【基本训练—2】 利用秒表和卷尺测量清华附中门口汽车通过时的速度（2课时）
（一）设计意图说明
在熟练掌握了卷尺使用规范和注意事项的基础上，我们进一步提高了测量的难度，增加了时间轴的测量，同时该项目对学生的合作能力也是一个考验。而选择“平均速度”作为研究对象，一方面可以加深学生对这一基本物理概念的理解，另一方面使学生通过实际观察和测量，对生活中常见速度的大小形成一定的感知。
（二）实施过程
经过前期对道路拥堵情况、过路车辆速度（瞬时速度）进行分时段抽样调查，学生们发现中午时，校园门前道路相对畅通，且车辆的瞬时速度在30～50km/h之间。根据以上资料，同学们对测量长度的选择进行了分析：长度太长则难以保证机动车行驶路线沿直线行进，从而导致长度测量误差；长度过短则产生时间误差（人的反应时间，所选时间测量工具精度等）。最终学生将测量长度确定在50～100m之间。
从图3—48中可以看出，两组所采用的基本原理相同，但是左边所示测量方案中学生设计了两次测量求平均值的环节，说明了学生已经形成了初步的实验数据处理意识。
（三）总结和反思
本试验我们并没有限制学生的测量方法，并且鼓励学生提出不同的实验方案，以训练学生的发散性思维，并促进小组之间的交流，使学生学会对不同实验方案进行评价，做出合理的选择。另外，也希望学生能够理解科学研究的实质：只要抓住事物的本质，即使所采取的途径不同，结果也会殊途同归。不足之处在于，我们在实际操作过程中应该再选定一个确定的研究对象，从而使学生的实验结果能与实际数值进行对比，使各方法测量误差的分析更有针对性。
图3—48 学生方案展示
【提高与检验】 利用秒表和卷尺测量空气中声音的传播速度（2课时）
（一）设计意图说明
经过前三次的训练，学生熟练掌握了卷尺、秒表等基本测量工具的使用方法，小组成员之间也建立起了一定的默契，因此我们提出了新的课题—利用秒表和卷尺测量空气中声音的传播速度，由于声速在空气中的传播速度非常快，因此该项目对学生实验方案设计的合理性提出了更高的要求，同时该课题也是对前期训练成果的一次检验。（二）实施过程
根据现有知识，同学们已经掌握到声音在空气中的传播速度约为340m/s，因此测量两地间的距离不可太小，取为50～200m之间；其次，信号发出者需要保证声音的响度从而使得测量者能够接收到清晰的声音信号，学生分别采用了人的喊声、石头敲击声和乐器声作为信号。为学生的具体实验方案。
（三）教师点评
经过前两次的实际测量，学生已经深刻体会到方案的不同对测量数据的影响，而测量数据则会影响到对后期的数据分析进而影响测量结果的准确性，因此在该实验过程中，我们发现部分小组在方案设计时，细化了实验步骤，考虑到了反应时间的影响并利用“差值法”消除了该部分的影响。除此之外，在后期的误差分析交流评估互动中，有学生还提出了“环境温度对声音传播速度的影响”这一探究性问题。从这些细节处理中，我们发现学生已经在潜移默化中体验到了科学探究的基本目的和要求，具备了独立开展简单科学实验的能力。
图3—49 学生方案展示
科学探究属于科学技术方法论范畴，本不存在刻板、固定的程序，但从人类认知的过程来看，遵循“提出问题—设计方案—实验—收集数据—分析数据”的一般流程则有助于研究者集中精力解决主要问题，也是我们希望通过训练学生可以掌握的解决实际问题的能力。上述每个训练项目虽然都有各自的训练侧重点，但是经过系统训练，学生对科学探究的各个环节都有了一定的体验和了解，为今后的开放性研究课题的顺利进行奠定了基础。