对２００７年一道高考实验题的质疑优秀获奖科研论文

对２００７年一道高考实验题的质疑优秀获奖科研论文2007年全国高考理科综合能力测试(湖北)第22题第(1)小题:用示波器观察频率为900Hz的正弦电压信号。把该信号接入示波器Y输入。①当屏幕上出现如图1所示的波形时，应调节竖直位移(或↑↓)钮。如果正弦波的正负半周均超出了屏幕的范围，应调节衰减钮或Y增益钮，或这两个钮配合使用，以使正弦波的整个波形出现在屏幕内。②如需要屏幕上正好出现一个完整的正弦波形，应将扫描范围钮置于1k位置，然后调节扫描微调钮。

笔者对该试题的参考答案和考查方式持有异议，现讨论如下。

一、答案的表述形式问题

全日制普通高级中学教科书《物理》第二册(人教版2005)第263页学生实验十一(练习使用示波器)中介绍J2459型示波器面板上“扫描范围”旋钮时这样表述:“扫描范围旋钮——用来改变扫描电压的频率范围，有四个挡，左边第一挡是10Hz～100Hz，向右旋转每升高一挡，扫描频率增大10倍。”依此类推出各挡频率范围分别是:第二挡100Hz～1kHz，第三挡1kHz～10kHz，第四挡10kHz～100kHz。而J2459型示波器面板上的“扫描范围”挡位标识从左往右分别是10、100、1k、10k。由此可见示波器面板上的“扫描范围”挡位与频率范围对应关系是:10(10Hz～100Hz)、100(100Hz～1kHz)、1k(1kHz～10kHz)、10k(10kHz～100kHz)。因此要在屏幕上正好出现一个完整的900Hz正弦波形，应将“扫描范围”钮置于“100”位置，然后调节“扫描微调”钮。从这个角度来说，上述②问参考答案应该是“100”，而不是“1k”。

二、答案的不确定性问题

为研究答案是否唯一，笔者专门取几台J2459型学生示波器进行了实际操作:由低频信号发生器向示波器输入900Hz的正弦电压信号。实验结果显示:多数示波器，无论是将“扫描范围”钮置于“100”还是“1k”，只要配合调节“扫描微调”，在屏上均可出现一个完整的正弦波形。这种实验结果超出了前述“扫描范围”挡位与频率范围的对应关系，比如通过调节“扫描微调”旋钮，“扫描范围”挡位“1k”给出的频率并不只在1kHz～10kHz，而可以低于1kHz。由此可见，“扫描范围”挡位能调节的频率范围，有的在该挡位与相邻的上一个挡位间给出调节范围(如“10”或“100”)，有的则在该挡位的左右给出调节范围(如“1k”)。所以上述②问参考答案应该是“100”或者“1k”。

三、考查内容脱离实际

该试题考核示波器的正确使用。既有定性调节要求，也有定量测量要求。既考查学生对示波器的规范操作技能，也考查学生对其基本原理的理解和运用，考查内容涵盖较广。

据统计，该试题考生得分普遍很低(平均得分约2～3分)，得满分的考生非常少。原因是大部分考生对示波器不了解，特别是对“衰减”、“扫描”、“外X”等旋钮的功能认识不够清晰(如无论该试题还是教科书上的实验要求，都对外接X轴信号没作要求，但大量考生在填空中使用“外X”或“∞”)。或对扫描频率调节的意义不理解，大约有的学生在选择扫描频率处错误地填写“X增益”，把X轴的增益调节与X轴的扫描频率混为一谈。根据该实验答题中表现出来的错误信息可以认为，绝大多数学生还没有基本掌握示波器的基本功能和基本原理，这说明该试题难度很高，区分度很低，考查内容脱离实际。作为电学测量仪器，示波器的原理复杂，使用要求高，该仪器的使用在新课标中已不作要求，在历年高考中(除2003年江苏卷)也一直没有出现过。该题第②问作为纯操作性的实验题，这样的考查方式也欠妥。因为在实际操作中考生只要知道“扫描范围”和“扫描微调”两个旋钮配合使用即可，至于“扫描范围”到底应打在哪一挡，还与不同的示波器和不同的挡位有关，实验中试一下即可。

另外，据调查，湖北省很多县城以下高中很少有此类示波器，考生很可能连示波器都没见过，当然答题无从下手，只能从图2面板上看得清楚