別讓分析陷在“誤差”里

藍(lán)小平

小學(xué)科學(xué)課以探究為核心，探究的過程都是從問題出發(fā)，經(jīng)過猜想、驗(yàn)證以后，要對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析并得出結(jié)論。目前的科學(xué)課在實(shí)驗(yàn)分析形成結(jié)論的這一重要環(huán)節(jié)中，存在不少問題，其中之一是“分析陷在誤差里”，這里就對這一問題談?wù)勔恍﹤€人的看法。

一、案例與問題

為節(jié)省篇幅，這里就舉一節(jié)課的例子。

案例：

教材內(nèi)容：

五年級下冊《用水測量時間》一課，先說古人制作水鐘來測量時間，再提出“古人是怎樣想到用流水來制成計(jì)時的工具的？進(jìn)而進(jìn)行“滴漏實(shí)驗(yàn)”：

把一個透明塑料飲料瓶去掉底部，倒過來盛水，在瓶蓋上扎一個小孔，讓水可以從小孔中緩慢流出。

在瓶子中裝300毫升水，觀察并記錄從瓶中漏出100毫升水需要的時間。重復(fù)觀察幾次，每次所需要的時間相同嗎？

（教材提出問題“每次所需要的時間相同嗎？”其目的是：用同一容器做實(shí)驗(yàn)，從300毫升的水中流出100毫升的水，做幾次這樣的實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果是時間相同，從而證明用水可以測量時間。）

一節(jié)公開課的部分實(shí)錄：

在學(xué)生做完三次實(shí)驗(yàn)后，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析：

1、各組匯報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。每個小組都實(shí)事求是地匯報(bào)本組三次實(shí)驗(yàn)漏出100毫升水所需的時間，第一組：2分20秒、2分24秒、2分15秒；第二組：2分40秒、2分51秒、2分43秒；……教師將各組匯報(bào)的數(shù)據(jù)填在黑板上的表格里，直到12個小組匯報(bào)完。

2、求各組匯報(bào)的三個數(shù)據(jù)的平均數(shù)，并把平均數(shù)作為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)。

3、引導(dǎo)學(xué)生縱向?qū)Ρ龋寣W(xué)生發(fā)現(xiàn)在各組的數(shù)據(jù)中，三次實(shí)驗(yàn)的時間數(shù)據(jù)與它們的平均數(shù)有相差，就是每次實(shí)驗(yàn)都有誤差。

4、分析為什么有誤差，找出引起誤差的原因。教師提出問題：“為什么三次實(shí)驗(yàn)同樣是流出100毫升的水所需的時間會不同？”學(xué)生有的說：“每次實(shí)驗(yàn)用的水雖說是300毫升，但總不可能一滴不差。”有的說：“漏出100毫升的水計(jì)時也有誤差。”有的說：“取100毫升的水也有誤差。”有的說：“裝水的容器有時放得直、有時放得傾斜也會有誤差。”等等。

5、從以上分析，可以得出結(jié)論：實(shí)驗(yàn)存在誤差。

問題：

咋看起來，以上實(shí)驗(yàn)的分析很嚴(yán)謹(jǐn)，推理得很到位，最終形成了很嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕Y(jié)論。但仔細(xì)分析，卻存在問題：本來是要從實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：水可以測量時間，但卻從實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：實(shí)驗(yàn)存在誤差。再認(rèn)真看看其整個實(shí)驗(yàn)分析都圍繞在“誤差”里轉(zhuǎn)。

一句話：分析陷在了“誤差”里。

二、原因與對策

原因：

1.出現(xiàn)了意料之外的結(jié)果：每組學(xué)生三次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果時間數(shù)據(jù)不同。

受教材影響，教材中有這樣一句話：“重復(fù)觀察幾次，每次所需要的時間相同嗎？”顯然，教材的意思是三次實(shí)驗(yàn)所需的時間相同，只有時間相同，才能證明用水可以測量時間，如果時間不相同，那證明不能用水測量時間了。教師備課時認(rèn)為學(xué)生的匯報(bào)三次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)是一樣的，是一樣的話，就可以分析得出所希望的結(jié)論——用水可以測量時間。但學(xué)生事實(shí)求是匯報(bào)，三次實(shí)驗(yàn)所需要的時間不一樣，時間不一樣，變成分析的結(jié)論是用水不能測量時間了，與目標(biāo)相反，怎么辦呢？這時教師還是很機(jī)靈，馬上分析原因，找到了其原因在于實(shí)驗(yàn)時有誤差，所以要對誤差進(jìn)行分析。

