但求无过”的心理。严重的问题是由此“求无过”的

心理产生的一个连带反应——能力水平的评定由于应试者的能力没有充分 发挥，而失去其意义。因此，能力测试的评定方法需要具有“逼迫”学生 施用能力的功能。而且，只有如此才能充分体现 AL 值评定中的 V 因子的作 用。
　　考虑到以上这些问题，在能力测量中未答出规定答案（实质为未按要 求施用能力），要视同错误施用能力一样处理，计入 n0-。在某些计入 n0-
极不妥的少数情况，可特别说明。这样，整体上不会形成学生“不求有功， 但求无过”的心理。从本次 A 卷评定来看，采用这种处理方法的影响，是
n0-使能力施用的次数大量增加，而 M 的数值显著下降。例如本次 A 卷中固
定计分点最多的第七题（固定计分点 45 个，固定计分 5.6 分，另有若干非 固定计分点），大多数学生实得分都在 2.0 以下。但 M 值的下降，对其意 义和 A 卷最后的评定分析并没有妨碍。有关实际计分中的细节问题和具体 掌握，请参看第六章第三节。
关于各题单位分值 n0 的确定，和上章的考虑一样。例如，第八题中设
计方案的创意优秀，n0=0.5；有较好的可行性，n0=0.3；第一题中由仪器
误差提出的质疑 n0=0.3；第七、八题中，操作要点 n0=0.2，一般步骤 n0=0.1；
等等。
1．AL 值评定办法
　　本次 A 卷的 AL 值评定方法和观察能力测试基本一样。下面只讨论一些 不同的地方。
（1）操作题中能力施用次数的确定。 以计分标准中的计分点为准（含固定计分点和非固定计分点），统计
在计分点施用的能力次数。具体判断是：以计分点处的某项操作的正式开 始为界，每一次正确操作计一次 n0+，每一次错误操作计一次 n0-。即：在 开始某项操作前的选择、犹豫等，不计入施用能力的次数。例如第九题中，
学生拿起木螺丝，犹豫，又放下换拿机螺丝；又如选择改锥，拿起一个， 看看口，甚至放到螺丝帽上一比，又放回去换了一个；如此等等，都不计 入能力施用次数。此期间如此表现的学生与没有犹豫动作者的差异，通过
t 值反映在 AL 中。在以上例子中，如果学生将改锥放到螺丝帽上，开始拧 后才发现不对，又回去换另外的改锥，则视为正式开始操作之后的动作， 视为错误操作一次，计一次 n0-。
（2）答卷时间 t 的确定。 用操作题的完成时间加上其他题的答卷时间，即 A 卷卷面上需填写的
参试时间，作为本次 AL 评定中的答卷时间 t0 操作题的完成时间，从教师
宣布开始，计算到学生声明结束。
（3）其他注意事项。 在非操作题中确定物理实验能力的施用次数，还要注意分辨施用的能
力是实验能力还是观察能力、思维能力。观察能力的施用不参与评定。思

维能力中，凡以解决物理实验的有关问题为目的展开的物理思维，要参与 物理实验能力的评定。无论操作题还是非操作题，都应以卷面语言中实际 显现的能力施用统计次数，卷面语言内含的能力施用不重复计入能力次 数。例如卷面答“重复步骤 1”，只能计一次施用，不计被重复步骤内包 含的能力施用次数；分值的计算也照此处理。
2．计分基本标准与有关的参考答案
A 卷计分起点 n0=5.0。各题的单位分值 n0 和答案有关，分述如下。答
案中指出的计分点，除特别声明的以外，漏答一个，一律与错答一个一样 处理，计一次 n0-。
（1）第一题。
本题固定计分点 22 个，共 2.2 分，另有若干非固定计分点。
天平调节，3 个计分点：托盘复位，游标归零，横梁平衡，每个 n0=0.1。
各计分点处没有操作、错误操作、提前在托盘复位与游标归零前调节横梁， 按相应次数，每次均计一次 n0-。
　　测量顺序与记录数据，7 个计分点：测量杯与杯内水的质量并记录数 据，测水的体积并记录数据，测空杯质量并记录数据，清理仪器用品，以 上每计分点 n0=0.1。各计分点没有操作，错误操作或错序操作，每发生一 次计一次 n0-。
　　测量操作细节，12 个计分点。测杯水质量：左盘放待测物体，右盘放 砝码，取砝码用镊子，调节游标到天平重新平衡，正确读数。测水的体积： 将待测的水全部倒入量筒中，平视读数；测空杯质量；计分点与测杯水质
量相同；以上各操作，n0=0.1。每漏作、错作一次，计一次 n0-。
　　本题中非固定计分点主要分布：添加砝码的过程，多次测量的过程与 回答问题的过程。砝码每加减一次，按取用方式的正误分别计分一次。多 次测量，5 次以内（含 5 次），按操作正误分别计分，5 次以上不计分。所
提问题中，每正确施用一次实验能力计一次 n0+，每错误施用一次计一次
n0-。除涉及误差的问题 n0 为 0.2 外，其余均为 0.1。
此外，若事先列表做好记录准备，一次性计 n0+=0.2。不列表或先记数
据后补列表，均不计分。
（2）第二题。
本题固定计分点 32 个，共 3.4 分，原则上无非固定计分点。
　　列表，16 个计分点，如表 7-1 所示。各点的单位分值在表周或表内给 出。其中最后一栏中间的计分点，为该栏内的分隔线（有的学生会错误地 把此线连上）。除下述情况外，各计分点的内容错误或遗漏，计一次 n0-。
表头上栏与侧栏整体互换，表中物理量代号换用其他英文字母，物理量单 位换用其他长度与面积单位，表头顶栏内的文字不用“次数、数据、项目”，




① 阎金铎、段金梅、续佩君、霍立林：物理教学论，江苏教育出版社 1991 年版，第 138—139 页。

换用其他类似表述。以上四种情况不按错误处理，不计 n0-。但“平均值”
与“面积”移放到其他位置，例如先对每一次测的长、宽取面积，再对各 次面积取平均值；或者将“面积”与“平均值”顺序颠倒，均计为错误。 物理量单位放到表内随数据填写，也计为错误。
表 7-1 物理实验能力测量 A 卷第二题中列表的计分点与 n0 值

　　选填数据，10 个计分点。去除 18.03cm 与 12.07cm 两组粗差数据；选 择其余 8 组数据正确填入表的长、宽栏内（顺序不限）；每个计分点 n0=0.1。 缺填、增添或错填一次，计一次 n0-。
　　计算数据，6 个计分点。按正确公式计算平均值与面积并正确确定有 效数字。使用公式是否正确，可从所得数据中准确位上的数字判断；长、 宽、面积的有效数字的参考数据为 18.30cm，12.71cm，232.6cm2。以上各
计分点 n0=0.1。错误使用公式，有效数字错误，每发生一次计一次 n0-。
缺算某次数据，计一次 n0-，由此引起的后续缺漏不累计负分。
（3）第三题。 本题无固定计分点。非固定计分点及计分标准为：分析原因的过程中，
每施用一次实验能力计一次 n0。在主要原因中，选择“不同步计时”的（可
换用其他语言表述），n0=0.2；其余情况，n0=0.1。
（4）第四题。
本题固定计分点 18 个，共 1.8 分，另有若干非固定计分点。前 7 个步 骤的操作只含固定计分点，分布在下面叙述的画线处。
　　
以上各固定计分点的正确操作计一次 n0+，漏做或错做一次，计一次
n0-。
　　非固定计分点的分布及计分标准为：前 7 个步骤中的操作流利准确， 一次性计 n0+=0.2；有成功的创意操作，如用小刀切割出均匀的乳胶管细 条，用长度差的办法处理重心到标记的距离等等，每次计 n0+=0.3，且不计 没照原步骤操作的 n0-。但动作不流利、不准确、无创意者均不计负分。第
8 个步骤中，按一个明确的语意（属物理实验能力施用）的正误，计一次
n0=0.1。本步骤漏答改进方案，不计负分。
（5）第五题。 本题无固定计分点，非固定计分点分布在两部分内容中。 先不考虑方法的可行性，按方法中每一个可分辨的操作点计分，
n0=0.1。对语言叙述不够准确，但从意思可判断出正确操作的，仍可计正
分；意思不明确而导致无法确定如何操作的，要计负分。 再按方法总体上的可行性，将方法分为可行性较好、基本可行、勉强
可行、可行性差四类，分别一次性加入：n0+=0.4，n0+=0.2，n0-=-0.1，
n0-=-0.3。
（6）第六题。 本题无固定计分点，非固定计分点的分布如下：对每一个代用品，按
可用与不可用，分别为 n0+=0.2 与 n0-=-0.2。可用的标准为同时满足两个
条件，即能够找到（一般情况下）与具有代偿功能。对可用的代用品的操 作，每一个能分辨出的操作环节，n0=0.1。语言表述的影响参考上一题的 方式处理。对不可用的代用品的操作，一般不计分，但有明显的错误操作
环节，计负分。未能找到代用品的，视为漏答，按“不可用”情况处理， 计一次 n0-=-0.2。
（7）第七题。
本题有固定计分点 45 个，共 5.6 分，另有若干非固定计分点。
分步，1 个计分点，n0=0.1。即只要列有步骤序号，分步表述步骤，
就可计一次正分，不用序号分步表述，计一次负分。其余固定计分点，分 布在下述参考答案的画线处，单线处的 n0=0.1，双线处的 n0=0.2。不要求 语言、字母和答案完全一样，但意思应不变，含有的可分辨操作环节应与
答案相同。步骤第④、⑤、⑥的表述可用“重复步骤①—③”一类的语句 代替，但只计一次 n0+=0.1，不计被重复步骤中的计分点的分数。漏答或错 答上述计分点处的内容，计负分。增加 MN 过 C 点验证重心一步，不计分，
但其中有错要计负分。 参考答案：
实验目的：确定不规则板状物体的重心。 实验仪器：不规则硬薄板一块，绳子 1—2 根，图钉数个，直尺 1 把，
铅笔 1 支。

实验步骤：
①将图钉按到门背后。
②在板上靠外侧确定一点 A，在 A 点按上图钉。
③用绳系住 A 点图钉，将薄板悬挂于门上图钉处。
④薄板静止后，沿绳在板上作竖直线 AB。
⑤在薄板外侧另取一点 D，按上图钉。
⑥用绳系住 D 点图钉，将板悬挂于门上图钉处。
⑦薄板静止后，沿绳在薄板上作竖直线 DE。
⑧DE 交 AB 于 C，C 为薄板的重心。
　　本题非固定计分点，分布在增加课文之外的某些内容中。对这些内容 中，按答案中每个可分辨的操作点，计一次 n0=0.1。例如，答出“在薄板 上贴一白纸”，可在“贴”处计一次 n0+；答出“A 点宜取在靠中心处”， 则要在“靠中心处”计一次 n0-。
（8）第八题。
本题的固定计分点仅有 5 个，共 0.5 分，大量为非固定计分点。 固定计分点为实验原理与步骤编号。对原理，下述答案中每个横线处
n0=0.1：根据ρ=m/V，测出 m、V，则可计算出ρ。对步骤，将有无步骤标
号处理为一个计分点。 非固定计分点的分布与计分类似第五题，分两部分处理。 先不考虑方法的可行性，对每个独立图形（可表示一个操作点的一个
或几个图），n0=0.1；对操作要点中每一个可分辨的操作点，n0=0.2。图
形不规范但图意明白正确，或语言表述的意思可判断为正确的，均可计
n0+，否则计 n0-。
　　再按实验方案的可行性与是否具有创造性分为：有创造性（指成功的 创造），n0+=0.5；可行性较好，n0+=0.4；基本可行，n0+=0.2；勉强可行，
n0-=0.1；不可行或可行性差，n0+=0.3。有创造性的方案，多指较巧妙解决
馒头支解于水的问题，如用橡皮泥包裹馒头，测出合体积再减去橡皮泥的 体积；又如用精盐或绵白糖代替水，将馒头放在其中，先测出合体积，再 测出盐或糖的体积，取其差。可行性较好，指方案可以执行得较精确，如 用塑料薄膜包住或用薄蜡裹住馒头块，再放入水中测体积，膜或蜡的体积 忽略不计。基本可行的方案指可行，但精确度较差，如将馒头块削成规则 长方体，测出长宽高，算出体积；削下部分装入塑料袋，裹好等放入水测 出体积，与算出的体积相加。勉强可行，如一个袋装入馒头块放入水中测 体积。或按书上测金属块的方法，将馒头块捏碎装入袋中再放入水中测体 积，都属于不可行或可行性差的方案。获创造性计分的方案不累计可行性 分。
（9）第九题。
本题固定计分点 27 个，共 2.7 分，基本没有非固定计分点。在计分点

