好的改进要做到两件事:指出数据确实显示的局限,并提出能减小这个局限而不增加危险的改变。如果改进很笼统,或者解决的是另一个问题,考试就会失分。
这是解释数据集能证明和不能证明什么之后的最后一课。你在那里列出的局限,就是这里要去改进的。
从局限到改进
把它们当作一对:局限,然后是改进。局限说明哪里薄弱,并附证据;改进说明改什么、怎样有帮助。如果你说不清改进怎样缩小局限,这一对就没有联系起来。
安全体现在改进这一步。改变不应该要求无人监督的危险操作,不应使用比原来更多的热量或更强的化学品,也不应涉及学校监督之外的任何程序。
一步一步来
- 选择一个局限,数据或设置清楚地显示了它。
- 估计它的大小,尽可能与所测数值比较。
- 选择一个改变,针对那个确切的原因。
- 解释效果:什么会变得更小、更清楚或更可靠。
- 检查安全:这会增加危险吗?如果会,就替换它或加上监督。
例题
使用上一课自编的药片数据,40 °C 的那一次实验用了 41 s。实验过程中,烧杯里的水从 40.0 °C 降到 37.5 °C,下降了 2.5 °C。
局限 1:温度漂移。 水温没有保持在目标值。下降的 2.5 °C 约为起始 40.0 °C 的 6%(2.5 ÷ 40.0 = 0.0625),足以改变速率。
改进: 在老师监督下,把烧杯放在盛有目标温度水的较大容器里,并在每次实验开始和结束时读温度计。这样可以减少热量散失,也能报告实际的平均温度。
局限 2:只做一次。 无法看到随机分散。
改进: 每个温度重复三次并计算平均时间。三次的极差就能显示分散程度。
局限 3:计时。 假设学生的反应时间使 28 s 的实验多出约 0.3 s。0.3 ÷ 28 = 0.011,约 1%。这比漂移小,所以排在其他局限之后,改进方法是确定清楚的终点,例如最后一块碎片消失的那一刻。
| 局限 | 证据 | 安全的改进 | 为什么有帮助 |
|---|---|---|---|
| 温度漂移 | 40.0 °C 降到 37.5 °C | 目标温度的水浴,老师监督 | 使条件更接近所述数值 |
| 每个数值只做一次 | 看不到分散 | 重复三次,取平均 | 揭示随机分散 |
| 计时判断 | 约占 28 s 的 1% | 清楚的终点 | 影响较小,优先级较低 |
注意表格是按影响大小排列的,最大的排在最前面。
要留意的错误
常见的错误是提出的改进碰不到那个局限。
错误答案: “使用更精确的秒表来解决温度漂移。”
秒表和温度漂移没有关系。改正的方法是让改进对准原因:“使用水浴,使烧杯保持在目标温度。”
第二种错误是让实验变得更危险:“用沸水来得到更大的范围。”更宽的范围也许有用,但会提高风险,所以答案应当保持在温水和适当的监督之内。
自我检测
1. 一名学生在 30 °C 的三次重复时间是 62 s、70 s 和 55 s。写出局限和一个相关的改进。
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分散很大(极差 15 s)。改进:更仔细地控制起始温度和搅拌,并增加重复次数,使平均值更可靠。
2. 有人建议的改进是“使用读到 0.1 °C 的温度计”。数据显示每次实验中水冷却了 2.5 °C。这是相关的改进吗?
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不太算。更精细的温度计能读得更准,但不能阻止漂移。保持温度稳定的水浴关联更直接。
3. 要扩大温度范围,哪个建议更安全:在敞口烧杯里把水加热到沸腾,还是在监督下使用温水浴,并在已用范围内多测一个温度?
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在监督下使用温水浴,并在已用范围内多测一个温度,更安全。敞口烧杯里的沸水会增加烫伤风险,而这次探究并不需要。
接下来
在跨主题实验评价练习中把五项技能结合起来。科学探究评论工具能帮你把局限和改进写成一对。
当实验评价需要写得具体而不是笼统时,一对一线上综合科学补习可以让老师和你一起检验每一对。