2、受平常定量分析時常求平均數(shù)的影響。

學(xué)生匯報(bào)的數(shù)據(jù)是有誤差的數(shù)據(jù)，那標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)又是什么呢？教者想到在許多定量分析中常常求平均數(shù)，因而也來求平均數(shù)，并用平均數(shù)作為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)。但實(shí)質(zhì)上在這實(shí)驗(yàn)中，根本不存在標(biāo)準(zhǔn)數(shù)的，各數(shù)與平均數(shù)相比的差值并不是誤差值。因?yàn)槿绻阕鏊拇螌?shí)驗(yàn)、五次實(shí)驗(yàn)，求得它們的平均數(shù)會與三次實(shí)驗(yàn)的平均數(shù)相同嗎？顯然不會，這就說明其平均數(shù)并不是標(biāo)準(zhǔn)數(shù)。

3、受一般的實(shí)驗(yàn)分析影響，在實(shí)驗(yàn)分析中得出一個結(jié)論后，就認(rèn)為完成了實(shí)驗(yàn)分析。

在絕大部分的實(shí)驗(yàn)分析中，都是對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，分析后得到一個結(jié)論，分析也就完成。受這思維定勢的影響，當(dāng)在實(shí)驗(yàn)分析的過程中得到一個結(jié)論“實(shí)驗(yàn)存在誤差”后，教者也就認(rèn)為這一實(shí)驗(yàn)的分析已經(jīng)完成。誰知，這一實(shí)驗(yàn)的分析很特例，不同于一般的實(shí)驗(yàn)分析，在這分析過程中當(dāng)然要分析實(shí)驗(yàn)存在誤差，但更重要的是要從實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析推理得出“水能測量時間”的結(jié)論。

對策：

1、實(shí)驗(yàn)時要求學(xué)生認(rèn)真操作，盡量減少誤差。

2、要肯定學(xué)生敢于實(shí)事求是匯報(bào)。

3、不求平均數(shù)，因平均數(shù)并沒作用，它正如前述的那樣，并不是什么標(biāo)準(zhǔn)數(shù)，而且容易引起誤導(dǎo)。

4、應(yīng)從實(shí)驗(yàn)越精確，誤差就會越小進(jìn)行分析得出結(jié)論，分析過程為：（1）各組匯報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，獲取三次實(shí)驗(yàn)的所需時間的數(shù)據(jù)，并板書填寫在黑板上的表格里；（2）引導(dǎo)縱向觀察，觀察各組數(shù)據(jù)有什么共同點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)三個時間的數(shù)字不同，但很接近，都相差不到10%；（3）分析此實(shí)驗(yàn)存在不存在誤差，經(jīng)分析在計(jì)時和計(jì)量等方面會存在誤差，所以所測的時間也有誤差；（4）提出假設(shè)讓學(xué)生討論：如果用更精確的計(jì)量和計(jì)時儀器做實(shí)驗(yàn)，計(jì)量和計(jì)時的誤差是不是更小，那么所測的三次時間是否會更接近？在儀器非常非常精確的情況下做實(shí)驗(yàn)，三次實(shí)驗(yàn)所測的數(shù)據(jù)是否接近相同？其討論的結(jié)果是肯定的；（5）依據(jù)“在實(shí)驗(yàn)非常非常精確的情況下做實(shí)驗(yàn)，三次實(shí)驗(yàn)所測時間數(shù)據(jù)接近相同”的觀點(diǎn)，再繼續(xù)推理：三次實(shí)驗(yàn)所測時間數(shù)據(jù)接近相同，可不可以看成時間數(shù)據(jù)相同？回答也是肯定的，因而可以推測出“在同一容器相同多的水里，流出的水相同，時間也相同”的結(jié)論，所以“水可以測量時間”。

這樣分析就不會陷在誤差里，而且推理得很嚴(yán)謹(jǐn)。

此案例是科學(xué)教師在實(shí)驗(yàn)分析時容易陷在“誤差”里的典型案例，在科學(xué)課是定量分析的實(shí)驗(yàn)分析中，不注意的話，都容易陷在了“誤差”里，如《擺的研究》《100毫升水能溶解多少克的食鹽》等課。希望科學(xué)教師引以為戒，對類似的實(shí)驗(yàn)分析既要分析實(shí)驗(yàn)存在誤差，更重要的是要從“誤差”里走出來，回歸到針對問題的分析中，去科學(xué)而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)胤治龅贸鰧?shí)驗(yàn)結(jié)論。

【作者單位：長汀縣教師進(jìn)修學(xué)校 福建】