未进行规定操作计 n0-。
　　工具与安装物的配合，计分点 11 个：六角螺丝帽与上螺母用的扳手或 钢丝钳（上下可互换）为 2 个计分点；木螺丝与机螺丝的拧帽分别与相应 的改锥配套，机螺丝上螺母要用扳手或钢丝钳夹持，共 9 个计分点，均
n0=0.1。确定配合前的选择动作不计分。已经开始操作，发觉不合适再改
正，视同错误选择一次，计一次 n0-。在螺丝帽与改锥的配合上，用大拧小
（如用大的一字改锥拧小号的螺丝），不计 n0-。
　　拧木螺丝前的钻孔，或先用锤将木螺丝钉入一部分，计分点 9 个：选 铁钉或锤，定准孔位，用锤钉钉子或钉木螺丝各三次，均 n0=0.1。没按标 定的位置钉钉子，用钳或扳手代替锤子钉钉子，没有钻孔，或用锤一直钉
木螺丝入板而不用改锥拧，均计 n0-。钉的深度不够，二次复钉；木螺丝的
垂直度不够好，不记负分。 对螺丝的紧固动作，计分点 9 个，均 n0=0.1。
三 K 卷命题
K 卷命题原则上和上一章相同，需说明的是 A 卷操作题所 涉及的内容如何处理。
操作题涉及的知识不多，操作技能较多。从概念上讲，技能属知识和能力 的中间环节①。在能力测量中，若将操作技能划入知识一边，做与知识一样 的等价排除式的处理，就要达到技能优的条件。如此，需要的时间、物力、 人力太大，因为操作技能的训练不能靠“纸上谈兵”。于是，本次 K 卷命 题，将学生学过的操作技能，如天平的使用，划到知识一边，作为 K 卷命 题内容；将学生未在课内学过的技能，划到能力一边，即作为 A 卷命题的 内容，K 卷中不再涉及。从能力检测来说，这种处理方式可能不是最好的 方式，因为这使能力测量包含了技能测量，但本次测量仍暂时采取了这种 方式。
　　对心智技能，本次 K 卷命题也采用了同操作技能一样的原则：将实验 目的、仪器、步骤等课内学过的内容放入 K 卷，而实验原理、图示等学生 未接触过的，才在 A 卷中出现。
下面举出 A 卷的第五题为例，讨论它涉及的知识点、分类及处理。 第一类：胡克定律，弹簧秤的工作原理，弹簧秤的刻度、读数，固体
压强与外力及受力面积的关系及其演示实验，重心及其移动。 第二类：过两点作直线，过直线外一点作直线的垂线。 第三类：①未学过的知识：系统误差、稳度、极限误差。②生活常识：
重心移出支撑面发生倾倒，粘接木器，断柱夹板等等。 以上第三类知识不做处理，第二类处理为作图题，第一类知识与 A 卷
其他题所涉及的第一、二类知识统筹处理。考虑到重心及其移动与初中起




① 阎金铎、段金梅、续佩君、霍立林：物理教学论，江苏教育出版社 1991 年版，第 141 页。

重机中配重的使用类似，便以该知识的形式出现。对固体压强的决定量， 其本身的内涵与演示实验还不完全相同，又考虑到 A 卷第六题还涉及到阿 基米德定律的演示，故在 K 卷中将压强决定量的概念与其演示实验分开命 题。
四 关于 A 卷等价命题
　　物理实验能力测量的等价 A 卷，其概念与物理观察能力的等价 A 卷是 一样的，即指不同 A 卷在所测物理实验能力的层次、题目的数量上等价， 是靠各相应等价的能力试题实现的。
　　关于操作题的等价命题，比较稳妥的方式是，若原 A 卷操作题所涉及 的操作技能为课内学过的，其等价题所涉及的操作技能也应是课内学过 的；反之亦然。至于两 A 卷题涉及操作技能的具体内容，可以完全不同。 例如本次 A 卷第一题中涉及的天平操作，属于课内学过的技能，命与该题 等价的能力题，可使用弹簧秤、量热器、电流计等课内学过的仪器的操作 做题目的具体内容，而不宜涉及天平的修理，自制非等臂天平等课内没学 过的操作。
　　如此处理 A 卷命题的等价以后，根据上面讨论 K 卷命题时对操作技能 划分的原则，两份等价 A 卷所对应的不同 K 卷，命题时就也将保持处理方 式上的对等性，即原 A 卷某操作题涉及的操作技能若参与其 K 卷的命题， 则等价 A 卷对应的操作题所涉及的操作技能，亦参与 K 卷命题；反之亦然。
下面举例，请读者体会物理实验能力 A 卷的等价命题。
　　欲命与本次 A 卷第五题等价的试题，可保留原题要求，仅将小题更换 为下列题：
　　①用家用弹簧秤称菜看是否缺斤短两时，发现秤的局部刻度已模糊不 清了。
②用量筒测液体体积时，发现筒壁牢固粘有一不规则物块。
③调节托盘天平平衡时，不慎将平衡螺母拧脱落遗失。 以上三道题中，第①题仍属对生活中常见测量所遇意外的应变；第②
题仍属对仪器系统误差的应变；第③题仍属对实验中意外情况的应变。能 力的基本层次和发挥方向，都与本次 A 卷第五题基本一样。
　　能力的等价检测题，可以有不同的等价程度。例如命与本次 A 卷第八 题的等价试题，可有以下不同的等价程度。
　　若将该题中的馒头块改为大粒粗砂糖，则因为题设物体既速溶于水， 又在堆积中有颗粒间隙，使题目难点仍在测体积的方法，从而可认为与本
次 A 卷第八题的测试目的在同一能力层次，属等价试题。但新题很明显的 缺点是学生解此题时的应变思路可模仿旧题进行。这一点，是与原题在 A 卷中的本质意图不甚符合的，原题在 A 卷中的意图乃是检测应变中的创造 性。
若将第八题的第一句话改为：“设计一个在冬天测定冰是否有升华现

象的实验”，由于检测的能力层次没变，仍可视为原题的等价试题。或者， 将原题改为“有半个整齐的空心核桃壳，试设计一个测定其重心的实验方 案”。由于测定不规则板状物的实验已为学生熟悉，测量原理并没变化， 变化的是测量对象。学生要应变的内容，是由测量对象改变后引起的具体 操作（在悬挂、处理垂线、确定交点等等）。从这些方面看，这两题都与 第八题保持了较好的等价性。
　　对第九题这一使用基本工具的层次，等价性也可向两个方向扩展。一 个方向是保留第九题的工具，靠材料、数量、时间的变化来表现能力的提 高，另一个方向是介入新的工具，突出根据工具的功能，型号进行选择使 用的内容。比如用尖嘴钳夹物体、剪断，用元嘴钳卷圈，用鹰嘴钳剪平平 面线头，用桃嘴钳剪断角落线头，以及平锉、圆锉、三角锉、四方锉对不 同锉面的使用等等。对初三和高中学生，可适当介入电学基本工具。根据 能力与技能的不同概念，此处所言的第一个方向，所检测出的变化更多地 反映了技能的发展，后一个方向才是能力的发展。
　　
第三节 物理实验能力测试的结果与分析


　　本次物理实验能力测试，参加 K 卷测试 56 人，对初次未达优者进行知 识补课，最后累计知识达优而参加 A 卷测试的学生 52 人。每人自行记录个 人的参试时间。
　　本节主要讨论依据个人参试时间与本章第二节所示评定标准进行阅卷 时的情况。
一 阅卷中的具体处理
1．常见问题及处理 一个基本问题是操作题的现场打分如何能较准确地进行。为了减轻现
场评分的紧张，减少评分的遗漏分，只要求教师在现场边观察边用 n0+或
n0-在纸上顺序记录各计分点的得失。考完以后，再据每个人的计录，根据
每个计分点的 n0 值，算出实际分数，按 n0+与 n0-的总数数出能力施用的次
数。
　　在实际评定操作题时，一个普遍性的问题是学生犹豫、迟疑、反复的 动作太多，一是使时间延长，二是造成大量计 n0-的趋势。为了避免对学生 的这一情况形成双重评定——既通过 n0-，又通过 V；也为了避免高负分现 象——∑n0-太多将使∑n0+失去检测意义；在具体评定中适当放宽了对“反 复操作”的要求：对刚开始就反复的情况，不计 n0-；对同一操作对象的多 次反复，只计一次 n0-。
　　在第六章第三节指出的语言表述不规范、语义不清晰、不明确的问题， 仍显见于本次 A 卷答案之中。此类问题的处理，仍遵循抓住所测能力进行 评定的原则。例如第 23 号考生在第五题第①小题的答案中有一句：“量书 长宽中间的一段，避开磨损的书角”。对此答案的前半句，可有多种理解， 如测量图 7-10 中的 AA′，或 BB′，或 MN，还可以理解为 AC，BD 等等。 就测取上述不同线段的效果而言，AA＇、BB＇、MN 都可算出面积。联系答 案的后一句“避开磨损的书角”，可知原意应指测长或宽的过程中避开书 角，不从书的顶点开始，而从书四边的中间测量。因此实际处理为：对长
与宽的测量分别应各计一次 n0+；对漏答如何保证 AA＇为长、BB＇为宽的
措施，如使 AA＇平行书脊或 AA＇垂直书底边等，却只计一次 n0-（理由见
下面讨论）。
■
　　上面这个例子还反映出本次 A 卷答卷中出现的一个普遍性问题：对开 底题的漏答如何计分？特别是在第五、六、七、八题，漏答的现象比较普 遍，特别是漏答的内容是操作的要点，会影响他们自己所提办法的操作准 确性，就如同上例中，若没有 AA＇平行或垂直书的某一边的要求，AA＇的 值可能并不等于书的长。又如在第六题第②小题中，只答出烧杯、喷壶、 茶壶、茶碗，没答出如何让它们体现溢水的功能；在第七题中，只答挂上，
　　
没答出挂在哪儿；在第八题中只答出“把馒头块放到一个瓶子里，放入水 中”，不答封住瓶口；等等。对此类问题的处理，考虑到宜和原定评分方 法中对固定计分点漏答的处理相谐调。因此，定出以下处理原则：
　　在非固定计分点的答案中，若漏答的内容对解决问题的精确度有较大 影响，则对产生影响的直接步骤中的每一个操作点，计一次 n0-；影响方式
相同的漏答内容不重复计分。对解决问题的精确度影响不大的漏答内容， 可不计分。
根据这一原则分析上面所举各题的漏答，处理如下。 第五题第①小题中，漏答的平行或垂直，对测长和宽的影响方式是相
同的，故只计一次 n0-。
　　第六题第②小题中：对“茶壶”，漏答溢水方法不明显影响使用，不 计负分。对“烧杯”、“茶碗”，漏答倾斜、垫高的步骤，计一次 n0-。对 “喷壶”，本身不宜做溢水杯的代用品，属一次施用能力错误，按原定评
分标准计一次 n0-=-0.2，不再考虑漏答问题。
　　第七题，对漏答挂到何处者，因悬挂位置将影响画线操作，如悬挂铁 架台上就难于作竖直线，故要计一次 n0-。
　　第八题的例子，漏答了两个直接操作点：封瓶口的材料与方法，计两 次 n0-。
2．题目评定示例
说明：下面示例中，用（）表示漏答，（×）为因漏答计 n0-一次，（0）
表示不计漏答分。括号前的数字表示对漏答做出同样处理的次数，如 2
（0），表示漏答两次，均不扣分。 第 45 号考生第六题①小题：




解 答 n0 得 分评 定 √（×）
方法 1 ：用玻璃杯取水，
　　　√（ 0 ）√ 称出总质量，减去杯质量
（ 0 ），
再用ρ=m/v 计算（水的密度知道）出 体积
×
方法 2 ：用酒瓶估计，一斤
　　　　　　　√ 一瓶。用葡萄糖瓶子， 500mL ，取
（×）√ 一半刻度 150mL 0.1
（操 作）
0.2
（可 行 性） 6 （ 0.1 ）+2 （ 0.2 ）
=1.0
3 （-0.1 ）
+（-0.2 ）
=-0.5 N6 ①=
7 ∑ n0=0.5


