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测量误差、不确定度与真理的相对性——实验教学的一个难点及课程思政.pdf
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1、物理与工程 V o l.3 3 N o.4 2 0 2 3测量误差、不确定度与真理的相对性 实验教学的一个难点及课程思政张映辉(大连海事大学理学院,辽宁 大连 1 1 6 0 2 6)摘 要 课程思政离不开具体的教学内容,思政观点必须与课程内容有较强的相关性;大学阶段的课程思政既要有较强的政治性,又要有较高的层次性。本文将真理的相对性(及相关原理、观点)融入误差与不确定度教学,在帮助学生深入学习理解不确定度概念及应用的同时,进一步熟悉和理解唯物辩证法相关原理和观点,引导他们坚定政治信仰,强化投身科学事业探索未知的信心和决心,并试图以此作为理工学科课程思政建设视角、思路和方法的一次实践探索,供同
2、行诸贤参考。关键词 测量误差;不确定度;真值;近真值;真理的相对性;课程思政E R R O R O F ME A S U R EME N T,U N C E R T A I N T Y,A N D T H E R E L A T I V I T Y O F T R U T HA D I F F I C U L T P O I N T O F E X P E R I ME N T A L T E A C H I N G A N D C U R R I C U L UM I D E O L O G YZ H A N G Y i n g h u i(C o l l e g e o f S c i e
3、 n c e,D a l i a n M a r i t i m e U n i v e r s i t y,D a l i a n,L i a o n i n g 1 1 6 0 2 6)A b s t r a c t C u r r i c u l u m i d e o l o g y s h o u l d n o t b e s e p a r a t e d f r o m t h e s p e c i f i c t e a c h i n g c o n t e n t,a n d i d e o l o g i c a l v i e w p o i n t s m u s
4、 t h a v e a s t r o n g c o r r e l a t i o n w i t h t h e c o n t e n t o f t h e c o u r s e.T h e c u r-r i c u l u m i d e o l o g y i n t h e u n i v e r s i t y s t a g e s h o u l d n o t o n l y h a v e a s t r o n g p o l i t i c a l n a t u r e,b u t a l s o h a v e a h i g h e r l e v e
5、 l.I n t h i s p a p e r,t h e r e l a t i v i t y o f t r u t h(a n d r e l a t e d p r i n c i p l e s a n d v i e w s)i s i n t e g r a t e d i n t o t h e t e a c h i n g o f e r r o r a n d u n c e r t a i n t y,Wh i l e h e l p i n g s t u d e n t s t o d e e p l y u n d e r-s t a n d t h e c
6、o n c e p t a n d a p p l i c a t i o n o f u n c e r t a i n t y,t h e y a r e f u r t h e r f a m i l i a r w i t h t h e r e l e v a n t p r i n c i p l e s a n d v i e w s o f m a t e r i a l i s t d i a l e c t i c s,g u i d e t h e m t o s t r e n g t h e n t h e i r p o l i t i c a l b e l i
7、e f,a n d s t r e n g t h e n t h e i r c o n f i d e n c e a n d d e t e r m i n a t i o n t o d e v o t e t h e m s e l v e s t o s c i e n t i f i c c a r e e r t o e x p l o r e t h e u n k n o w n.T h i s p a p e r a t t e m p t s t o t a k e i t a s a p r a c t i c a l e x p l o r a t i o n o
