减少实验误差 促进概念形成

孙杰峰

【教学背景】

《机械摆钟》是教科版小学科学五年级下册《时间的测量》单元的第5课。该课设计有两个活动：一是观察摆钟，测量摆钟的摆每分钟摆动的次数；二是动手制作一个单摆并观察和测量单摆在相同时间内摆动的次数。上述两个活动看似简单，但教师要真正实施起来却非易事。第一，材料准备上很难找到机械摆钟，学生就会缺少直观感知的机会，第一个实验也就无法进行。为此笔者充分利用网络资源，找了一个flash版的机械摆钟，经测试钟摆的摆速正好是每秒摆一次，十分精确。这对“钟摆每分钟摆动的次数是相同的，都是60次，一秒钟正好摆动一次。”这个科学概念的形成起了决定性的作用。第二，小组做单摆实验时，学生间合作的默契程度和操作的规范化将给学生带来严峻的考验。考虑到农村学校的实际情况，要借齐这么多秒表是很困难的，但缺少秒表就无法计时。于是，笔者下载了一个秒表程序，采取教师统一计时，学生分时段默数来开展实验。

【出现误差】

以下是其中的一个教学片段。

“马老师给大家计时，每隔10秒我会拍一下手。请大家安排好谁数第一个10秒，谁数第二个10秒……安排好了吗？”各小组示意已分工明确。“那怎么数，什么时候数呢？”“请注意每个同学都是从1开始数的，当老师喊开始时，数第一个10秒的同学开始数数，听到老师的掌声为止，这时数第二个10秒的同学开始数摆，直到再次响起掌声……”“大家都明白了吗？”学生示意已明了。接下去师生共同合作完成实验。在汇报交流阶段，发现12个小组中有7组的数据存在着误差，其中4组存在较大误差。误差最大小组的实验记录如下：

基于以上情况，导致最后“同一个摆在连续摆动过程中，相同时间内摆动的次数是相同的”这一科学概念的提出显得十分牵强。

【思考分析】

为什么误差会这么大呢？课后仔细分析，我觉得以下几点可能是误差产生的主要原因。

1.实验前的指导不够细致。

（1）对数数的方法没有做深一步研究。

教师口头讲述让各组员从1开始数，且强调数数的时刻。看起来很简单，部分学生其实是一知半解的，做起来就不简单了。数数的学生之间配合不默契，产生较大误差。现在想来，只要呈现下图，再向学生讲解即可。

这样比较直观，学生更容易理解数数的方法。另外，教师对数数是否发出声音欠明确。学生习惯于发声数数，这时若声音较杂，各组有可能会相互干扰，使数据失真。所以不如改为默数，提高实验数据的真实性。

（2）缺乏必要的演示。

实验前引导学生设计了探究方案，交代了实验要求。在没有进行演示的情况下，就让学生开始探究，由于操作的不规范和学生间配合不默契，导致实验数据产生较大误差。其实这时学生对实验的要求、方法还是有点模糊的。教师可以请一个小组上台示范一次，然后请他们谈谈感受。或者让各组尝试一次，体验一下，以便他们做出必要的调整。

2.没有进行多次重复实验。

本课教学目标在情感态度价值观方面明确有一条，要求学生“理解重复实验的意义”。教材对测量摆钟的摆每分钟摆动的次数明确提出了观察3次的要求，而对“观察和测量单摆在相同时间内摆动的次数”并未明确观察的次数，笔者在第一次上课时就让学生只做了一次，实验数据存在着很大的偶然性，这为较大误差的产生埋下了伏笔。

【再次实践】

找到误差产生的原因，笔者对教学过程作了些调整。实验的结果显示实验数据的误差减少了很多，但误差还是不可以避免，它的产生可能是操作上的细节处理，也可能是读数时的取舍偏差。误差的存在是合理的，我们能做的就是尽量减少误差。在误差存在的情况下，学生很难说出“相同”二字，期盼学生主动提出“同一个摆在连续摆动过程中，相同时间内摆动的次数是相同的”这一科学概念似乎又是那么遥远。个人认为不如降低要求，先让学生通过实验得出“同一个摆在连续摆动过程中，相同时间内摆动的次数是非常接近的”这一不完善的概念。然后教师向学生出示科学概念，顺便简单阐述次数不同的原因是误差所致。这样学生会正视误差，从另一个高度重新审视科学概念的形成。

【小结提升】

科学概念的建构固然重要，但是，在探究过程中树立正确科学的态度更不容忽视。培养学生良好的科学学习品格比掌握科学概念更加重要。所以，我们应该分清更多的“是”和“不是”，反思自己在引领学生建构科学概念的教学活动中，是否存在对学生科学态度的形成具有负面影响的不当行为，是否有意识地强化学生用科学的态度去探究。我坚信，只有树立良好的科学学习品格的学生，才是最具有科学发展潜力的。

【名师点评】

我们许多反思的内容都集中在教学过程中的某一问题，有的是整个教学过程的反思，就像我们平时的教学评课。马基法老师从我们实验中不可避免的误差入手，着眼点很独特。确实在实验过程中绝对避免不了误差的产生，但通过我们的努力可以减小误差，减小误差就可以提高实验的准确性。由于实验材料的限制，特别是我们农村的学校实验材料有些更是捉襟见肘，在缺少、代替的情况下，我们小学科学课里有些实验存在着较大的误差，如何减小误差，使实验结论更趋科学性，更能帮助学生建立科学概念呢？这确实是我们值得思考的。但对于我们的学生来说，如何让学生接受误差，也确实有一点难度，马老师在最后的反思与后续的设计过程中，也考虑到了这一点，让学生在心甘情愿下正视误差的存在，从另一个高度重新审视科学概念的形成，从而在探究过程中树立学生正确的科学态度，养成良好的科学学习品格，我想这也正是这篇反思的闪光点所在吧！

我认为一个教学片段、一堂课、一个阶段的教学都可以进行反思，甚至一句话、一个动作、一个眼神都能引发我们反思。教学反思促进教师的教学工作、学生的发展。同时，也促进教师的专业化成长，在反思中收获成功，在反思中自我成长，让我们学会反思，从反思开始，成为一名科研型教师。

（浙江省余姚市实验小学 315400）