上例方法 1 中，（×）处表示漏答“用天平”，两个（0）处分别为“秤
出空杯质量”与“得出水质量”，因为均不对测量结果产生重大影响，不
计 n0-。方法 2 中，据所答 150mL 可知“一半”不是指全程一半，而是指一
个格的一半，故（×）表示对漏答“格”字计一次 n0-。150mL 处的√，指
读取数据的操作步骤计一次 n0+。另外，在得分中包括可行性得分，但可行
性不算施用能力的次数，故 N6①的值不等于得分栏中计算 n0 的次数。
第 49 号考生第七题：（解答栏下的文字为阅卷说明）


解 答： n0 得 分评 定 √ √ ×
实验目的：测量不规则物体
　　　　　　　　√ 的重心
　　　　　√ 实验仪器：绳子、不规则
× √ √ 物体、铅笔、尺子
实验步骤：
√ √ √ × √
①先通过物体上任一点 A
　　　　　　　√ √ 用绳子把物体挂起来
√ √
②用铅笔沿绳子在物体上
　　　　　　　　√ 画出竖直线 AB
√
③重复①
√
④重复②，得 DE ，两直线
√ √ √ 交点记为 C ，即重心
漏答：仪器 6(×)，悬点(×)，在物上 定点 2(0)，在点打洞
2(×)，静止后划线 2(×)，挂哪
2(0)





0.1










0.2 3(0.1)+(-0.2)
=0.1
3(0.1)+(-0.1)
=0.2
6(0.1)+(-0.1)
=0.5
3(0.2)=0.6 (0.1)=0.1
3(0.1)+(0.2)
=0.5
8(-0.1)
+3(-0.2)
=-1.4





N7=2










∑ n0=0.6



在此示例中，考生实际答出了 45 个计分点中的 30 个：现有的 23 个减
去标准答案不包含的两个“重复”（即上一解答中的③、④），再加上该 “重复”中实际包含的 9 个计分点。但由于使用了“重复”表述，显示出

的只有 23 个，能力施用为 23 次。
二 测试的基本情况
表 7-2 反映了每个考生在本次 A 卷测试中的得分情况。由表
表 7—2 物理实验能力测量 A 卷个人各题得分一览


题号
分数 考号

一

二

三

四

五①

五②

五③

六①

六②

七

八

九 01
02
03
04
05
06
07
08
09
10
11
12
13
14
15
16
17
18 -0.1
1.0
0.4
0.4
0.5
0.2
0.4
0.6
0.9
-0.1
0.3
0.6
0.6
0.5
0.3
0.9
0.8
0.4 -.1
0.4
0.1
-0.1
-0.2
0
0.2
0.3
-0.1
0.3
0.1
-0.1
0.2
0.1
-0.1
0.5
0.2
0.1 0.4
0.3
0.4
0.3
0.5
0.2
0.3
0.7
0.5
0.3
0.3
0.5
0.4
0.7
0.4
0.7
0.4
0.3 1.2
1.2
0.9
1.0
1.1
0.6
1.2
1.4
1.0
0.8
0.9
0.9
1.1
0.5
1.2
0.5
1.0
0.8 0.1
0.2
-0.1
0
0.2
0.2
0.1
0.2
0.1
-0.1
-0.2
0
0.2
0.3
0.1
0.4
-0.1
-0.1 0.2
0.2
0
0.2
0.1
0.2
0.4
-0.2
0.2
0.1
0.1
0.2
0.4
-0.1
0.2
-0.2
0.2
0.1 0
-0.1
0.1
0
0.1
0.4
-0.2
-0.1
-0.3
0.1
0.2
0.1
0.3
0.1
-0.1
0.2
-0.1
-0.2 0.2
0.3
0.1
0.1
0.1
0.2
0.1
-0.2
0.1
0
0.2
0.1
0.2
0.2
0.1
0.1
0.1
-0.1 0.2
0.2
-0.1
-0.1
-0.1
0.1
0.2
-0.2
-0.1
0.2
-0.1
0.2
-0.1
-0.2
-0.1
-0.1
0.2
0.2 0.9
0.8
0.7
0.5
1.0
0.5
1.2
2.0
0.8
1.6
0.8
0.8
1.6
2.0
2.1
1.4
1.2
1.0 1.0
0.8
1.0
0.7
1.3
1.0
1.1
0.8
1.3
1.1
0.7
1.3
1.0
0.9
0.7
0.8
1.3
1.9 0.6
1.6
0.6
1.5
0.7
0.4
0.8
0.7
1.0
0.5
0.8
0.8
1.3
1.0
1.0
1.5
0.6
0.7



续表


题号
分数 考号

一

二

三

四

五①

五②

五③

六①

六②

七

八

九 19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36 0.5
0.3
0.4
0.7
0.3
0.6
0.5
1.0
0.6
0.7
0.6
0.9
0.1
0.3
0.6
-0.1
-0.1
0.9 -0.1
0.1
0.3
-0.3
0.2
0.4
-0.1
-0.3
0.3
0.1
0.2
0.1
0.1
-0.1
-0.1
0.2
-0.1
0.2 0.4
0.5
0.8
0.3
0.4
0.2
0.4
0.3
0.7
0.5
0.3
0.5
0.4
0.3
0.4
0.6
0.2
0.3 1.1
0.8
1.1
0.9
0.7
1.0
0.6
0.9
1.0
0.9
0.8
1.2
1.0
0.8
0.8
-0.1
1.0
1.0 0.1
-0.1
0.2
-0.1
-0.2
-0.2
0.1
-0.2
0.3
0.2
0.2
0.2
-0.2
-0.1
-0.1
0.1
0.3
-0.1 0.2
0.2
0.4
0.2
0.2
0.1
0.2
0
0.1
0.3
0.1
0.2
0.2
0.1
0.2
0.2
-0.1
0.2 0
-0.1
-0.1
0.2
0.1
0.1
0
-0.1
0.4
0
0.1
-0.1
0.1
0
0.1
-0.1
0.2
0.1 0.2
0.2
0.2
0.1
0.1
-0.1
0.1
0.2
0.2
-0.1
0.1
0.3
0.1
0.2
0.1
0.2
-0.1
-0.2 0.1
0
0.3
0.1
0.2
0
0.2
0.1
-0.1
0.2
-0.3
-0.1
0.3
0.1
0.3
1.0
0.1
0 0.8
0.4
0.7
1.4
0.9
1.0
0.9
0.6
1.2
1.5
0.9
1.2
1.6
0.8
0.7
1.4
0.8
1.0 1.1
1.0
0.6
1.2
1.2
0.8
1.3
0.8
0.7
0.8
1.6
0.6
1.2
1.2
0.8
0.8
1.1
1.3 1.2
0.8
1.1
0.4
0.9
1.1
1.0
1.5
0.7
0.9
0.8
1.3
0.9
0.8
1.3


1.1
1.0

分 题 数 号
考号

一

二

三

四

五①

五②

五③

六①

六②

七

八

九 37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52 0.6
-0.1
0.2
0.3
0.6
0.5
0.7
0.5
0.2
-0.1
0.2
0.2
0.4
-0.1
0.8
0.6 0.4
0.2
-0.1
0.4
0.3
0.2
0.3
0.3
0.5
0.2
1.1
0.8
0
0.6
0.3
0.2 0.6
0.3
0.3
0.7
0.5
0.8
0.7
0.4
0.5
0.3
0.4
0.4
0.5
0.3
0.6
0.3 0.9
1.3
0.8
1.2
0.9
0.9
1.0
0.6
0.9
0.7
0.8
1.2
0.7
0.5
1.0
1.0 -0.1
-0.2
-0.2
0.2
-0.1
0.1
-0.1
-0.1
0.4
0.3
0.2
-0.1
0.1
-0.1
0.2
0.2 0.1
-0.1
0.1
0.2
0.1
-0.1
O.2
0
-0.2
0.2
0.1
0.1
0.2
0.2
0
0.2 -0.1
-0.1
-0.3
0.1
0.2
0.2
0
-0.2
0.2
-0.1
-0.1
-0.2
-0.2
0.1
0.1
-0.1 0.3
0
-0.1
-0.2
0.1
0
0.2
0.1
0.5
0
0.1
0.2
0.1
0.1
-0.1
0 0.2
0.1
-0.1
0.2
-0.1
0.2
0.1
0
0.2
0.2
0.1
-0.1
-0.3
0
0.1
-0.1 0.9
1.0
2.0
1.5
0.9
0.9
1.0
0.8
1.2
0.7
0.9
0.7
0.6
0.9
1.3
0.5 1.2
0.7
0.8
0.5
1.1
1.0
0.7
1.0
0.6
1.2
1.0
0.9
1.2
0.7
0.5
0.6 1.1
0.4
0.7
0.9
0.6
1.1
1.2
0.8
1.0
0.4
0.5
0.7
0.9
0.5
1.4
1.2



7－2 和其他数据可得出表 7－3。表 7－3 反映了本次 A 卷测试的能力
等级评定的全面情况。
表 7－3 物理实验能力测量 A 卷评定基本情况汇总续表




考号

性别 答卷 时间 t
（分） 能力施 用次数 N
（次） 答 卷 速 度 V
（次/分）答 卷 质量 M 计 分 起点 n0 能 力 等级 AL 01
O2
03
04
05
06
07
08
09
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27 女
男
女
女
男
男
女
男
女
男
女
男
男
男
男
男
男
男
男
男
男
女
男
男
男
男
女 106
60
105
81
106
95
106
105
112
95
80
93
75
75
75
75
68
60
65
60
55
95
89
101
97
110
98 74
72
69
77
87
62
76
78
75
72
51
74
80
78
66
78
62
71
75
81
70
75
64
61
73
75
71 0.70
1.20
0.66
0.95
0.82
0.65
0.72
0.74
0.67
0.76
0.63
0.80
1.06
1.04
0.88
1.04
0.95
1.16
1.15
1.354.1
1.27
0.78
0.72
0.60
0.75
0.68
0.72 4.6
6.9
4.1
4.5
5.3
4.0
5.8
6.0
5.4
4.8
4 ． 1
5.4
7.2
6.0
5.8
6.7
5.8
5.1
5.6
5.0
6.0
5.1
5.0
5.0
5.2
4.8
6.1 5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5 ． 0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.010.9
5.0
10.6
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0 8.2
13.3
7.7
9.3
9.3
7.6
9.2
9.4
8.6
8.6
7.6
9.3
12.6
11.2
10.1
12.0
10.5


11.4


12.6
9.0
8.6
8.0
8.9
8.3
9.4



续表




考号

性别 答卷 时间 t
（分） 能力施 用次数 N （次） 答卷 速度 V
（次/分） 答卷 质量 M 计分 起点 n0 能力 等级 AL 28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52 女
女
男
男
男
女
女
女
女
女
女
女
女
女
男
女
男
男
女
女
男
女
女
女
男 98
90
100
105
102
10O
104
104
105
105
106
125
105
105
113
100
112
110
110
110
110
107
100
90
106 82
69
70
82
65
61
60
55
70
75
63
73
80
68
75
71
60
80
66
68
62
59
52
75
72 0.84
0.76
0.70
0.78
0.64
0.61
0.58
0.53
0.67
0.71
0.59
0.58
0.76
0.65
0.66
0.71
0.54
0.73
0.60
0.62
0.56
0.55
0.52
0.83
0.70 6.0
5.4
6.3
5.8
4.4
5.1
4.8
4.4
5.7
6.1
3.5
4.l
6.0
4.9
5.8
6.0
4.2
6.6
4.0
5.3
4.8
4.2
3.7
6.2
4.6 5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0 10.0
9.l
9.4
9.5
7.8
8.l
7.8
7.3
8.8
9.3
7.1
7.4
9.6
8.2
8.8
9.3
7.3
9.8
7.4
8.3
7.7
7.3
6.9
10.1
8.1



1.关于测量结果的分布
为了观察本次 A 卷测试结果的分布，对表 7－3 所列的能力等级采用
0.5 级的间隔分段，可得出本次测量的能力等级的频数分布（表 7－4）， 根据该分布数据绘制出的能力等级频数直方图与分布曲线，分别如图 7-11 和图 7-12 所示。
表 7-4 物理实验能力测量 AL 值的频数分布


