由误差引起的思考

黄小军

【摘要】科学课堂在很多情况下忽略了对探究数据信息的整理和分析。一方面体现教师没有充分意识到数据信息整理和分析的重要性，缺乏指导的有效策略;另一方面，学生不能通过对探究数据的整理和分析锻炼思维能力，提升科学素养。因此，对于科学课堂上一些探究数据，尤其是误差的数据，教师应明确什么是误差，误差造成的原因以及如何正确处理这些误差。

【关键词】科学探究 误差 分析

在一次区级教研活动中，多位年轻教师同课异构执教苏教版科学四年级下册《摩擦力的秘密》。下图是其中一位年轻教师执教时拍摄的板书。作为一名年轻教师，教学设计清晰流畅，从用手紧贴桌面往前推进的活动入手，引起学生思考什么是摩擦力;接着学生小组讨论影响摩擦力大小的因素有哪些？然后学生设计实验，并探究影响摩擦力大小的因素，最后分析数据，得出结论。整节课，从问题的提出，到实验的设计，到探究的过程，到结论的获得，学生占有明显的主体地位。作为一名年轻教师，上出这样的实验课，非常成功。但是，通过他的板书，尤其在探究接触面积会不会影响摩擦力大小时，经过实验，面积相差一倍的物体摩擦力却只在0.45N和0.5N之间。出于习惯，老师理所应当地把0.05N的差距视作误差，并得出了接触面积的大小不会对摩擦力产生影响的结论。

一切顺理成章，结论也符合大多数老师的认知。可是，这实际测量出来的0.05N就一定是误差？0.05N会不会是省力？面对这样的问题，还可以这样教学。

一、理性思考，认真分析

0.05N的误差从何而来？要解决这个问题，我们要明确摩擦力的定义，尤其是本节课主要探究的是滑动摩擦力。我们把一个物体在另一个物体表面发生滑动时，接触面间产生阻碍它们相对运动的摩擦力称为滑动摩擦力。滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度和压力大小有关。压力越大，物体接触面越粗糙，产生的滑动摩擦力就越大。笔者亲自操作后，觉得可能产生在以下三个方面：

首先是实验材料。虽然是同一块木头的两个表面，但是两个表面的粗糙程度还是有区别的，这样会产生因表面粗糙程度不同而导致的摩擦力差。这个差距会被视作接触面大小不同而产生，从而影响了学生的判断。

其次是实验的次数。在这节课上，老师让学生每个实验做了3次算平均数。由于人为因素，操作过程和读数过程都会因各种变化而导致产生误差。三次实验的数量太少，可能连续三次取得的数据都有问题，从而产生误差。平均数的使用也并非合理，可能会受某次非有效数据的影响。

最后是操作的精细。虽然学生对操作过程很熟悉，弹簧测力计的使用也很规范，但是在拉动过程中还是会歪，尤其是面积变小了以后。读数时也会因为刻度的跳动，无法准确读数。

学生在有了疑问以后，教师首先理性思考差距產生的原因，而后帮助学生认真分析，误差背后我们应该注意的问题。只有这样，学生才能真正从探究中成长。

二、正确引导，培养求真

新课程标准指出：科学探究要培养学生的实证意识。观察并记录实验数据作为探究实验中常见的教学手段，能帮助学生对事物或发生的现象分析得更清楚更精确。同时，学生对这些数据的科学理解与运用，有助于形成正确认知，促进思维发展，提高学习效率。因此，培养学生实事求是的数据意识，对学生科学态度的形成，有着非常积极的作用。由此，小小的0.05N真的没那么重要吗？是小题大做？显然不是，这0.05N恰巧是培养学生求真品质、获得新发现的契机。

在这个实验中，重视误差可以帮助我们反思实验过程，规范学生的操作，从而提高学生的动手能力。同时，思考实验可以加深我们对摩擦力的影响因素的认识，更能感受到压力大小、粗糙程度对摩擦力的影响，并且重视误差本身就是一种科学探究精神，这对学生科学素养的影响更为深远。

三、树立意识，提升素养

美国《国家科学课程标准》强调在科学教学中培养学生证据意识的重要性，而证据的许多方面需要数据的支撑。在科学探究活动中，学生通过实验、观察，获得大量数据。面对这些数据，教师要有意识地引导学生：第一，正确观察，准确记录;第二，学会分析，区别不同;第三，正确选择，合理解释。这样，学生才能在面对多样数据时，冷静、科学地对待，并运用数据合理解释问题或现象。但学生的数据意识和实证意识不是与生俱来的，必须在探究活动中不断地培养和发展。如这节课，出现这样的误差，教师有没有及时地引导分析实验数据，是按原来的要求三次实验求平均值？还是反复多次的实验，并认真详细地记录实验数据，从不断获得的数据中去分析、发现？课堂上教师不同的引导方式，可以使学生从数据的被动记录者变为主动发现者，从被动的数据记录到主动运用数据解决问题。学生良好的数据意识，教师需要及时鼓励，鼓励学生根据数据提出自己的见解或解释，鼓励学生学会用数据提供证据，鼓励学生言而有理、言之有据。这样，学生的数据意识和实证意识才能得到锻炼，对数据的敏感性才能得到增强，科学素养才能得到提升。

四、灵活处理，有效提升

预设与生成是对立统一的关系，尽管生成具有一定的随意性和非预设性，但它并非与预设无缘。探究活动随着学生发现的深入千变万化，再好的预设也无法预见课堂上可能出现的所有情况。所以，在探究过程中，学生的意外发现、奇思妙想、不解疑惑等举动，都可能是具有价值的、生成性的教学资源。教师要学会捕捉、放大，并根据教学的实际情况及时调整，适应学生的学习需要，让课堂充满灵性，富有个性。如0.05N的出现，教师在进行教学设计时，根据自己的知识储备觉得应该是一致的，或者差别不大，出现0.05N的误差他觉得完全正常，完全按照自己的预设进行。但这样的课堂对学生来说真的有益吗？有助于学生科学素养的提升吗？因此，科学教学中如果只有预设没有生成，课堂将只有知识的灌入而无思维的迸发。在科学教学中，如果能及时捕捉并有效利用生成资源，那课堂将是活跃的，有生命活力的，有灵性的，原来的预设也将得到修正、完善，个体的创造力也将不断提高。

对于科学数据，我们一方面既期待着能够顺顺利利的，便于学生们能有所发现，研究有所收获，体验能获得成功。但一些“误差”虽说会给我们获得最后的结论增加难度，然而就是在这充满崎岖的路上行走，学生才有一种征服的成功与喜悦，师生去伪存真，去粗取精，细致分析，精密推断，这样不是更有利于学生理性思维与科学精神的培养吗？