关注实验误差　培养科学精神_大学教育更应该注重培养科学精神

　　最近听了《测量摆的快慢》一课，对其中关于对实验数据分析一节觉得颇有新意，现将部分环节整理如下。 　　(前面学生已按“摆的快慢与摆锤重量、摆线长短、摆幅大小”分别进行了探究性实验，接下来是汇报实验)
　　师：下面我们开始汇报实验的结果，先请研究“摆的快慢与摆锤重量”的同学汇报你们的实验过程。
　　生：我们是测量10秒内摆动了多少次，一共测量了3次，记录的数据如下。
　　
　　师：其他组的情况呢?
　　(学生一一汇报，大多数学生的实验数据差别在1-2次，教师将各组数据板书在黑板上，并引导学生分析)
　　师：大家都很认真，那么从这些数据你们能看出什么呢?
　　生：前面我们研究了同一个摆在相同时间内摆动的次数是一定的，但这里摆锤重的或轻的三次的次数不完全一样，说明我们在实验中是有误差的。
　　生：从表中可以看出，轻的摆和重的摆在10秒内基本上摆动了12次。
　　生：从实验数据可以知道摆的快慢与摆锤的轻重是没有关系的。
　　(教师正要就此小结并组织学生汇报摆的快慢与摆线长短关系的实验过程，这时有个学生举手发言)
　　生：我有不同意见，我觉得摆的快慢与摆锤重量是有关系的，以前我们在做《一杯水里能溶解多少食盐》的实验时，老师教我们的方法是可以取大多数的数，这里3次实验有2次不同，所以，我觉得是有关系的。
　　［评］：在实验教学中，对实验中数据的处理，确实可以通过取大多数值的方式，这说明学生学习认真。可用在这里却错误理解了“大多数”的含义，不过这也符合小学生的认知水平。
　　(一个学生开了头，其他有不同意见的学生也纷纷发表自己的意见)
　　［评］：在日常的教学中，我们经常用个别学生的意见代替了全体学生的意见，只要有某个学生答对了标准答案或说出了老师心里想要说的话，老师就会草草收兵，开展下一环节的教学，生怕节外生枝，打乱预设的教程。其实，只要给学生心理上的安全感和时间上的保证，学生就能畅快地说出自己的不同意见。
　　生：我认为没有关系。老师原来教过我们取平均值的方法，那么，在这个实验中，重的三次的平均数与轻的三次的平均数是一样的。
　　(由此，在学生中形成了二种不同的观点，并且好像都有道理。教师还想听听其他学生的意见)
　　师：其他同学对此还有什么看法?
　　生：我也觉得好像是有关系，但我说不准，可能是实验时间太短了，看不出来吧，如果实验时间长一些的话，说不定就能看出实验差异。
　　师：有道理，还有别的方法吗?
　　生：我想换一种测量方法――计时，就是看摆一定的次数用多少时间。
　　师：这种方法能表示摆的快慢吗?
　　生：能。摆相同的次数用时少的就是摆得快，用时多的就是摆得慢。
　　师：很好，下面请同学们用你自己确定的方法再次研究。
　　(5分钟后，学生继续汇报实验结果，下面摘其中3组有代表性的)
　　生：我延长了实验时间，研究的是60秒钟摆了多少次，结果加下。
　　
　　师：你认为摆的快慢与摆锤轻重有关系吗?