分 数
人数 AL 值男 生女 生合 计 人数占男生
% 人数占女生
% 人数占全体
% 6.5-6.9
7.0-7.4
7.5-7.9
8.0-8.4
8.5-8.9
9.0-9.4
9.5-9.9
10.0-10.4
10.5-10.9
11.0-11.4
11.5-11.9
12.0-12.4
12.5-12.9
13.0-13.4
合计 0
1
3
3
4
4
2
1
3
2
0
1
2
1
27 0
3.7
11.1
11.1
14.8
14.8
7.4
3.7
11.1
7.4
0
3.7
7.4
3.7
100 1
5
3
4
2
7
1
2
0
0
0
0
0
0
25 4.0
20.0
12.0
16.0
8.0
28.0
4.0
8.0
0
0
0
0
0
0
100 1
6
6
7
6
11
3
3
3
2
0
1
2
1
52 1.9
11.5
11.5
13.5
11.5
21.2
5.8
5.8
5.8
3.8
0
1.9
3.8
1.9　从图 7-12 可以看出，本次物理实验能力测量的 AL 值是一个明显的负 偏态分布，在 8.5—8.9 与 11.5—11.9，12.5—12.9 段出现的小跳跃，完 全不影响分布的整体形态。本节最后的部分将试图对这种分布的原因作出 分析。
　　此外，还应说明，本次测出的 AL 值有相当一部分超出 10.0，给人的 表面印象是比物理观察能力水平高。这是一个明显的误解。不同次的 A 卷 的得分和 A 卷试题的计分点（特别是固定计分点）的多少直接相关。因此， 只有等价试题，AL 值才具可比性。到目前为止，等价试卷（题）的概念还 被限在同种能力的界域内，靠同种能力的层次、题型、题量以及各种相应 因素的相同或类似来衡量判断。从宏观印象说，人们常能判断一个个体的 这种能力强于另一种能力。从科学研究的角度，本书认为可暂不处理不同 种能力的水平比较。其实，对知识水平的比较与判断，目前也处在类似的 情况——力学考 80 分，电学考 70 分，只能说力学考得好，不能断言力学 比电学学得好。那么，如果想要不引起实验能力比观察能力强的误解，只 要令本次实验能力测量评定中的 n0 取得小一点，即可使 AL 值基本分布在
10.0 级以内。
2．关于测量的评价 本次物理实验能力测量的性质和观察能力测量一样，属常模参照性测

验。
①内容效度。
　　依照第六章第三节中这一部分的相应思路和符号，给出表 7-5 所示的 物理实验能力 A 卷命题双向细目表。表中补充代号 D，表示设计题。其余 代号含义同上一章。[]给出本次 A 卷题号，以方便读者根据表 7-5 评价本
次 A 卷的内容效度。
表 7-5 物理实验能力测量 A 卷命题双向细目表


行为目标 题型与难度 取样范围

萌生

运用

施用

评价照实验步骤操作 OS2(m)
[四、①—⑦] OS1(d)
[四、⑧] 设计表格记录数据 D2(m)
[二] 基本仪器、量具使用 OS2(e)
[一] 基本工具的使用 OS2(d)
[九] 误差的简单分析 P1(m)
[三] 根据课文拟就实验报告 P2(e)
[七] 设计简单物理实验 D1[d]
[八] D1(e)
[八] 应变实验中突出情况 P1(e)
[五、①] P1(d)
[五、③] P1(m)
[五、③] P1(m)
[五、③] 寻找仪器代用品 P1(m)
[六、①] P1(d)
[六、②]



②信度。
将本次 A 卷试题按自然题号分成两组，由表 7-2 中取出各题总分（见
表 7-6），再根据各题总分计算出求信度的有关数据见（表 7-7）。
表 7-6 物理实验能力测量 A 卷各题总分一览


X
组题号一三五① 五③ 六② 八 总分 24.2 22.3 2.4 1.2 2.7 51.1 Y
组题号二四五② 六① 七九 总分 8.3 47.9 6.5 4.5 54.1 47.1

表 7-7 计算物理实验能力测量 A 卷相关系数 rxy 数据


项目 Σ Xi （Σ Xi ） 2 Σ Xi2 Σ Yi （Σ Yi ） 2 Σ Xi2 Σ XiYi 数据 103.9 10795 3708.6 168.4 28358 7571.0 3842.9




相关系数为：

rxy ?


N ? X i Yi ? ? Xi ? Yi

[N ? X i

? (? X i ) ][ N? Yi

? (? Yi ) ]

2 2 2 2
? 52×3842.9 ? 103.9×168.4
(52×3708.6 ? 10795)(52×7571.0 ? 28358)
? 0.71
则本次 A 卷的信度为：
2r

r = xy
1 + rxy

≈0.83

r 值表明，本次物理实验能力的测试可以接受。
3．标准 AL 值
从表 7-3 可计算本次 A 卷测试中能力等级平均值：
52
? AL i
AL ? i ??1
N
? 472.6 ? 9.1
52
由AL和表7 - 3可算出本次测试的标准差：

N
? (AL i ? AL)

SAL ?

2

i?1
N
116

? ? 1.49
52
由SAL 值和AL值，以及表7 - 3中每个人的AL值，用下式求出每个人



的标准 AL 值：


ZAL


? AL i ? AL S

AL
表 7-8 汇总了计算 SAL 的数据及本次参试学生的标准能力等级。为下
面讨论的方便，表 7-8 里对表 7-3 中相同的 AL 取出不同的精确值。
表 7-8 物理实验能力测量 A 卷 ZAL 及 SAL 计算数据一览


考号性别 AL AL ALi- AL （ ALi- AL ） 2 SAL ZAL 01
02
03
04
05
06
07
08
09
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23 女
男
女
女
男
男
女
男
女
男
女
男
男
男
男
男
男
男
男
男
男
女
男 8.22
13.3
7.71
9.28
9.34
7.60
9.2
9.44
8.63
8.64
7.58
9.32
12.63
11.2
10.10
12.0
10.5
10.9
11.4
10.6
12.62
9.0
8.6 9.1
9.1
9.1
9.1
9.1
9.1
9.1
9.1
9.1
9.1
9.1
9.1
9.1
9.1
9.1
9.1
9.1
9.1
9.1
9.1
9.1
9.1
9.1 -0.88
4.2
-1.39
0.18
0.24
-1.50
0.1
0.34
-0.47
-0.46
-1.52
0.22
3.53
2.1
1.0
2.9
1.4
1.8
2.3
1.5
3.52
-0.1
-0.5 0.77
17.64
1.39
0.03
0.06
2.25
0.01
0.12
0.22
0.21
2.31
0.05
12.46
4.41
1.00
8.41
1.96
3.24
5.29
2.25
12.39
0.01
0.25 1.49
1.49
1.49
1.49
1.49
1.49
1.49
1.49
1.49
1.49
1.49
1.49
1.49
1.49
1.49
1.49
1.49
1.49
1.49
1.49
1.49
1.49
1.49 -0.59
2.82
-0.93
0.12
0.16
-1.01
0.07
0.23
-0.32
-0.31
-1.02
0.15
2.37
1.41
0.67
1.95
0.94
1.21
1.54
1.01
2.36
-0.07
-0.34

续表


考号性别 AL AL ALi-AL (ALi-AL )2 SAL ZAL 24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52 男
男
男
女
女
女
男
男
男
女
女
女
女
女
女
女
女
女
男
女
男
男
女
女
男
女
女
女
男 8.0
8.9
8.26
9.39
10.0
9.1
9.41
9.5
7.82
8.11
7.78
7.33
8.82
9.33
7.1
7.38
9.6
8.19
8.83
9.26
7.27
9.8
7.40
8.29
7.69
7.31
6.9
10.15
8.13 9.1
9.1
9.1
9.1
9.1
9.1
9.1
9.1
9.1
9.1
9.1
9.1
9.1
9.1
9.1
9.1
9.1
9.1
9.1
9.1
9.1
9.1
9.1
9.1
9.1
9.1
9.1
9.1
9.1 -1.1
-0.2
-0.84
0.29
0.9
0
0.31
0.4
-1.28
-0.99
-1.32
-1.77
-0.28
0.23
-2.0
-1.72
0.5
-0.91
-0.27
0.16
-1.83
0.7
-1.70
-0.81
-1.41
-1.79
-2.2
1.05
-0.97 1.21
0.04
0.71
0.08
0.81
0
0.10
0.16
1.64
1.98
1.74
3.13
0.08
0.05
4.00
2.96
0.25
0.83
0.07
0.03
3.35
0.49
2.89
0.66
1.99
3.20
4.84
1.10
0.94 1.49
1.49
1.49
1.49
1.49
1.49
1.49
1.49
1.49
1.49
1.49
1.49
1.49
1.49
1.49
1.49
1.49
1.49
1.49
1.49
1.49
1.49
1.49
1.49
1.49
1.49
1.49
1.49
1.49 -0.74
-0.13
-0.56
0.19
0.60
0
0.21
0.27
-0.86
-0.66
-0.89
-1.19
-0.19
0.15
-1.34
-1.15
0.34
-0.61
-0.18
0.11
-1.23
0.47
-1.14
-0.54
-0.95
-1.20
-1.48
0.70
-0.65



三 几点讨论
限于篇幅，仅据以上资料做以下几点讨论。
1．从学生应试现场看教学中实验能力培养 在施用能力完成任务的过程中，试探性施用是正常的。然而，在本次
A 卷第一、四、九题的测试中，发现学生表现出的迟疑、犹豫、反复，已 不属于正常的试探性施用。学生常常不是想好再试（有目的地试用），而 是不想就干，边干边想，一想又改，从而使他们不能通过少数几次试用， 就较快地走上解决问题的正确道路。即使在第四题，已给出明确的操作步 骤，仍有相当多学生不是全读懂再做，而是看一点做一点，边看边做，都

快做完了，发现不对再返回题看全步骤，再做再改。这种情况给我们一个 提示。在日常教学中培养学生的操作能力，应让学生理解并养成好的习惯： 在具体操作之前需要有相对整体的观察、阅读、理解、计划，想出需要试 探性操作的地方。而且，还应要求学生在日常生活中注意进行自我训练， 如先从全文到完整段落，再到局部详细地阅读说明书，然后再进行仪器操 作。
　　在卷面做答中，很多学生对第二题、第八题一挥而就，结果失分甚多。 例如，学生答第二题时，只将表的主要格局列出，一填数据就完事。对表 内每项的细节处理，既不知规范要求，更无遵循规范的习惯。很多学生不 知道表头栏内的物理量应写出代号；在同一表中，单位有时写在数据后面， 有时写在表头上，有时画括号，有时不画括号，有时用字母写单位，有时 用汉字写单位；还很少有人有剔除粗差的意识等等。在答第八题时，则照 搬课本上测金属块密度的实验步骤，不考虑题设的具体情况。
　　学生以上的这些表现，说明在教学中培养实验能力时，不重视讲清解 决某类问题的规范要求，学生也不重视规范。造成这种现象的原因，从根 源上说，恐怕与将实验能力等同于操作能力的理解有关。关于物理实验能 力的内涵，形象地说，是以操作为基础，以思维为链条的，因此不能忽略 实验能力中的任何思维成分。这种思维成分的重要表现，就是与各种实验 问题相关的不同规范要求。对物理实验能力中思维与操作各自的内涵，请 参看《物理教学论》①的有关内容。
2．对学生个人情况进行微观分析
①确定个人在群体中的位置。
根据 ZAL 值，可以知道个人在群体中的名次，以及在其后面还有多少
人。不过，由于本次 A 卷的 AL 分布是较明显的负偏态分布，按下述方法估 计的结果可能会略有误差。
对正 ZAL 值，例如对 20 号考生，ZAL=1.01，查书后附录Ⅲ，取较小部
分对应值 P（Z＞1.01），得出大于 1.01 的几率为 15.62％，则第 20 号考 生的名次近似为
NP（Z＞1.01）=52×0.1562≈8（名）
若取较大部分对应值 P（Z＜1.01），表示在他后面的人的几率是
84.38%，具体人数为： NP（Z＞1.01）=52×0.8438≈44（人）
对负 ZAL 值，如第 03 号考生，ZAL=-0.93。查表取较大部分对应值 P（Z
＞-0.93），得出在其前面的人的几率为 82.38%，则第 03 号考生名次： NP（Z＞-0.93）=52×0.8238≈43（名）
若取较小部分对应值 P（Z＞-0.93），表示 17.62%的人可能在其后面，