8、f t h e p e r s p e c-t i v e,t h o u g h t a n d m e t h o d s o f t h e c u r r i c u l u m i d e o l o g i c a l c o n s t r u c t i o n o f t h e s c i e n c e a n d t e c h-n o l o g y f o r t h e r e f e r e n c e o f t h e p e e r s.K e y w o r d s e r r o r o f m e a s u r e m e n t;u n c e
9、r t a i n t y;t r u e v a l u e;n e a r t r u e v a l u e;t h e r e l a t i v i t y o f t r u t h;c u r r i c u l u m i d e o l o g y收稿日期:2 0 2 3-0 5-0 6基金项目:2 0 2 1教育部高等学校教学研究项目“贯彻 三位一体 要求,提高实验教学育人效果研究(DW J ZW 2 0 2 1 0 1 d b)”;2 0 2 1年度辽宁省普通高等教育本科教学改革研究项目“结合物理教学传授辩证唯物主义世界观和方法论研究”(项目指南编号1-9);大连海事大学
10、2 0 2 2年教师发展项目“打造符合 三位一体 要求的优秀教学团队(J F 2 0 2 1 Y 1 5)”作者简介:张映辉,女,教授,主要从事大学物理和大学物理实验教育教学工作,研究方向为凝聚态物理,y h z h a n g d l m u.e d u.c n。引文格式:张映辉.测量误差、不确定度与真理的相对性 实验教学的一个难点及课程思政J.物理与工程,2 0 2 3,3 3(4):7 3-7 8.C i t e t h i s a r t i c l e:Z HAN G Y H.E r r o r o f m e a s u r e m e n t,u n c e r t a i n
11、t y,a n d t h e r e l a t i v i t y o f t r u t hA d i f f i c u l t p o i n t o f e x p e r i m e n t a l t e a c h i n g a n d c u r r i c u l u m i d e o l o g yJ.P h y s i c s a n d E n g i n e e r i n g,2 0 2 3,3 3(4):7 3-7 8.(i n C h i n e s e)37物理与工程 V o l.3 3 N o.4 2 0 2 31 课程思政的目标、要求和努力方向教育
12、部 高等学校课程思政建设指导纲要 指出,要“深入挖掘各类课程和教学方式中蕴含的思想政治教育资源,让学生通过学习,掌握事物发展规律,通晓天下道理,丰富学识,增长见识,塑造品格,努力成为德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人”1。理学、工学类课程“要在课程教学中把马克思主义立场观点方法的教育与科学精神的培养结合起来,提高学生正确认识问题、分析问题和解决问题的能力”“要注重科学思维方法的训练和科学伦理的教育,培养学生探索未知、追求真理、勇攀科学高峰的责任感和使命感”1。如果通过“课程思政”,既能够强化“马克思主义立场观点方法的教育”与“科学精神的培养”,又能帮助学生对所授科学知识(包括理论、概念
13、、观点、方法,下同)的理解,更好地实现知识体系建构,并从而“让学生通过学习,掌握事物发展规律,通晓天下道理”,岂不是更好?是的,所谓的“将价值塑造、知识传授和能力培养三者融为一体”“寓价值观引导于知识传授和能力培养之中”,就是要通过对“课程”与“思政”的深入研究,找到教学内容与思政观点的相关性、融通点,通过巧妙设计和适时、精准、简洁、到位的讲解,实现“教书”与“育人”的相辅相成、相互促进、相得益彰。也就是说,课程思政与一般教学目标的实现能否相互促进?答案是肯定的。只要我们找到“结合点”(相关性、融通点)和正确的“融入”方法。优质的、高水平的课程思政应该能够实现知识体系建构与政治觉悟提升的统一、
14、“科学精神的培养”与正确“三观”确立的统一。2 测量不确定度的评定和表示2是实验(误差理论)教学的一个难点2.1 关于误差与不确定度不确定度表示利用可获得的信息,表征赋予被测量量值分散性的非负参数3。当报告物理量的测量结果时,应对测量结果的质量给出定量的说明,以便使用者能评价其可靠程度。从前,人们用“测量误差”来评定测量结果的准确程度。由于测量误差是一个理想化的概念,实际上难以准确定量。考虑测量误差在实际评定中存在难以克服的缺陷,1 9 9 3年,国际标准化组织(I S O)、国际计量局(B I PM)等7个组织联合发布了 测量不确定度表示指南。我国1 9 9 9年制定 测量不确定度评定与表示
15、 作为统一准则,作出了用不确定度对测量结果进行评定、表示和比较的规定。2 0 1 7年,国家质量监督检验检疫总局、国家标准化管理委员会重新颁布了 测量不确定度评定和表示(中华人民共和国国家标准:G B/T 2 7 4 1 82 0 1 7)3,对相关概念进行了重新定义,用“被测量的值”(或“量值”)替换原来(9 9版,下同)的“真值”,用“估计值”替换原来的“近真值(最佳值)”。由于新“国标”尚未正式写入教学基本要求,“被测量的值”(或“量值”)、“估计值”等概念还没有进入日常教学。为便于叙述和理解,下面仍沿用原有的真值、近真值(最佳值)概念。2.2 引入不确定度后,实验结论(测量结果)的表述
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