初中科學｜科學探究與實驗設計備課指引（導師用）

初中科學｜科學探究與實驗設計備課指引（導師用）｜三類變數、公平測試與數據處理

2026-11-14

學生寫實驗報告最常出現的句子是「結果證明我的假設正確」，但一問他改了什麼、其他條件有沒有變，就答不上。這一堂只做三件事：分清三類變數、用「只改一項」審一次實驗、把一堆數字收成一個可以討論的結論。

本堂目標　學生能夠：① 由一段實驗描述準確指出自變數、應變數與三項控制變數；② 用「只改一項」原則判斷一個實驗是否公平，並寫出改寫方法；③ 用平均數、百分比誤差與圖表趨勢寫出一句有保留的結論，並指出一個令結果不可靠的來源。

01　先備知識（開課前 3 分鐘快檢）

以下任何一項未過關，本堂就會卡住，先補該項：

技能	快檢題	過關標準
測量與單位	1 米等於多少厘米，彈簧伸長應以哪個單位記錄	100 厘米，用厘米記錄
平均數	2、4、6 的平均數是多少	4，三數相加除以 3
圖表慣例	橫軸通常放自變數還是應變數	橫軸放自變數

02　課堂流程（60 分鐘）

時間	環節	導師做什麼	學生做什麼
0–6 分	開場一份報告	投影一段只有結論沒有方法的報告	圈出你認為缺少的資料
6–18 分	三類變數	自變數、應變數、控制變數各舉兩例	為同一實驗標出三類變數
18–32 分	公平測試	只改一項、設對照、重複三次	改寫一個不公平的實驗
32–44 分	數據處理	五次計時平均 12.4 秒、伸長 5.2 厘米對比理論 5.0 厘米	自己算一次平均數與百分比誤差
44–56 分	寫結論	趨勢加保留句，不用「證明」	把一句過度肯定的結論改寫
56–60 分	離場檢查	三題收回即批，錯的標明跌在變數還是數據	獨立完成

03　講解腳本（照著說就可以）

第一幕：三類變數：改一樣、量一樣、鎖住其餘

所有實驗只講三樣：你主動改變的那一項叫自變數，你跟住量度的那一項叫應變數，其餘所有會影響結果的條件都叫控制變數。用彈簧做例子最省時間：砝碼質量是自變數，彈簧伸長是應變數，同一條彈簧、同一把尺、同一個起始位置就是控制變數。要學生把控制變數寫成「必須一樣」的清單，而不是抽象名詞，因為清單才可以逐項檢查。再給一個反例：如果今次用幼彈簧、下次用粗彈簧，伸長的分別就分不清是砝碼造成還是彈簧造成，這叫混淆變數。黑板上固定寫法：自變數一欄、應變數一欄、控制變數三欄，之後每一題都用同一個格式填。
要學生做：給三個實驗描述，每個填一張三欄表，控制變數不得少於三項。

要學生講：自變數、應變數與至少三項控制變數，並說出漏掉其中一項會有什麼後果。

第二幕：公平測試：只改一項，其餘照鎖

公平測試的定義只有一句：除了自變數，其他會影響結果的條件全部相同。做法分三步：先列出所有可能影響結果的因素，再鎖定其中只留一項可以改，最後設一個對照組（自變數取零或取原來數值）。用彈簧數字走一次：100 克砝碼令彈簧伸長 2.0 厘米，彈簧常數是 50 牛頓每米；那麼 250 克應該伸長 5 厘米，實際量得 5.2 厘米，誤差 3%。這段數字的用途不是算術，而是示範「有理論預測才可以判斷數據合不合理」。再強調重複：同一條件量三次取平均，是用來壓低隨機誤差，不是用來湊一個好看的數。最後問一句：如果三次結果相差很遠，應該取平均還是重做？答案是先查操作，再重做，因為大偏差通常來自有系統的錯誤，例如尺沒有垂直。
要學生做：把一個「同時換了兩樣」的實驗改寫成公平版本，並補上對照組。