① 阎金铎、段金梅、续佩君、霍立林：物理教学论，江苏教育出版社 1991 年版，第 139—140 页。

具体人数为
NP（Z＜-0.93）=52×0.1762≈9（人）
　　经查核表 7－8，可知第 20 号考生确为第 8 名，其后有 44 人；而第 03 号考生实为第 42 名，后面尚有 10 个人。
②分析一个考生物理实验能力中的薄弱层次。
　　即使获 A 卷第一名的学生，在物理实验能力的不同层次也不都一样 强。分析自己在某种能力的不同层次是否均衡发展，可以有针对性地加强 薄弱层次的能力培养。
　　比较简单和有效的方法，是对照被测群体的各项平均指标进行个体分 析。分析时，不必注意微小的差异。微小的差异，比如某人的答卷次数比 参试群体的平均答卷次数高一次两次，说明不了什么问题。分析的重点， 是在单题对照的基础上，注重参考与其同类的题在整体上与平均指标的差 距。如果同类题中的每一题，分数都比相应的群体平均分低，说明该学生 在这类题所代表的能力层次比群体的平均水平低。进而，在所有不同类的 题都进行了上述这种比较对照后，就可以找出与平均水平相差最大、次大 的那几类题，找出与其相应的能力层次，它们就是该个体物理能力中较薄 弱的层次。
　　例如，本次 A 卷可将第一、四、九题归成操作类，第三、五、六、八 题归成创造类，第二、四题归成规范类。当然，取不同的标准，也可以做 另外的划分，如将第二题与第八题分为设计类，第五、六题归成应变类。 总之，对 A 卷试题的分类不是固定的，可以从不同的角度，不同的侧面进 行不同的分类，也可以对具体个体选择比较符合其实际情况的分类。
　　为什么不能像知识试卷那样，根据各题的不同丢分情况，简单地判断 出知识的薄弱环节呢？主要原因是，A 卷各题一般没有予定的满分，从而 就没有判断丢多少分的标准。正是为了寻找可供对照的标准，才给出参试
群体的平均指标。而且，A 卷各题的单位分值 n0 不同，非固定计分点的个
数不同；得分多，已不能反映该题所检测层次的能力就强。
　　下面以 06 号和 08 号考生为例，说明如何用上述方法分析他们的具体 情况。
　　两考生的测试情况可从表 7－1 与表 7－2 中取出，为方便对照，重列 为表 7－9。考生所在群体本次 A 卷测试的各项平均指标，也可从表 7－1 与表 7－2 中算出，列入表 7－10。将每个人的情况分别与平均指标相比，
综合使用上面提到的几种归类，不难得出以下结论。 第 06 号考生：
　　和平均水平比较——因能力施用次数少导致答卷速度慢；创造性、应 变性高于平均水平；操作能力低于一般水平；规范操作也较差。
　　自身各层次能力相比——操作能力是该生的薄弱环节，创造性思维能 力比操作能力强得较多。
　　
对该生特点估计——好动脑，懒动手，平时学习欠细致。
表 7-9 两考生物理实验能力 A 卷测试情况一览
w



考

号
性

别时 间次 数速 度
题 号质 量
AL
ZAL t N V 一二三四五① 五② 五③ 六① 六② 七八九 M 06
08 男
男 95
105 62
78 0.65
0.74 0.2
0.6 0
0.3 0.2
0.7 0.6
1.4 0.2
0.2 0.2
-0.2 0.4
-0.1 0.2
-0.2 0.1
-0.2 0.5
2.0 1.0
0.8 0.4
0.7 4.0
6.0 7.6
9.4 -1.01
0.23



表 7-10 物理实验能力测量 A 卷测试结果的平均指标（参试 52 人）

答卷
分类 时间

能力施 答卷
用次数 速度

题 号 答卷 质量
AL

t N V 一 二 三 四 五① 五② 五③ 六① 六② 七 八 九 M
总量平 4964 3660 0.74 24.2 8.3 22.3 47.9 2.4 6.5 1.2 4.5 2.7 54.1 51.1 47.1 272.3
均值 95.46 70.38 0.74 0.47 0.16 0.43 0.92 0.05 0.13 0.02 0.09 0.05 1.04 0.98 0.91 5.24



9.1





第 08 号考生：
　　和平均水平比较——N 值与 t 值都高于平均指标，但 V 值却相同，说 明其他相关能力（如阅读能力、理解能力、书写能力等）可能稍差；操作 能力稍高于平均水平；规范性也较好；创造性和应变性差得较多。
自身各层次能力相比——创造性、灵活性是较突出的薄弱环节。 对该生特点估计——学习细致认真，踏实，但脑子反应较慢。
3．物理实验能力水平的性别分化 物理实验能力水平会有一点性别分化，原在预料之中，因为生活中的
经验与教学中的观察印象，总是男生的动手能力强一些。然而，考虑到物 理实验能力不只是动手能力，所以这种分化亦不应很大。但是，本次测试 的结果却与这种分析和预料相差甚远，物理实验能力的性别分化比估计的 大得多：从表 7－4 可看出，AL 值大于 10.5 级的学生共 9 人，竟均为男生， 约占应试男生 27 人的 33%。进一步的分析可以发现更有意义的问题。
　　如果观察一下 AL 值的低段，并没有呈现合乎高段逻辑的结果——低段 应全是女生。在小于 8.4 级的分布中，除最后的一个 0.5 间隔外，大部分 分段中男生也还占有相当比例：从 8.4 到 7.0 级的段落中共有 20 名学生；
男 7 人占该段总人数 35%，占男生总人数的 26%；女 13 人，占该段总人数
65%，占女生总人数的 52%。综合物理实验能力 AL 高段与低段的性别分布 情况，比较合理的结论应该是：物理实验能力的性别差异，只具有生理性 的自然取向，并不具有生理性的必然归属。如果此结论成立，那么，提高 女生的物理实验能力是完全可能的。如果此结论不成立，即女性的实验能

力，或物理实验能力必然要差，那就应该尊重事实，扬长避短地去培养男、 女生的不同能力。当然，这完全是一个需要继续研究的问题，但从本次测 试结果来看，偏向肯定前一结论。
　　如果对男生和女生的本次 AL 值分别进行统计，分别绘制他们在本次 A 卷测试中各自的 AL 分布曲线，可得到一个有趣的性别分布曲线（图 7－
13）。
■
　　图 7－13 表明，女生曲线虽已完全不是负偏态分布，但对图 7-12 所示 的整体负偏分布却起了决定作用。对图 7-13 进行具体分析可知：一方面， 男生的 AL 值分布较广，故曲线相对平滑，跳跃间隔较宽；女生的 AL 值分 布密集，故曲线相对尖锐，跳跃间隔较窄。另一方面，随 AL 值的变化，男 生人数变化的幅度较女生小得多，男生曲线的跳跃幅度小，女生曲线的跳 跃幅度大。AL 值分布范围的差异比较容易解释，它表现了生理性的自然取 向。如何解释男女生随 AL 值变化而表现出的人数变化幅度差异呢？
　　注意到男女生的人数原是基本相当，又都是在同一个教学环境下学习 的，参加本次测试的外部条件亦相同。那么，造成这一差异的原因理应属 于内在因素。再注意到内在因素主要是生理的、心理的、健康的，将健康 因素暂放一边。生理因素可作为群体划分，在一个群体内其影响应表现有 共同趋势；而心理因素则多因个体而异，人和人之间相差很大。
　　那么，男生曲线的 AL 分布广，随 AL 变化的人数变化幅度小，这种整 体的平稳偏向说明，在目前的物理实验能力的培养中，对男生而言，生理 因素的影响大于心理因素。与男生相反，女生曲线整体上表现出的不平衡， 说明在目前的物理教学中，影响女生物理实验能力发展的是一些心理因 素。由于个人的随机的原因形成对物理实验的兴趣、动机、重视程度、毅 力等心理因素的强弱分化，进而造成女生人数相对集中在几个 AL 值段。
　　现在，将这一分析和前面讨论中所谈到的倾向性结论——物理实验能 力的性别差异，只具有生理性的自然取向，并不具有生理性的必然归属—
—联系起来，可以推出教学中提高女生物理实验能力的基本途径，乃是抓 住心理导向。这一结论对物理教学实验，具有确切的方法论意义。
　　为了进一步分析女生物理实验能力水平较男生低的具体原因，以对教 学实际提出较为具体的建议，可分别统计本次 A 卷中男生和女生的能力施 用次数与参试时间，分别统计各题的得分情况（表 7－11）。
表 7-11 物理实验能力测量 A 卷指标的性别分类统计


数 据 分类
项 目总 分平 均 值 男（ 27 人）女（ 25 人）男生女生答卷时间
t （分）
能力施用次数 N （次）
第一题
第二题
第三题
第四题
第五①题
第五②题
第五③题
第六①题
第六②题
第七题
第八题
第九题 2417


1945


13.8
4.3
12.0
24.9
1.6
3.0
0.5
3.4
1.7
29.0
26.8
26.2 2547


1715


10.4
4.0
10.3
23.0
0.8
3.5
0.7
1.1
1.0
25.1
24.3
20.9 89.5


72.0


0.511
0.159
0.444
0.922
0.059
0.111
0.019
0.126
0.063
1.074
0.992
0.970 101.9


68.6


0.416
0.160
0.412
0.92O
0.032
0.140
0.028
0.044
0.044
1.004
0.972
0.836



从表 7-11 看出，女生的能力施用次数平均每人比男生少 3.4 次，而所
费的时间却平均比男生多 12.4 分。据该表数据可算出男生的答卷速度的平 均值应是 0.80 次/分，而女生为 0.67 次/分。速度的差距不会由于阅读和 书写引起，主要由物理实验能力中的思维成分与操作成分（单独或同时） 引起。
　　继续分析表 7-11，可知女生与男生间答卷速度差距的主要原因在哪 里。先看操作类题目。从 A 卷第四题看，男女生的平均分基本一样，这表 明在给出明确操作步骤的条件下，男女生的答卷速度差距不大。第一题， 女生平均较男生低 0.095，第九题低 0.134。这两个数据说明，女生在学习 过的实验操作方面，要比生活中实用性工具操作方面较男生的差距为小。 再来分析创造、应变类的题目。第五题中，第①小题女生得分较男生少， 但第②、③题却比男生多；整体的总分也要高于男生。第六题中，女生每 题都较男生为低。这两大题的区别，就内容而言，第六题更偏向于以日常 生活观察和体验为基础。将这一点与上面第一、九题的分析结合起来，说 明女生在物理实验能力方面表现出的差距，主体原因在于对生活中与物理 有关的观察、操作、创造等活动不感兴趣；而不是在泛义的操作与创造能 力上与男生有差距，亦不是在物理实验能力的其他方面有多大差距（从第 二题看，女生在规范性上高于男生）。这恐怕正反映了性别对物理实验能 力发展的自然取向作用所具有的一种重要表现形式，也提示教师应重视结 合生活中物理现象进行物理教学，应重视要求学生在生活中运用物理知
　　
识、培养物理兴趣。

第八章物理归纳能力 的实际测试


　　本章用等价排除法检测物理归纳能力的实例，是 1995 年 4 月在北京海 淀区一所一般学校高一（2）班施测的。测量前向该班物理教师提供了：物 理归纳能力 A 卷及与其配套的 K 卷试题各一套。实际测试中，K 卷试题又 经任课教师针对班级实际情况做了修改。
　　A 卷检测采用定量计时法，以学生自己记录的答卷时间计算答卷速 度。
　　本章命题针对高一年级学生。命题思考中所涉及的一些概念，请参阅 本书第四章第三节与第四章第五节中的有关内容。
　　为了避免与前两章的讨论角度重复，本章基本上不再进行分析式的讨 论。
　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第一节 试题与命题


一 A 卷试题
　　本次 A 卷测试时，教师需备有一些平面直角坐标纸，以备学生解答本 卷最后一题时索用。学生正式答卷前，教师须向学生讲清能力答卷与知识 答卷的区别，强调要充分发挥出自己的能力，并详细讲解答卷注意事项。 学生自带计算器。
　　





答卷注意事项：

物理归纳能力的测量（能力卷） 学校 班级 姓名
性别 考号 答卷用时间

1．要使答卷最大限度地体现你的分析归纳能力。
2．先整题审题，看清全题的要求以后再逐小题（逐步）作答。
3．语言表述力求明确、清楚。
4．用钢笔或圆珠笔在附纸作答，标清题号，不抄题。
5．答卷完成后注意填写答卷所用时间。 一、船先停在船台上，后来下到水里漂在那儿；人原先坐在游泳池边
沿上，随后站到水里；一只鸭在塘边站了一会儿，又浮到池塘水面上呆着； 树上的一个鸟巢，被风刮落在水上??
①写出几个类似的例子，然后尽可能多地找出这些现象之间的相同
点。
②写出你根据这些相同点所能归纳出的所有一般性结论。例如由相同
点：陆上的质量和水中的质量都一样，得出：物体入水前后，质量不发生 变化。
　　③审查你得出的一般性结论。在审查时又觉得怀疑的结论，后面用[？] 标明，也可在中括号内注明理由；对审查觉得不对的结论，在后面所加括 号内写出一个反例。
　　二、用凸透镜在阳光下可点燃一根火柴，又用它点燃一堆干枝。试分 析这一过程中都涉及到哪些相关的物理量？从这一实际过程你能归纳出几 个一般性结论？写出你想到的一切相关物理量和归纳出的所有一般性结
论。在你认为需要再进行验证才能确定其是否成立的归纳结论后面画出
[？]。
三、想想你学过的物理规律（如下面一些定律），尽量多地说出：物
理规律都有什么特征？再根据相关的特征尽可能多地做出归纳推理。
胡克定律：在弹性限度以内，弹簧的伸长与所受的拉力成正比（F=kx）。 部分电路欧姆定律：在直流电路中，通过导体的电流和加在导体两端
的电压成正比，和导体的电阻成反比（I=U/R）。
玻-玛定律：一定质量的气体，在温度不变的情况下，压强和体积成反

