由誤差引起的思考

江蘇南京市文靖東路小學 黃小軍

在一次區(qū)級教研活動中，多位年輕教師同課異構執(zhí)教蘇教版科學四年級下冊《摩擦力的秘密》。下圖是其中一位年輕教師執(zhí)教時拍攝的板書。作為一名年輕教師，教學設計清晰流暢，從用手緊貼桌面往前推進的活動入手，引起學生思考什么是摩擦力；接著學生小組討論影響摩擦力大小的因素有哪些？ 然后學生設計實驗，并探究影響摩擦力大小的因素，最后分析數(shù)據，得出結論。整節(jié)課，從問題的提出，到實驗的設計，到探究的過程，到結論的獲得，學生占有明顯的主體地位。作為一名年輕教師，上出這樣的實驗課，非常成功。但是，通過他的板書，尤其在探究接觸面積會不會影響摩擦力大小時，經過實驗，面積相差一倍的物體摩擦力卻只在0.45N和0.5N之間。出于習慣，老師理所應當?shù)匕?.05N的差距視作誤差，并得出了接觸面積的大小不會對摩擦力產生影響的結論。

一切順理成章，結論也符合大多數(shù)老師的認知。可是，這實際測量出來的0.05N就一定是誤差？0.05N會不會是省力？ 面對這樣的問題，還可以這樣教學。

一、理性思考，認真分析

0.05N的誤差從何而來？ 要解決這個問題，我們要明確摩擦力的定義，尤其是本節(jié)課主要探究的是滑動摩擦力。我們把一個物體在另一個物體表面發(fā)生滑動時，接觸面間產生阻礙它們相對運動的摩擦力稱為滑動摩擦力?；瑒幽Σ亮Φ拇笮∨c接觸面的粗糙程度和壓力大小有關。壓力越大，物體接觸面越粗糙，產生的滑動摩擦力就越大。筆者親自操作后，覺得可能產生在以下三個方面：

首先是實驗材料。雖然是同一塊木頭的兩個表面，但是兩個表面的粗糙程度還是有區(qū)別的，這樣會產生因表面粗糙程度不同而導致的摩擦力差。這個差距會被視作接觸面大小不同而產生，從而影響了學生的判斷。

其次是實驗的次數(shù)。在這節(jié)課上，老師讓學生每個實驗做了3次算平均數(shù)。由于人為因素，操作過程和讀數(shù)過程都會因各種變化而導致產生誤差。三次實驗的數(shù)量太少，可能連續(xù)三次取得的數(shù)據都有問題，從而產生誤差。平均數(shù)的使用也并非合理，可能會受某次非有效數(shù)據的影響。

最后是操作的精細。雖然學生對操作過程很熟悉，彈簧測力計的使用也很規(guī)范，但是在拉動過程中還是會歪，尤其是面積變小了以后。讀數(shù)時也會因為刻度的跳動，無法準確讀數(shù)。

學生在有了疑問以后，教師首先理性思考差距產生的原因，而后幫助學生認真分析，誤差背后我們應該注意的問題。只有這樣，學生才能真正從探究中成長。

二、正確引導，培養(yǎng)求真

新課程標準指出：科學探究要培養(yǎng)學生的實證意識。觀察并記錄實驗數(shù)據作為探究實驗中常見的教學手段，能幫助學生對事物或發(fā)生的現(xiàn)象分析得更清楚更精確。同時，學生對這些數(shù)據的科學理解與運用，有助于形成正確認知，促進思維發(fā)展，提高學習效率。因此，培養(yǎng)學生實事求是的數(shù)據意識，對學生科學態(tài)度的形成，有著非常積極的作用。由此，小小的0.05N真的沒那么重要嗎？ 是小題大做？ 顯然不是，這0.05N恰巧是培養(yǎng)學生求真品質、獲得新發(fā)現(xiàn)的契機。

在這個實驗中，重視誤差可以幫助我們反思實驗過程，規(guī)范學生的操作，從而提高學生的動手能力。同時，思考實驗可以加深我們對摩擦力的影響因素的認識，更能感受到壓力大小、粗糙程度對摩擦力的影響，并且重視誤差本身就是一種科學探究精神，這對學生科學素養(yǎng)的影響更為深遠。

三、樹立意識，提升素養(yǎng)

美國《國家科學課程標準》強調在科學教學中培養(yǎng)學生證據意識的重要性，而證據的許多方面需要數(shù)據的支撐。在科學探究活動中，學生通過實驗、觀察，獲得大量數(shù)據。面對這些數(shù)據，教師要有意識地引導學生：第一，正確觀察，準確記錄；第二，學會分析，區(qū)別不同；第三，正確選擇，合理解釋。這樣，學生才能在面對多樣數(shù)據時，冷靜、科學地對待，并運用數(shù)據合理解釋問題或現(xiàn)象。但學生的數(shù)據意識和實證意識不是與生俱來的，必須在探究活動中不斷地培養(yǎng)和發(fā)展。如這節(jié)課，出現(xiàn)這樣的誤差，教師有沒有及時地引導分析實驗數(shù)據，是按原來的要求三次實驗求平均值？ 還是反復多次的實驗，并認真詳細地記錄實驗數(shù)據，從不斷獲得的數(shù)據中去分析、發(fā)現(xiàn)？ 課堂上教師不同的引導方式，可以使學生從數(shù)據的被動記錄者變?yōu)橹鲃影l(fā)現(xiàn)者，從被動的數(shù)據記錄到主動運用數(shù)據解決問題。學生良好的數(shù)據意識，教師需要及時鼓勵，鼓勵學生根據數(shù)據提出自己的見解或解釋，鼓勵學生學會用數(shù)據提供證據，鼓勵學生言而有理、言之有據。這樣，學生的數(shù)據意識和實證意識才能得到鍛煉，對數(shù)據的敏感性才能得到增強，科學素養(yǎng)才能得到提升。

四、靈活處理，有效提升

預設與生成是對立統(tǒng)一的關系，盡管生成具有一定的隨意性和非預設性，但它并非與預設無緣。探究活動隨著學生發(fā)現(xiàn)的深入千變萬化，再好的預設也無法預見課堂上可能出現(xiàn)的所有情況。所以，在探究過程中，學生的意外發(fā)現(xiàn)、奇思妙想、不解疑惑等舉動，都可能是具有價值的、生成性的教學資源。教師要學會捕捉、放大，并根據教學的實際情況及時調整，適應學生的學習需要，讓課堂充滿靈性，富有個性。如0.05N的出現(xiàn)，教師在進行教學設計時，根據自己的知識儲備覺得應該是一致的，或者差別不大，出現(xiàn)0.05N的誤差他覺得完全正常，完全按照自己的預設進行。但這樣的課堂對學生來說真的有益嗎？有助于學生科學素養(yǎng)的提升嗎？因此，科學教學中如果只有預設沒有生成，課堂將只有知識的灌入而無思維的迸發(fā)。在科學教學中，如果能及時捕捉并有效利用生成資源，那課堂將是活躍的，有生命活力的，有靈性的，原來的預設也將得到修正、完善，個體的創(chuàng)造力也將不斷提高。

對于科學數(shù)據，我們一方面既期待著能夠順順利利的，便于學生們能有所發(fā)現(xiàn)，研究有所收獲，體驗能獲得成功。但一些“誤差”雖說會給我們獲得最后的結論增加難度，然而就是在這充滿崎嶇的路上行走，學生才有一種征服的成功與喜悅，師生去偽存真，去粗取精，細致分析，精密推斷，這樣不是更有利于學生理性思維與科學精神的培養(yǎng)嗎？