減少實(shí)驗(yàn)誤差 促進(jìn)概念形成

孫杰峰

【教學(xué)背景】

《機(jī)械擺鐘》是教科版小學(xué)科學(xué)五年級下冊《時(shí)間的測量》單元的第5課。該課設(shè)計(jì)有兩個(gè)活動：一是觀察擺鐘，測量擺鐘的擺每分鐘擺動的次數(shù)；二是動手制作一個(gè)單擺并觀察和測量單擺在相同時(shí)間內(nèi)擺動的次數(shù)。上述兩個(gè)活動看似簡單，但教師要真正實(shí)施起來卻非易事。第一，材料準(zhǔn)備上很難找到機(jī)械擺鐘，學(xué)生就會缺少直觀感知的機(jī)會，第一個(gè)實(shí)驗(yàn)也就無法進(jìn)行。為此筆者充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，找了一個(gè)flash版的機(jī)械擺鐘，經(jīng)測試鐘擺的擺速正好是每秒擺一次，十分精確。這對“鐘擺每分鐘擺動的次數(shù)是相同的，都是60次，一秒鐘正好擺動一次。”這個(gè)科學(xué)概念的形成起了決定性的作用。第二，小組做單擺實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生間合作的默契程度和操作的規(guī)范化將給學(xué)生帶來嚴(yán)峻的考驗(yàn)。考慮到農(nóng)村學(xué)校的實(shí)際情況，要借齊這么多秒表是很困難的，但缺少秒表就無法計(jì)時(shí)。于是，筆者下載了一個(gè)秒表程序，采取教師統(tǒng)一計(jì)時(shí)，學(xué)生分時(shí)段默數(shù)來開展實(shí)驗(yàn)。

【出現(xiàn)誤差】

以下是其中的一個(gè)教學(xué)片段。

“馬老師給大家計(jì)時(shí)，每隔10秒我會拍一下手。請大家安排好誰數(shù)第一個(gè)10秒，誰數(shù)第二個(gè)10秒……安排好了嗎？”各小組示意已分工明確。“那怎么數(shù)，什么時(shí)候數(shù)呢？”“請注意每個(gè)同學(xué)都是從1開始數(shù)的，當(dāng)老師喊開始時(shí)，數(shù)第一個(gè)10秒的同學(xué)開始數(shù)數(shù)，聽到老師的掌聲為止，這時(shí)數(shù)第二個(gè)10秒的同學(xué)開始數(shù)擺，直到再次響起掌聲……”“大家都明白了嗎？”學(xué)生示意已明了。接下去師生共同合作完成實(shí)驗(yàn)。在匯報(bào)交流階段，發(fā)現(xiàn)12個(gè)小組中有7組的數(shù)據(jù)存在著誤差，其中4組存在較大誤差。誤差最大小組的實(shí)驗(yàn)記錄如下：

基于以上情況，導(dǎo)致最后“同一個(gè)擺在連續(xù)擺動過程中，相同時(shí)間內(nèi)擺動的次數(shù)是相同的”這一科學(xué)概念的提出顯得十分牽強(qiáng)。

【思考分析】

為什么誤差會這么大呢？課后仔細(xì)分析，我覺得以下幾點(diǎn)可能是誤差產(chǎn)生的主要原因。

1.實(shí)驗(yàn)前的指導(dǎo)不夠細(xì)致。

（1）對數(shù)數(shù)的方法沒有做深一步研究。

教師口頭講述讓各組員從1開始數(shù)，且強(qiáng)調(diào)數(shù)數(shù)的時(shí)刻。看起來很簡單，部分學(xué)生其實(shí)是一知半解的，做起來就不簡單了。數(shù)數(shù)的學(xué)生之間配合不默契，產(chǎn)生較大誤差。現(xiàn)在想來，只要呈現(xiàn)下圖，再向?qū)W生講解即可。

這樣比較直觀，學(xué)生更容易理解數(shù)數(shù)的方法。另外，教師對數(shù)數(shù)是否發(fā)出聲音欠明確。學(xué)生習(xí)慣于發(fā)聲數(shù)數(shù)，這時(shí)若聲音較雜，各組有可能會相互干擾，使數(shù)據(jù)失真。所以不如改為默數(shù)，提高實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的真實(shí)性。

（2）缺乏必要的演示。

實(shí)驗(yàn)前引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)了探究方案，交代了實(shí)驗(yàn)要求。在沒有進(jìn)行演示的情況下，就讓學(xué)生開始探究，由于操作的不規(guī)范和學(xué)生間配合不默契，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生較大誤差。其實(shí)這時(shí)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的要求、方法還是有點(diǎn)模糊的。教師可以請一個(gè)小組上臺示范一次，然后請他們談?wù)劯惺堋；蛘咦尭鹘M嘗試一次，體驗(yàn)一下，以便他們做出必要的調(diào)整。