比（P1V1=P2V2）。
四、在下述各题中，尽量多地找出能表明题中各项内容相同特征的那
些物理词汇。再从中找出相关的相同特征，做出尽量多的归纳推理。例如 第⑤小题：由相同特征：都内含多个物理量，均采用比的数字形式；归纳 出：多个变化物理量中有不变的比值，常反映物质本身的属性。
①小鸟被箭射中；落下的石块把沙滩砸成坑后静止。
　　②太阳系在银河系中转动；电视屏上满是尘埃；指南针的北极向地球 磁场的南极偏转。
③摩擦生热；举起杠铃；急刹车。
④汽油、氢气、食油。
⑤比热、密度、电阻率。
　　（附参考知识。电阻率：材料不同，其导电能力不同，如铜比铁的导 电能力强，银比铜的导电能力更强。描述不同材料导电能力强弱的物理量 是电阻率，它定义为：长度为 1m，横截面积为 1mm2 的导体的电阻，称为该 种导体材料的电阻率。电阻率是导体本身属性，一般情况下，材料不同， 电阻率亦不同）
　　五、用三种不同材料分别做成体积相同的三个小球，陆续放进一个盛 满水的透明水槽的中间。放手后发现：
　　A 球很快上升到几乎全部露出水面，一会儿又慢慢下沉了相当一部 分，然后漂浮不动了。
　　B 球和 A 球最初一样，可后来 B 球下沉到刚好全部浸没水中。用手触 之，发现推它到哪儿，它就停在那儿不动。
C 球最初也和 A 球一样，但 C 球很快就一直沉到水底。 将三球取出后，发现它们的体积没有明显变化。 请写出你由此实验现象归纳出的所有结论，并在其中你认为一定正确
的结论后面画出[√]。
六、海绵厚垫可以使撑杆跳高运动员从 4 米多高的标杆处落下而不受 伤。从生活中举 1—2 个类似实例，然后在分析这几个例子的基础上再得出
一些一般性结论。写出例子与分析过程，然后再写出一般性结论。 七、假设通过实验分别获得以下两个规律： 当环境温度、通风条件、蒸发面积都相同时，水的蒸发速度与水温的
关系为 v=f1（t）。
　　当环境温度、通风条件、水温都相同时，水的蒸发速度与蒸发面积的 关系为 v=f2（s）。
试表述在环境温度与通风条件都恒定时的蒸发规律。 八、下面是某物体运动过程中测出的位移 s 和时间 t 的数据记录，试
根据该记录找出 s 随 t 变化的规律（若需用辅助用品，请用字条向教师索 取）。写出你确定 s 与 t 变化规律的理由或寻找过程，并对该物体运动过

程中的规律性用语言加以归纳表述。


物体运动
起止点所测
物理量测量次数 1 2 3 4 5 A — B
(v0=O) 时间 t(s) 0.55 1.09 1.67 2.23 2.74 位移 s(m) 0.2511 0.5052 0.7493 1.0014 1.2547 B — A
(v0=O) 时间 t(s) 0.89 1.24 1.52 1.76 1.97 位移 s(m) 0.2545 0.5009 O.7450 1.0036 1.2549



二 K 卷试题
物理归纳能力的测量（知识卷） 学校 班级 姓名
一、用线段联接所有直接相关的概念： 透镜
比热 形变
　　　密度 摩擦生热 阻力作功 刹车 吸水 合力为零
聚焦 物质 燃点 透光量 静止
二、解释名词：
1．悬浮 2．势能 3．动量定理 三、从括号内选词填空（可不用或重复使用同一个词）
　　（①物体②液体③气体④流体⑤形变⑥吸引⑦碰撞⑧冲量⑨冲力⑩平 均冲力(11)上浮(12)下沉(13)漂浮(14)悬浮(15)压强(16)液体内部压强 (17)势能(18)动能(19)浮力(20)重力(21)支持力(22)平衡力(23)质量(24) 体积(25)颜色(26)密度(27)燃点(28)比热(29)吸水率(30)作用时间(31)阻 力作功(32)克服阻力做功(33)增加(34)减少(35)二(36)三(37)正(38)负）
　　1．举重是重力做 功，势能 。被举物若突然掉下， 将变动能。若 落地弹起，其过程是一 过程，由于 太短而造成 太大，使水泥地面损 坏。若落在软垫上，重物最后静止时动能被 消耗，此时的阻力实际是软 垫由于 而产生的弹力。若落在水中，重物一直下沉是由于 小于 ，最 后它沉到水底时受 个力，分别为 。
　　2．海绵、木头、煤油的 不同。用这三种材料做成的物体，浸没水中 都会 ，因为此时各自的 大于 ，从而使它们最终 在水面，此时 等
于 。其实，把这三个物体放在任何 中都受到浮力。但 中的浮力是由 物体上下表面受到的 差产生的，而液体内部的压强又是由自身 形成

的； 中的浮力与压强是由分子的 产生的。 四、填空
　　1．用适当的词表述下列现象中能量是如何转化的。双手相互摩擦感觉 暖和是 转化为 。弹弓能将石子射出是 转化为 。树上的苹果落下 来越落越快是 转化为 。
　　2．匀速直线运动中 s 与 t 成 ，比例系数是 。初速为零的匀变速直 线运动中 s 与 t ，比例系数是 。
　　3．带电体之间的静电力有 力与 力，磁铁的两极间有 力与 力。 中性的两个非磁性物体间具有 ，它使物体在地球上具有 ，使 绕地球 转动。
　　4．函数的表示法有 法， 法与 法。y=f（x）中的 f 表示自变量间 的一种 ，如在 y=3x2 中，f 代表 。在 a=F/m 中，若对一个确定的物体 而言，该式表示因变量 a 可看作自变量 F 的 ，其 应为 m-1。
五、据单摆周期公式画出 L=f（T）的图象。（g 取 9.86m/s2，π取 3.14） 三 对 A 卷命题的基本思考 考虑到高一学生已学习了两年多的物理，命题基本可涉及到物理归纳
能力的各个层次。为了让学生充分发挥能力，除必要处外，应尽量以开底 形式命题。
　　第一题测试目的是通过寻找归纳对象的相同点，正确判断需归纳的内 容；以及检查对不完全归纳的结论是否具有正确的处理意识。测试的重点， 是根据日常的观察和生活经验的积累，进行不完全归纳，以及对不完全归 纳或然性的理解。学生使用的物理思维能力外显，一般有联想、分析、比 较、综合、抽象。本题中使用的抽象方法，其特点是和归纳的角度有关： 欲从不同角度对同一类对象进行归纳，如从质量、体积、运动状态、受力 分析等不同角度选用概念时，抽象掉的非本质因素会不尽相同。
　　题目给出的四个例子，均属一个物体的位置变化，因此中间要用一个 和时间序相关的词。之所以不采用“一只船停在船台上，另一只船（或另 一只同样的船）漂在水里”的表述形式，是不想涉及两个物体的状态对比。 用一个物体随时间变化的物理图景命题，主要考虑突出物理过程中的各种 因素是否发生变化（如质量、体积等本身因素，速度、加速度、能量等运 动状态参量，以及功、热量等过程参量），从而引导和暗示学生在分析物 理过程，寻找物理规律的时候，使用归纳方法。
　　寻找相同点是归纳推理的基础之一。第①小题给出较多的实例，是让 学生便于从中正确找出相同点以后再举例，避免只受某一题中的某一个特 点的影响就想去举例，否则将直接干扰第②小题的做答。第②小题给出一 个实例，只是为给学生开扩思路，降低难度。这是考虑到学生很不熟悉本 卷中的能力题型，最初答卷会有困难。若不是此情况，本小题的例子可以 不给。第③小题中只要求给出一个反例，不是为了省时间，而是从逻辑角
　　
度讲，欲否定一个一般性结论，只需一个反例即够。此外，由于对不完全 归纳结论要侧重强调其或然性，因此第③小题在体现“评价”的行为目标 时，采用让学生从怀疑和否定的角度去审查归纳结论。
　　第二题测试目的是通过寻找物理量之间的制约关系，正确判断需归纳 的内容，以及对简单枚举归纳是否有正确的处理意识。测试的重点是根据 物理实验与生活经验进行简单枚举归纳。学生解题中涉及的物理思维能力 外显，主要包括想象、分析、综合、抽象。由于本题所示的实验过程并不 让学生实际完成，从而使本题中的想象运用，具有以生活经验和物理实验 表象为基础的特点。
　　本题选择凸透镜在阳光下聚焦的实例，一是考虑它易于和学生的生活 经验结合，基本满足命题双向细目表（表 8－4）的要求；二是考虑该过程 涉及的物理量较多，它包括阳光的强度，聚焦的时间，凸透镜的孔径与焦 距，火柴与枯枝的不同燃点，火柴杆的长度，枯枝的点燃时间等诸多物理 量，便于学生从较广泛的角度做不同的归纳。
　　第三题和第四题的测试目的是一个，要测试在较广泛的范围内如何正 确地找出归纳内容。第三题的测试重点是根据物理规律的相同点进行归 纳，第四题的重点则放在物理现象、过程与物理概念。这两题合起来基本 概括了学生在学习物理过程中常遇到的，需要进行归纳的情况。学生使用 的物理思维能力外显，主要涉及到联想、分析与比较。
　　第三题的内容比第四题抽象，虽然给出了三个具体规律，但并不是要 求学生仅从这三个规律中寻找相同点，而是以其为例去寻找物理规律的相 同特征，所以学生联想到的也都是抽象内容。但是第三题的难度也正因此 而较第四题小一些，因为抽象会使某些共性的东西更明显，更容易寻找。 另外，物理规律在条件、结论、因果关系、解析表达式等方面与几何定理 的相似，也使物理规律的共同特征，较物理概念、物理现象与物理过程的 共同特征更容易寻找。该题作为规律实例给出的三个例子，暗示了三种不 同的情况，帮助学生在寻找物理规律的共同特征时克服盲目性：胡克定律 强调物理量的因果关系，欧姆定律是多变量研究的典型，玻 -玛定律强调的 是物理量相互间的依赖与制约，而且给出了单变量研究的具体结论。
　　第四题的第①、②小题均属于物理现象，一题偏重能量，一题偏于重 力；第③小题属于物理过程；第④、⑤小题属于概念范畴，其中一题是从 实物直接抽象得出的概念，另一题是从概念再抽象而得出的多重抽象概 念。为了降低该题难度，选择了集中反映物质属性的三个抽象度不高的概 念。第四题是本次 A 卷中难度较大的题目之一。其难主要来自三处。首先 是相同点的寻找。和第一题不同，本题是从实际不同的事物中找出高于事 物本身层次的相同点，这样就使寻找的难度增加很多。其次在于确定归纳 的内容。归纳的内容实际是所找相同点之间的共性联系。在第一、二题中， 这种共性联系比较明显。如第一题中，不同物体在陆上，在水中，先在陆
　　
而入水（时间差）以及物体都有质量等等，是四个相同之处；而入水前后 的质量不变中的“不变”，则是这四个相同点之间的共性。此共性较明显。 又如第二题，阳光、时间、燃点，是该过程中相关的三个量；阳光强、时 间长、材料燃点高，是用凸透镜在太阳下易于点燃某物的共性条件。此共 性条件在该物理过程中，也较明显。相形之下，本题各不同物理图景之相 同点间的共性关系，并不那么明确。这一点，对学生来说可能是最大的难 点。第三个难，是在第④、⑤两题中，学生非常容易将归纳混淆于概括， 比如，只据一个相同点就做出判断；或没能找出一般性结论所要求的条件， 就将某相同点像属性一样直接扩展到同类事物；如此，都极容易形成概括。 例如在第④小题中答出：“它们都是流体”；在第⑤小题中答出“物理常 数都有单位”。前者是正确的概括，后者是错误的概括，然而无论哪个， 都不是归纳。考虑到以上讨论的一些问题，为了降低难度，命题时对较难 的第⑤小题给出了一个实例。
　　此外，根据第六章第二节对物理观察能力测量 A 卷第四题的命题分析 中已指出的原因，本卷第四题第⑤小题将高一学生未学习过的电阻率概 念，附在该题后面，而不在 K 卷中涉及。
　　第五题的测试目的，是通过寻找物理实验现象的特点和共同点，正确 归纳出物理实验的结论，以及检查对完全归纳结论的处理意识。测试的重 点是物理实验中的完全归纳。学生使用的物理思维能力外显，主要涉及到 想象、比较、分析与综合。本题中的想象与第二题不同，是以物理实验的 表象与有关的物理概念规律为基础。由于在削弱生活经验所起作用的同 时，又没将知识相对集中在流体静力学的范围，使本题中的想象对物理知 识好的学生要相对容易一些。而第二题中的想象则对具有观察习惯、杂闻 博览的学生来说相对容易一些。
　　据本题实验现象做出的归纳，并不一定是完全归纳。例如当归纳为下 述结论时，它只是从有限个具体事实做出的归纳：当物体吸入液体的重力 与物体本身的重力之合力小于物体所受浮力时，物体将上浮并最后呈漂浮 状态。由于很难穷尽归纳的对象，使物理学研究中完全归纳的情况较少见。 本题也不是在穷尽所有吸水材料这一层次上具有完全归纳的意义，而只是 在下述两个层次上才具有完全归纳的意义：一是仅涉及到三种材料或三个 物体的归纳；另一个是涉及到漂浮、悬浮、沉底三种运动状态或涉及上浮、 悬浮、下沉三种运动过程的归纳。前者穷尽了本题的运动主体，后者穷尽 了物体浸没液体后的运动情况。例如，三种材料都是吸水材料，是属于前 一类的完全归纳。浸没水中的非溶性吸水材料，吸水后或是上浮，或是下 沉，或是悬浮，是属于后一类的完全归纳。由于本题含有完全归纳与其他 类归纳推理，因此在题目的表述中，用“一定正确”的字样来体现命题双 向细目表中对完全归纳的“评价”行为目标。
在题目的表述中，还给出了三个小球体积相同的条件，这主要是为了

