對小學科學實驗數據誤差處理的思考

費薇

面對學生在實驗中的實驗誤差，教師必然面對一個困惑：應該尊重前人總結的經驗和真理，還是應該尊重學生手里的實驗數據？教師面對學生實驗中出現的誤差既不能無視，也不能直接予以否定，作為實驗的組織者、指導者的教師該做怎么做呢？ 如何因勢利導，讓學生發現誤差背后的東西，是更加能夠體現科學精神和科學價值觀的教學方式。

一、案例

筆者曾執教《測量水的溫度》這節課。當時分10個小組實驗 ：把熱水倒入燒杯用溫度計測量，待溫度計液柱停止上升時記錄初始溫度，然后每隔兩分鐘記錄一次熱水溫度。10分鐘后實驗結束，填寫溫度降低曲線圖，匯報交流各個小組的發現。

其中4個小組的實驗數據中最開始減低的溫度偏少，然后逐步變多，再變少 ；2個小組每兩分鐘減低的溫度是一樣的；2個小組每兩分鐘減低的溫度規律是先慢后快 ；而每兩分鐘減低的溫度規律是先快后慢的也只有2組。

數據的差異導致學生的結論出現了比較大的分歧，可惜因為課堂時間有限，筆者沒來得及給他們分析數據背后的問題，只是由自己給了他們一個標準答案—— 溫度減低的規律是先快后慢直到室溫停止。

二、分析

這堂課結束了，學生們帶著一個正確的標準答案和一肚子對數據的懷疑離開了課堂。事后，筆者猜想學生們在測量時可能有以下幾種行為導致了數據異常 ：

1.沒等到液柱停止上升就急于記錄

2.負責計算時間的同學和負責觀察溫度的同學沒能很好地配合

3. 負責拿溫度計的同學可能攪拌了熱水使其降溫速度變化

很明顯 ，數據異常應該是由于學生實驗操作中出現失誤造成的。但是，這畢竟只是一群小學三年級的學生，要求他們在剛接觸科學課不到一年的時間就能把實驗中的每個細節都做到位是不太可能的。事實上，即使是經過長期實驗操作的鍛煉 ，也不可能完全避免實驗中的誤差。

三、思考

面對學生因實驗誤差導致錯誤結論的時候 ，教師必然面對一個困惑：應該尊重前人總結的經驗和真理，還是應該尊重學生手里的實驗數據？ 這是一個兩難的問題 ，因為學生實驗數據中的誤差的確存在，當然不能坐視不管；可如果只是生硬地給予他們標準答案，那為什么我們還要做實驗呢？ 科學，就是一門用數據說話，最講究真憑實據的學科。要是連數據都不能說明問題，學生對實驗還會有興趣嗎？ 他們還會重視實驗嗎？ 甚至，他們連對科學這門學科都會產生懷疑。教師面對學生實驗中出現的誤差既不能無視，也不能直接予以否定，那么作為實驗的組織者、指導者的教師該做怎么做呢？

四、策略

（一） 減小實驗誤差的方法

1.勤動手，多實踐

實驗操作重在動手。高年級學生比低年級學生在實驗操作上出現較大誤差的概率小，同年級段內常進行實驗操作的學生比不常進行的學生出現較大誤差的概率小。因此長期進行實驗操作還是可以減少很多實驗過程和操作方法上的不正確。

2. 好習慣，重培養

學生對實驗的興趣通常都很濃厚，但是其中傾向于玩的成分遠大于探索的成分。常常可以看見學生實驗時嬉笑玩耍，對于實驗操作中的注意事項容易疏忽；也有的學生在實驗時無所事事，仿佛實驗都是別人的事，與自己沒有關系。針對這些情況，就要求教師在安排實驗時給每個學生進行具體分工，保證他們有事可干；強調科學實驗是嚴謹的活動，必須細致、細心地進行每一步操作；演示實驗要求學生仔細留意教師的每個細節；實際操作中教師也時刻留意學生的操作細節并適時進行指導。長期這樣堅持，特別是嚴謹地要求學生注重細節，不但可以端正他們學習科學的態度，也能使實驗中出現數據較大誤差的概率變小。

3.多測量，講實證

科學實驗得到的數據是具有偶然性的，為了避免偶然性對實驗結論的影響，只有反復測量。有的學生在進行實驗時比較草率，常常進行一次實驗就匆匆下定論。教師應該把“科學實驗應反復多做幾次，然后取數據的平均值”這個意識貫穿在教學的始終，這樣才能保證實驗受偶然性影響所造成的誤差值達到最小。需要注意的是，有些實驗因為時間的局限，比較難在課堂上完成重復。遇到這種實驗時，可以把各個小組得出的數據進行平均，這樣也能一定程度地避免較大誤差的出現。

（二 ） 出現因較大誤差導致錯誤結論的處理方法

1.對錯誤結論進行推敲，適當提出質疑

大多數時候，學生因為錯誤的數據而產生錯誤的結論是很正常的，而且也可以通過簡單的分析得出這一結論的荒謬性。但是，直接指出學生數據出錯的方式很不可取，這不但會打擊學生的學習積極性，更會令他們對實驗的必要性產生懷疑。那么，當出現這種情況時，最好的方式是先肯定他們的結論，再引導他們對結論進行質疑，從生活中的現象去判斷自己結論是否能夠成立；在學生產生疑問后再帶領他們回顧自己的實驗過程，去發現自己在設計實驗和操作實驗中是否有什么疏失。這樣，既可以從實驗方法上對學生進行有效指導，也能避免學生堅持自己的錯誤結論，最重要的是讓學生對問題進行了新的探究，增加了學習科學的趣味性。

2.對錯誤結論進行肯定，后續進行反證

科學的發展歷程，本身就是一個不斷否定已有認知的過程，有些錯誤的結論本身就是一個很好的教學內容，甚至還能為下一階段的教學進行服務。例如，五年級《物體在水中是沉還是浮》這一課，學生很容易形成一個結論：木頭是浮在水上的。這個結論本身當然有問題，但筆者當時并沒有說破。等到了六年級《多種多樣的植物》這一課 ，筆者拿出一塊沉香木放在水中。“ 木頭沉下去了！”學生對這個現象驚奇不已，然后再學習的時候 ，他們對本節課所學內容抱著極其濃厚的興趣。事實上，這樣的情況還是比較多的。在學生對一些實驗結果產生錯誤結論后，教師不需要馬上否定它，因為后面的教學內容中自然有對這個結論進行修正的機會。如果能夠讓學生對自己已有的結論產生懷疑，并進一步去探究背后的原因，實際上我們的科學教學就得到了極大的成功。

【作者單位：蘇州市八一小學校 江蘇】