題目(改自科學實作教學理論與實務):用尺測量A4紙的面積
昨天老師出了一題實作題:「用一般直尺測量A4紙的面積」。今天上課時,小老師舉手問說:「老師,標準答案是不是623.70平方公分?」。老師問:「哪裡來的標準答案?」。小老師回答說:「老師,我上網查到,依據ISO 216,也就是國際標準化組織(ISO)所定義的紙張尺寸國際標準,A4紙的大小為長29.7公分,寬21.0公分,所以說A4面積的標準答案是623.70平方公分。」
老師說:「沒有長寬測量數據的0分。答案在619到627範圍之內都算100分,但是沒寫單位的扣一半分數,多一位小數位數的扣十分之一的分數。」。接著,抗議不公的聲音此起彼落,老師請同學一一說明理由。
小老師搶先說:「老師,標準答案明明是623.70平方公分。那為什麼多兩位小數還要多扣20分?」小明說:「老師,我仔細測量我的A4紙,長29.71公分,寬20.95公分,計算的面積是622.4245,比小老師還要多精確兩位小數,卻還要再多扣20分?」
小華說:「我做了很多次测量,計算平均長是29.7124562公分,寬是20.9683416公分,計算的面積是623.02093 14平方公分,比他們都更精確許多位數,卻要扣更多分數?」小玉說:「是啊!我還用測量值和標準值之差,計算了誤差,只有1.2136560758平方公分,不到百分之二耶!有沒有加分?」
小瑛說:「我也辛苦做了很多次測量。還用EXCEL計算了標準差。我看做越多次標準差愈小,我就量了上百次,卻比人家只量幾次的要扣更多分數?」。
测量是不是做愈多次一定越精確?留得愈多小數位數,就是愈精確嗎?誤差真的是測量值和標準值之差嗎?尺放歪了,造成的偏差算不算是誤差呢?
討論:什麼是測量?什麼是誤差?什麼是不確定度?