通过减少可变因素来降低题目的难度。对三个小球上升到水面以后的运 动，题目采用不同的语言描述，如“一会又慢慢下沉”、“随后很快就” 等等，其目的是暗示吸水过程的存在与吸水速度的不同，以便于学生拓宽 归纳的内容，例如归纳出：不同的吸水材料可具有不同的吸水速度与吸水 量。
　　第六题的测试目的放在科学归纳，重点是对生活中的物理事实进行科 学归纳。学生使用的物理思维能力的外显，涉及到分析、联想、演绎。
　　由于物理教学中并不向学生讲解科学归纳，而且由于各种原因，教学 中引导学生进行科学归纳的范例也不是很多，因此，命题时在题目的表述 中写出“在分析这几个例子的基础上再得出一般性结论”。这样，就以解 题要求的形式，引导学生进行科学归纳。另外，本题所举实例是以Δt 延 长减小冲力，归纳的方向较窄，但是由个别上升到一般的内容点却并不仅 有一个，其分布为：被归纳的对象，运动员——物体，归纳结论成立的条 件，海绵—柔软体、弹性体；归纳结论本身，不受伤——完好、不受损坏 等等。由于归纳并不一定将三个内容同时上升到一般，所以得出的归纳推 理不是唯一的，故题目仍要求写出“一些”归纳结论。
　　第七题的测试目的，是对实验结论进行归纳的规范表述。和第三题比 较，本题侧重对多变量的已有结论进行进一步的归纳。涉及到的物理思维 能力外显主要是综合，此外还涉及一些数学上的知识和能力。
　　采用假设实验命题，主要是为回避对单变量结论进行综合过程中的具 体数学推证，回避日常教学中形成的下一误解：一个物理量与两个物理量 分别成正比，就与这两个物理量的乘积成正比。在假设实验中，不给出单 变量研究后的具体数学解析式，希望以此来暗示学生，不要将物理量之间 的关系都理解成“比”或“积”等简单形式；进而，启发学生对能否总用 “积”的运算综合两个单变量的实验结论产生质疑。采用学生熟悉的蒸发 作为多变量的载体，一是考虑学生对该图象都很熟悉，是小学、初中都重 复过的内容，将其引入新思路，易让学生较自然地把思维集中到多变量的 综合点去思考；二是从熟悉的内容中提出问题，有利于活跃学生的思维， 认识到学无止境。
　　第八题的测试目的与上题相同，但测试重点放在对数据的分析处理与 归纳。学生使用的能力外显，要涉及到物理实验能力中的数据处理方法， 物理思维能力中的分析、比较、综合，以及用数学解决物理问题能力中的 一些具体方法和某些技巧。
　　题设运动是一个往复运动，一往一复分别是匀速直线运动和匀加速直 线运动。这样命题的主要考虑，是在学生的知识范围内，增加测试重点处 的容量。本题是本卷中另一道难度较大的题。其难点，首先在于数据采用 了较严格的有效数字，从而使比例关系既不明确又不很准确，需要使用近 似方法得出比例关系。这样处理的目的，是考虑能力的实质是要完成实际
　　
任务，而不是只完成“半成品”式的习题任务。由于教学中很多教师习惯 使用整理得比较规整的数据（即所谓“半成品”），学生会对本题的数据 很不习惯。其次，难点在于匀加速运动中的平方正比关系，不易从数据表 中直观看出，须做精确的数学运算才能判断。题目之所以没有给出实验过 程图示，是因为从表格中的起止点一栏，已可以较容易地判断出往复运动。 题目中的“辅助用品”，主要指平面坐标纸或直尺。考虑到减少学生间的 相互启发，题目中要求学生在需要时要书面索取。对某些学生来说，用图 象法找规律要比用数据分析法找规律更为容易一些。题目最后要求归纳出 “物体运动过程中的规律性”，既暗示出该题实验的目的，又指出了本题 第一问（分析 s 随 t 变化规律）的目的。因此这一问的意义，使最后答案 不能够停留在数据自身的数学关系，还要涉及到运动的往复、初态、末态， 主要过程的运动性质，以及初末态与运动主过程之间的变化等等。这样， 命题将使水平高的学生的能力有了发挥的余地。

第二节 评定与测量结果


　　本节将讨论本次测试中 A 卷的评定标准与评定实例，以及本次 A 卷测 量的情况与评价。
一 关于 A 卷的评定
　　物理归纳能力的 A 卷评定较为简单。能力施用次数基本上和物理观察 能力 A 卷评定一样，可按各题计分点处的实际表现统计，个别不计的地方 将在具体题目的计分点处给予说明。在规定计分点处漏答，需计负分的计 负分，但不计能力施用次数。答卷时间即采用学生卷面上自填的时间。
　　本次 A 卷计分起点定为零，即 n0=0。这是因为就实际阅卷的结果看， 答卷质量 M 值的分布基本都在 10.0 以内，且没有负值。各题的单位分值 n0 与某些题的答案分述如下。
（1）第一题。 第①小题：对所举实例，计分点分布在每个例子的后半句，共三个基
本计分点，分别为表示或暗示时间性的词语，指出液体的词语，以及表示 静止状态的词语，各为 n0=0.1。在上述三处，所举例子缺漏一处或错误一 处，均计负分。在所答例子中，若物体为吸水材料，不计负分；但为速溶
性材料要计负分。对各实例间相同点的分析，每一个相同点的单位分值为
0.1，以物理、化学、数学中的科学概念判断其是否正确，决定计正分还是 计负分。对虽然是正确的相同点，但不属数理化范围的，可不计分。第
　　②小题：对答案中每一个完整的（即有结论的）归纳表述，计分点分 布在三部分：归纳对象、归纳结论与归纳结论成立的必要条件。各部分内 所含每个独立的成分（如诸多条件中的每个独立条件）是一个计分点：对
归纳对象及归纳结论，每个计分点 n0=0.1，对归纳条件，n0=0.2。
　　在归纳对象和归纳结论中，没使用一般性词汇进行表述的，计负分。 一般性词汇用错的：在归纳对象，要计负分；在归纳结论，只对那些按学 生水平本来可采用一般性词汇表述而未使用一般性词汇的，计负分。对非 此种情况，可不计分，既不计负分也不计正分。对归纳结论本身就属错误 的情况，也按此精神处理。这是因为，归纳推理的结论，其本身就是或然 性的；但在学生已熟悉的知识范围，又不应允许归纳错误。所谓“一般性 词汇”，这里是指相对被归纳内容原用的词汇来说，更具普遍意义的词汇。 在归纳的整体表述中，若出现概念前后不谐调的情况，每出现一次计
一次 n0-=-0.2。
　　例如答案为：固体与机油后来的状态都是合力为零与静止。计分如下： “固体”属一般性词汇，n0+=0.1，“机油”，非一般性词汇，n0-=-0.1； “后来的”属错误条件，n0-=-O.1（正确条件应为“在水中”或“在液体
中”）；“状态”为一般性名词，“合力为零”与“静止”为结论中两个 一般性词汇，三个共计 3n0+=0.3；但作为归纳对象的“状态”与作为归纳 结论的“合力为零”，属概念不谐调——状态）相应的结论是静止，静止

状态之因才是合力为零——计 n0-=-0.2；综合，该答案得分∑n0=0。
　　第③小题：只考虑学生在答案后括号内写出的内容。括号内的内容计 分点分布在每一个问号、每一个独立的理由，以及每一个反例，n0=0.2。 若括号前的归纳原本不正确，括号内画了问号，写出了反例，不管反例本
身正误，均分别计一次 n0+；对反例本身错误的，在错误点记一次 n0-=-O.1。
若括号前的归纳原本是正确的，括号内又画了问号，写了反例，均分别计 一次负分。
（2）第二题。 每一个相关的物理量为一个计分点，n0=O.1。若所答并无明显相关的
关系，计负分。相关与否的判断，以题设过程中各环节间的直接相关为标 准，即由直接相关的物理量再经演绎得出的物理量，不能算为直接相关。 另外，相关的非物理量不计分。每一个归纳结论，除下述指出的情况外， 均可参考第一题第②小题的计分标准处理：涉及到热量向空间散发，或不
可逆等问题的归纳，对归纳的结论及结论的成立条件，每个计分点 n0=0.2。
在相关量中提出能量、热能、热量、辐射的，每个可计 n0+=0.2。由于本题
属简单枚举归纳，每一个归纳结论都应划上[？]。因此，每一个[？]，计 一次 n0+，没有问号的，每个结论计一次 n0-，但不计能力运用次数，n0=0.2。
（3）第三题与第四题。 对相同特征，两题的计分方法均参考第一题第①小题的计分标准处
理。对归纳的计分，均参考第一题第②小题的计分标准处理。对将概括混 淆于归纳的情况，无论概括正确与否，一律不计分。这是考虑到在目前的 教学情况下，学生区分这两者困难较大而采取的临时措施，目的是避免出 现大量负分。
（4）第五题。 本题评阅时须首先注意分清学生的答案属完全归纳，还是不完全归
纳。凡涉及到三个小球，或三种材料共性，属于完全归纳。例如，三个小 球所受浮力均大于自身重力，三种材料的密度都小于水的密度，三种材料 都是吸水材料等等。除以下所指出的情况外，不管是完全归纳还是不完全 归纳与简单枚举归纳，计分点的分布与单位分值均参考第一题第②小题处 理：在归纳对象中所用一般性词汇为材料或物质；在归纳条件中指出了非 溶性、吸水性；在归纳结论中涉及到吸水率、吸水速度；上述情况下该计
分点单位分值 n0=0.2。
在正确的完全归纳后面画[√]的，n0+=0.2，未打[√]者，计负分。在
进行完全归纳时发生错误，无论有无[√]，均计 n0-=-O.2。在正确的非完
全归纳后面打[√]，计 n0+=0.2，不打者不计负分；在错误的非完全归纳后
面打[√]，计 n0-=-0.2。归纳的正确与错误可用正确的物理图象和规律对
学生卷面所答内容做出判断。
（5）第六题。