2.沒有進(jìn)行多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)。

本課教學(xué)目標(biāo)在情感態(tài)度價(jià)值觀方面明確有一條，要求學(xué)生“理解重復(fù)實(shí)驗(yàn)的意義”。教材對測量擺鐘的擺每分鐘擺動的次數(shù)明確提出了觀察3次的要求，而對“觀察和測量單擺在相同時(shí)間內(nèi)擺動的次數(shù)”并未明確觀察的次數(shù)，筆者在第一次上課時(shí)就讓學(xué)生只做了一次，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)存在著很大的偶然性，這為較大誤差的產(chǎn)生埋下了伏筆。

【再次實(shí)踐】

找到誤差產(chǎn)生的原因，筆者對教學(xué)過程作了些調(diào)整。實(shí)驗(yàn)的結(jié)果顯示實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的誤差減少了很多，但誤差還是不可以避免，它的產(chǎn)生可能是操作上的細(xì)節(jié)處理，也可能是讀數(shù)時(shí)的取舍偏差。誤差的存在是合理的，我們能做的就是盡量減少誤差。在誤差存在的情況下，學(xué)生很難說出“相同”二字，期盼學(xué)生主動提出“同一個(gè)擺在連續(xù)擺動過程中，相同時(shí)間內(nèi)擺動的次數(shù)是相同的”這一科學(xué)概念似乎又是那么遙遠(yuǎn)。個(gè)人認(rèn)為不如降低要求，先讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)得出“同一個(gè)擺在連續(xù)擺動過程中，相同時(shí)間內(nèi)擺動的次數(shù)是非常接近的”這一不完善的概念。然后教師向?qū)W生出示科學(xué)概念，順便簡單闡述次數(shù)不同的原因是誤差所致。這樣學(xué)生會正視誤差，從另一個(gè)高度重新審視科學(xué)概念的形成。

【小結(jié)提升】

科學(xué)概念的建構(gòu)固然重要，但是，在探究過程中樹立正確科學(xué)的態(tài)度更不容忽視。培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)學(xué)習(xí)品格比掌握科學(xué)概念更加重要。所以，我們應(yīng)該分清更多的“是”和“不是”，反思自己在引領(lǐng)學(xué)生建構(gòu)科學(xué)概念的教學(xué)活動中，是否存在對學(xué)生科學(xué)態(tài)度的形成具有負(fù)面影響的不當(dāng)行為，是否有意識地強(qiáng)化學(xué)生用科學(xué)的態(tài)度去探究。我堅(jiān)信，只有樹立良好的科學(xué)學(xué)習(xí)品格的學(xué)生，才是最具有科學(xué)發(fā)展?jié)摿Φ摹?/p>

【名師點(diǎn)評】

我們許多反思的內(nèi)容都集中在教學(xué)過程中的某一問題，有的是整個(gè)教學(xué)過程的反思，就像我們平時(shí)的教學(xué)評課。馬基法老師從我們實(shí)驗(yàn)中不可避免的誤差入手，著眼點(diǎn)很獨(dú)特。確實(shí)在實(shí)驗(yàn)過程中絕對避免不了誤差的產(chǎn)生，但通過我們的努力可以減小誤差，減小誤差就可以提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。由于實(shí)驗(yàn)材料的限制，特別是我們農(nóng)村的學(xué)校實(shí)驗(yàn)材料有些更是捉襟見肘，在缺少、代替的情況下，我們小學(xué)科學(xué)課里有些實(shí)驗(yàn)存在著較大的誤差，如何減小誤差，使實(shí)驗(yàn)結(jié)論更趨科學(xué)性，更能幫助學(xué)生建立科學(xué)概念呢？這確實(shí)是我們值得思考的。但對于我們的學(xué)生來說，如何讓學(xué)生接受誤差，也確實(shí)有一點(diǎn)難度，馬老師在最后的反思與后續(xù)的設(shè)計(jì)過程中，也考慮到了這一點(diǎn)，讓學(xué)生在心甘情愿下正視誤差的存在，從另一個(gè)高度重新審視科學(xué)概念的形成，從而在探究過程中樹立學(xué)生正確的科學(xué)態(tài)度，養(yǎng)成良好的科學(xué)學(xué)習(xí)品格，我想這也正是這篇反思的閃光點(diǎn)所在吧！

我認(rèn)為一個(gè)教學(xué)片段、一堂課、一個(gè)階段的教學(xué)都可以進(jìn)行反思，甚至一句話、一個(gè)動作、一個(gè)眼神都能引發(fā)我們反思。教學(xué)反思促進(jìn)教師的教學(xué)工作、學(xué)生的發(fā)展。同時(shí)，也促進(jìn)教師的專業(yè)化成長，在反思中收獲成功，在反思中自我成長，讓我們學(xué)會反思，從反思開始，成為一名科研型教師。

（浙江省余姚市實(shí)驗(yàn)小學(xué) 315400）