　　生：没有，因为在6个数据中有4个是61，说明不论摆锤轻或重在60秒内摆的次数大约是61次。
　　师：刚才有同学说在3次实验中有2次不一样，你这也是有2次不一样啊，为什么说没关系呢?不能让人信服。
　　生：我觉得是没有关系的，在3次实验中，第二次完全一样，第一次相差1次，第三次相差2次，在摆60次左右才相差1-2次，说明差别很小，并且这个误差可能还是别的原因造成的。
　　［评］：学生对误差的认识不仅仅停留在1-2次次数的差别上，能够把误差与整个样本的大小联系起来，这正是科学的计算误差的方法。
　　师：有道理，我们在看误差时不仅要看误差数的多少还要看误差值占整体的比例，这才是科学的方法。
　　［评］：教师对学生的结论予以科学的归纳，并且与科学方法联系起来，这也体现了教师严谨的态度和个人的业务修养。
　　生：我研究的是轻重不同的摆摆10次，看用多少时间，我的实验结果如下。
　　
　　师：对这些数据有什么看法?三次实验没有一次相同，6个数据中也没有哪二个相同，看来摆的快慢与摆锤的轻重还是有关系的。
　　(教师故意这么说，意在激发学生的思维，将学生思维引向深入，学生沉思了片刻)
　　生：我觉得是没有关系的，第一次实验的差别只有0.06秒，第二次也只有O.19秒，第三次是0.29秒，这个差别是很小的。
　　生：误差是有的，但误差很小，一眨眼就1秒，0.06秒是1秒的百分之六，0.29秒是百分之二十九秒，都小到可以忽略不计。
　　［评］：真不可小看学生，他们对误差的认识不断深刻，能从数值的大小来分析，真令人佩服!
　　师：他研究的是10次用的时间，可能是实验时间短看不出误差吧。
　　生：我研究的是让摆摆60次，看用了多少时间，我的研究记录是。
　　
　　(这个学生刚说完，不用老师点名，其他学生争着发表意见)
　　对这一环节教学的几点看法。
　　其一，科学课是以培养学生科学素养为宗旨的课程。要培养学生科学素养首先要尊重学生，让学生在课堂上能畅所欲言，让所有学生都能说出自己想说的。进入课改以来，出现了一些好课、优秀课，在各类新课程案例中也刊登过一些经典课例，如《测量摆的快慢》在很多杂志、案例中都有详细的教学设计、实录。但对实验数据的分析大多一带而过，没有深究。学生看到三次对比实验中有二次不同的数据，难道都没有别的想法?可能不见得，学生不说不等于没想到、没发现，可能只是老师没给机会，或者是编写案例的教师为了把文章写漂亮而删除了这“节外生枝”的部分，使之成为一个“完美”的艺术品。我想我们每一位老师在教学时都要保持“原生态”的课堂，编写案例的作者也要尽量给读者一个“原生态”的作品。这样大家共同努力才能使课程改革越走越深入。
　　其二，科学的本质是注重实证，本课的教学目标也是着眼培养学生实事求是的科学精神，以事实说话，以证据说话的科学品质。在小学科学实验中，关于定量实验的不多，因此，对实验数据的分析、实验误差的处理也简略、模糊，但既然收集到了数据，又出现了误差，我们就必须正视，要让学生既尊重事实正视误差又理解科学概念，同时体会科学的本质。
　　本课学生通过亲自实验，发现摆锤在轻重不同时摆的快慢确实存在细微差别，为什么硬要说这是实验本来的误差造成的，而在接下来的研究摆的快慢与摆线长短关系时又认为所出现的误差就是实验因素造成的呢?据我所听过的课和看到的各类优秀课堂实录中，几乎没有老师正视这个问题。或许老师认为定量实验在小学阶段少，不要求对实验误差进行分析研究，所以放弃了对实验误差的分析，可这是客观存在的，如果我们草草收场，学生就可能认为科学就是老师说了算，什么尊重事实、尊重证据全是假的。如果这样，这是培养了学生的科学素养吗?等等。想到这，我想起了郁波老师在昆明教材培训会上说过的一段话：体现科学本质的科学教育，实际上是在“培育一种新的文化，一种和知识经济社会相适应的文化，一种代表先进生产力的文化。”为此可以说我们从事的不是一般意义上的教学，我们面临的、参与的、正在着手解决的是提高一代公民科学素养的问题。为了使科学课程真正体现科学的本质和教学的本质，我们需要具备一定的科学认识论的知识，即科学性质的知识。科学课多的是这一类学生动手操作后得出的一些规律，教师如何在学生的实践探究活动中发挥好引领作用，我们应当认真思考：在面对学生提出与结论相矛盾的结果时，教师是肯定地告诉他们，错了，应该是……，还是让学生重新实践，操作，再次验证实验的正误。
　　
　　(责任编辑：李雪虹)