　　所举实例若不属于动量定理的应用，计一次 n0-=-0.2；若虽属于动量 定理应用，但不满足由Δt 变化而导致冲量变化的类型，计一次 n0-=-0.1。 但这两种情况均不计入能力施用次数。对属于该类型的实例，实例中的垫
物、物体及落到垫物上的效果，为三处计分点，n0=0.1。按垫物是否切实
可用，下落物体是否需设置垫物（如下落物为石子即不需垫物），以及有 无表述物体接触垫物后的效果的语言，决定计正分还是计负分。对需设置 垫物的物体，切实可用的垫物，正确描述效果的词语，计正分。
在实例的分析中，若分析的原因确属使下落物不受损伤的原因，分析
中每一步正确的分析环节，n = 0.1；明确指出由于Δt大导致平均冲力F
0
小的，在这两个环节各记一次 n0+=0.2。若分析的原因并不属于下落物体不
受损伤的原因，分析正确者不计分，分析错误者，在错误的每一个环节计 一次 n0-=-0.1。
　　对最后的归纳结论，仍参考第一题第②小题的计分办法处理。对概括 形式的答案，仍按第四题中的计分办法处理。
（6）第七题。
本题固定计分点 12 个，另有非固定计分点若干。
固定计分点共 1.5 分，分布在下述参考答案的横线处：在环境速度与
通风条件都确定的情况下，液体的蒸发温度和自身温度及蒸发面积有关，
其关系满足 v=f（t，s）。其中，单线处 n0=0.1，双线处 n0=0.2。计分点
处的语词可在不影响物理意义的情况下换用同义词，但对计分点漏答或错 答者要计负分。在“关系满足”一处，只要表述的意思基本一样，即可计 分。在解析式中，f 可换用其他字母，但不能用 f1，f2 或 f1f2 表示。若用 f1，f2 或 f1f2，或 f1（t）f2（s），以及用反映相应数学关系的语言进行
描述时，均计 n0-=-0.2。
　　非固定计分点主要分布在语言叙述方面。比上面给出答案增加的语 言，无物理性错误可不计分；有物理性错误，每一个计一次 n0-=-0.1。语 言的整体感觉过分繁琐冗长，另计一次 n0-=-0.1。语句顺序不影响逻辑结 论的，不计负分，能引起逻辑误解的，另计一次 n0-=-0.2。
（7）第八题。 本题计分点分布在数据处理方法本身、处理具体过程、与归纳结论三
部分。
数据处理方法本身：使用数字分析法，一次性计 n0+=-0.1；使用图象
法，一次性计 n0+=0.2；两种方法都用者，累积计分；只写出具体结论而无
法断定用什么方法分析数据者，此计分点不给分。无论怎样计分，都不统 计能力施用次数。
　　数据处理过程：用数字分析法，按考生得出规律的逻辑系统，对最后 正确结果有积极作用的比、比值或表示比例相等的等号，每有一个，计一
次 n0+。对最后获得正确结果没有起积极作用的，如在 A—B 的分析中取物
理量的相邻值作比而无法得出结论的，又如在 B—A 的分析中取 s/t 的等

等；每有一次，计一次 n0+。最后的正确结果应是：A—B，s 正比于 t；B
—A，s 正比于 t2。用估算法处理比值的，只要最后结论正确，增计 n0+=0.2。
用图象分析法，坐标系的单位是否均匀，n0=0.1；横轴与纵轴单位长度的
配合是否便于展示图象的形状，n0=0.2；坐标轴是否有标注，n0=0.1；以
上各项，均以肯定性的答案计正分。对经验曲线，描点不计分。曲线的基 本分值 n0=0.2：在 A—B 段，整体为直线者计正分，折线计负分；B—A 段， 光滑指数曲线记正分，逐点连线记负分。明确指出（包括“近似为”）正
比例图线、指数曲线，每个增计 n0+=0.2。在数据或图象分析中涉及到 A—
B 段的速度或 B—A 段的加速度，可不计分，因为其数值将放入下面的结论 表述中计分。
　　结论表述：对 s 随 t 变化的数据规律：A—B 段，物体的位移与时间成 正比；B—A 段，物体的位移与时间的平方成正比。上述计分点，错答与漏 答计负分。在 A—B 段，只答出位移随 t 的增加而增大，没有答出增加的倍
数亦相等的，只计 n0+=0.1。在 B—A 段也只如此做答则计负分 n0-=-0.2，
但若同时又指出“增加”比 A—B 要快者，计 n0+=0.1。对物体运动规律：
该物体做往复运动，自 A—B 速度为 0.45m/s 的匀速直线运动，自 B—A 为 初速为零的匀加速直线运动，加速度约为 O.65m/s2。上述标出的计分点， 错答与漏答计负分；语句、语序无物理性误解，不影响计分。运动速度与
加速度的值分别在 0.45±0.05 与 0.65±0.05 范围内均计正分 n0+=0.2；超
出此值之外，在计 0.2 的同时，增计 n0-=-0.1（不统计进能力施用次数）。
此外，在运动规律的表述中涉及下述内容的语句，按使用的物理概念为计 分点，n0=0.1，按概念使用是否正确决定计正分还是负分：物体从 A 点由 静止进入匀速直线运动的过程；从匀速直线运动到 B 静止的过程；以及返
回到 A 时由匀加速又变为静止的过程。不答这三个过程，不计分。
二 题目评定示例
第 07 号考生第四题第③小题：


解答 n0 得分评定 × 相同：克服摩擦力、重力作
√ 功，刹车也是克服摩擦力。机械
能变热×能，杠铃接受人体热能。
√ √ 归纳：三个都是物理过程，
　× √ (×) √ √ 都有人做功。做功要消耗能量。
[漏答：做功条件（×）]





0.1


0.1



（ 0.1 ）+2 （-0.1 ）
=-0.1

5 （ 0.1)+(-0.1)
+(-0.2)
=0.2








N4 ③=9
∑ n0=0.1
　　在此示例中：杠铃吸收人体热量，应忽略不计，但物理上没有错误， 故不计负分；它吸收的热量不是由机械能转变而来，故对“机械能变热能” 作相同点计负分。最后一个归纳，缺条件“克服阻力”，应记为（×）， 但不计入能力施用次数。按题设过程，也可认为不缺条件，则该结论应为
“能量改变”，即要按结论错误计负分。两种计分方法，∑n0 的值不变。
第 18 号考生第五题：
解 答 n0 得分评定最初三个小球都向上浮，说
　　　　　　× √ 明比水轻，小球的密度都比水的
　　　√(×) 密度小。后来有的漂着，有的悬 浮，有的沉底，只能因为吸了水，
　　　　　　√ √ 所以三种材料全是吸水性物质。
√(×) √ √
[√]吸水物质的沉浮要考虑
　√ × 吸水多少。[√]下沉的小球吸水 后整体变重，大于浮力，沉到
× × 水底的球总重力(包括吸的水)
√ 等于支持力与浮力的合力。
　　[漏答：对完全归纳的判断 (×)；归纳的条件(×)]

0.1

0.2





0.1
0.2



0.1
0.2



0.1

2(0.1)+(-0.1)
+(-0.2)
=-.1




(0.1)+2(0.2)
=0.5



(0.2)+2(0.1)
+2(-0.2)
=0


(0.2)+(0.1)
+(-0.1)
=0.2










N5=13





∑ n0=0.6



此示例中，除去解释归纳原因的文字，解答包含四个归纳。第一个归
纳是结论正确的完全归纳，故其后应有[√]，现漏答扣分。第三个归纳可 视为完全归纳（若条件为：这三种），也可视为不完全归纳（若条件为： 密度小于液体密度），无论哪种，均漏答条件，均属错误归纳。若认为不 缺条件，则结论应视为错误，计分结果不变：（O.2）＋（0.1）＋（-0.1）
+（-0.2）=0。第四个归纳是不完全归纳，其后不答[√]不计分。在得出第 一个归纳的理由分析中有知识性错误，由于不涉及所测能力，没有扣分。
第 14 号考生第八题：


解答 n0 得分 评定
√

从 A 到 B ， s 随 t 增大而增
√ × 大，但增加的倍数不等，如对 t ：
√
1.09/0.551.98 ，而 1.67/1.09
√ √
1.53 ， 2.23/1.671.34 ，对 s ：
√
0.5052/0.25112.01 ， 0.7493/
√ √
0.5052l.48 ， 1.0014/0.7493
1.34 。但取到 0.1 位， s 与 t 增加
√
的倍数又相等，分别是 2.0 ， 1.5 ，
1.3 ?? t 增加几倍， s 就增加几 倍，是近似的匀速运动（直线）。
√
B — A ，随 t 增加得比 A — B
√
快，但 s 增加的倍数近似了也不
×
相等， t:1.24/0.891.39 ， 1.52/
× ×
1.241.23 ， s:0.5009/0.2545
×
1.97 ， 0.7450/0.50091.49 ，∴
A — B 是非匀速运动。(×)
√ √
∴物体从 A — B 做匀速直线运
√
动， v 大约是 0.45 （取各段速度的
　　　　　　　　　　√ 平均数） v0=0 。从 B 回 A 是非
　× 匀速直线运动，有可能是匀加速
√
（ v0=0 ）。(×)
[漏答： B — A 段的数据规律 s?t2 ，（×）； B — A 段的运动规律 中 a 值，（×）。又：数字分析方法，
另加 0.1 。]







0.1












0.2


0.1












0.2






0.1


0.2







0.1

0.2




9(0.1)+(0.2)
+(-.1)
=1.0










2(0.1)+4(-0.1)
+(-0.2)
=-0.4


















(0.1)+2(0.2)
=0.5









(0.1)+(0.2)
+2(-0.2)
　=-0.1 (0.1)=0.1





























N8=23



∑ n0=1.1



该示例中，分析 A—B 段数据规律时所答“增加的倍数不等”，属典型
的能力试用过程中的错误，故虽在原计分标准中没明确计负分，按能力测 量的基本原则，此处仍计一次负分。在 B—A 段分析中的相应一句，因不违 背该段物理图象，不计负分；又因没指出正确的比例关系，也不计正分。
表 8－1 物理归纳能力测量 A 卷个人各题得分一览




题号
分数 一① 一② 一③ 二 三 四① 四② 四③ 四④ 四⑤ 五 六 七 八
考 号
01 1.3 0.6 0.4 0.3 0.6 0.3 -0.2 0 0.3 0.1 0.7 1.4 1.3 0.7
02 0.8 0.1 0.2 0.3 0.2 0.4 0.1 0.1 0.2 0 -0.2 1.0 1.2 1.0
03 1.0 -0.1 -0.3 -0.1 0.4 0.3 -0.1 0.1 0.4 0.2 -0.4 0.8 1.7 0.5
04 -0.1 -0.1 0.1 0.4 0.4 0.2 -0.2 0 0.2 0.1 0 0.7 1.1 0.2
05 0.4 0.4 0.2 0.2 0.8 0.3 0.2 -0.1 0.1 0 0.5 1.3 0.9 0.5
06 1.0 0 -0.2 0.5 0.6 0.6 0.3 0.2 0.3 0.1 -0.2 1.6 0.9 1.2
07 0.9 0.7 -0.1 0 0.6 0.4 -0.1 0.1 0.2 -0.1 0.3 1.2 1.0 2.4
08 1.1 -0.1 0.2 0.2 0.5 -0.2 -0.1 0.1 0.4 -0.2 0.8 1.2 1.2 0.7
09 1.7 0.8 0.2 0 0.8 0.4 0.3 0.1 0.3 -0.1 0.2 0.7 1.5 1.9
10 0.7 1.0 0 0.1 0.6 0.3 0.1 0.2 0 0.2 0.4 0.9 1.1 0.6
11 0.5 0.8 -0.1 0.1 0.7 0.1 0.2 -0.1 0.2 0.1 0.8 0.7 0.9 1.3
12 0.8 0.7 -0.3 0.4 0.2 0.6 -0.1 -0.1 0.1 0.2 -0.3 1.0 1.0 0.4
13 1.1 0.3 -0.2 0.3 0.8 0.4 0.2 -0.2 0.2 -0.1 0.1 1.6 1.4 0.1
14 1.1 -0.1 0.3 0.3 0.9 0.2 0.4 0 0.4 0.2 0.7 1.2 1.2 1.1
15 0.9 0.6 0.3 0.4 1.1 -0.1 0.1 0.1 -0.1 0.1 0.6 0.3 1.3 -0.1
16 0.6 -0.2 0.2 -0.1 -0.1 0.3 0.1 0.2 0.2 0.1 0.2 0.7 1.0 0.7
17 -0.2 0.5 0.1 0.2 0.5 -0.1 0.2 0.1 0.3 0.2 0.5 0.8 0.8 0.2 18 1.2 0.8 -0.2 0.5 0.7 -0.1 0.1 0 0.4 -0.2 0.6 1.0 1.5 1.3
100