要學生講：公平測試的一句話定義，以及為什麼要有對照組。

第三幕：數據處理與結論：平均、誤差、保留句

先把五次計時 12.4、12.6、12.5、12.3、12.2 秒收成一個數：平均 12.4 秒。平均數要寫單位與次數，因為讀者要靠這兩個資料判斷可信程度。百分比誤差用（量度值減公認值）除以公認值再乘一百；彈簧例子量得 5.2 厘米而理論值 5.0 厘米，誤差 3%，寫法要連正負一併交代，否則看不出是高估還是低估。圖表三條規矩：橫軸放自變數、縱軸放應變數、兩軸都要寫單位；趨勢用「隨某某增加而上升」描述，不要只寫「成正比」三個字，除非線真的通過原點。異常值要教處理方法：明顯遠離其他數據的一點，先追查操作有沒有出錯，找得到原因才剔除，並在報告寫明剔除理由；找不到原因就要保留並討論。結論句只可以有兩種寫法：結果支持假設，或結果未能支持假設；永遠不可以寫「證明」，因為一次實驗只是一個證據。
要學生做：把一句「實驗證明某某，所以我的假設正確」改寫成有保留、有數字的結論。

要學生講：平均數、誤差百分比與一句有保留的結論，並指出一個令結果不可靠的來源。

04　必教題型與步驟

題型	例子	步驟	答案
變數辨認題	給一段實驗描述，標出自變數與應變數	先問改了什麼，再問量了什麼，最後列控制變數	控制變數只寫一項即失分
公平測試判斷題	判斷兩個實驗哪一個公平	列出所有影響因素，檢查有幾項同時改變	只答不公平而說不出哪一項變了
數據計算題	五個數據求平均數與百分比誤差	相加除次數；誤差用差值除公認值乘一百	忘記寫單位或正負號
結論寫作題	用一句話寫出這個實驗支持什麼	趨勢加保留句，不寫證明	寫成與數據無關的推論

合理性檢查（一定要教）：合理性檢查：全章只圍繞三類變數、公平測試與數據收斂三件事，避免變成統計課；彈簧與計時兩個例子都用真實可量的數字，讓學生自己算一次平均與誤差；「證明」這個字眼刻意多次糾正，因為它是初中報告最常見的過度聲稱；異常值只教查操作與寫理由，不引入標準差；實驗安全與器材留在另一章，避免內容重複。

05　獨立練習三題

題目	答案	想觀察什麼
變數	三個實驗描述各填一張三欄表	看控制變數是否寫成可檢查的清單
公平測試	改寫一個同時改兩項的實驗	看有無補上對照組與重複次數
數據	五個計時數據求平均與百分比誤差	看有無寫單位與正負號

06　學生常見錯誤與糾正句

錯誤	學生通常這樣寫	導師這樣說
控制變數寫成抽象詞	答「條件保持一樣」	「保持一樣即是哪幾樣？寫得出三樣才算答完。」
結論用證明	答「實驗證明彈簧伸長與砝碼成正比」	「一次實驗只是一個證據，改成結果支持，然後寫出誤差有幾大。」
平均數當真值	答「平均就是正確答案」	「平均只是減低隨機誤差，你還要講實際值偏離理論值多少。」
異常值隨手刪	答「第四個數怪，所以刪掉它」	「先講為什麼怪，找得到操作錯誤才刪，找不到就要留住並討論。」

07　家課建議（直接指到練習卷題號）

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備課指引總索引　其他科目的同類章節
本章重做　練習區第 1、2、3 題：變數、公平測試、數據計算

08　離場檢查（最後 5 分鐘）

題目	答案	判定
三類變數	自變數、應變數、控制變數	只講兩類＝回到第一幕
公平測試	只改一項、有對照、有重複	答隨機＝重講第二幕
數據	平均、誤差、保留結論	寫證明＝回到第三幕

09　導師常問

要做幾多次重複？

三次是最低要求，時間許可做五次；重點是同一條件下重複，而不是改條件再試。

百分比誤差幾多才算合理？

初中一般以百分之五以內為合理，超過就要在報告中討論原因，不是改數字遷就。

要不要教標準差？

不需要。初中只需平均數與百分比誤差，標準差留待高中。

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本頁為 TutorZone 導師備課指引，內容由 TutorZone 團隊編寫；題目與流程為原創，並非任何學校或出版社的教材。