以誤差為師：小學科學實驗誤差的教學價值與應對策略

【摘 要】教學中，教師應幫助學生準確理解誤差、設計開放性實驗、注重操作細節、積累分析經驗，并優化實驗裝置，從而全面提升學生的科學素養和探究能力，為其未來的科學學習奠定堅實的基礎。

【關鍵詞】實驗誤差 教學價值 應對策略

在科學探究中，實驗誤差無處不在，它是實驗現象的一部分。小學科學教育作為學生科學素養培養的重要階段，將實驗誤差作為教學內容能夠幫助學生更好地理解科學的本質。學生正確認識實驗誤差，以誤差為師，逐步學會分析誤差、探究原因，可以在解決問題的過程中培養嚴謹的科學態度、批判性思維和創新思維。面對實驗誤差，教師如何在教學中采取有針對性的應對策略，將不利因素轉化為學生成長的契機？

一、準確理解誤差，培養實驗精神

在小學科學實驗中，誤差是不可避免的，但其本質是科學認識不斷深化的體現。教師首先應幫助學生正確理解誤差的概念，認識到誤差并不意味著實驗失敗，而是反映出實驗設計、測量工具或操作過程中的細微問題。這種認識有助于學生培養科學的實驗態度，激發學生探求真理的興趣、增強不斷優化實驗過程的動力。

在教學《水受熱以后》一課時，無論是“由冰融化為水”還是“把水燒開”，在一般的實驗條件下，學生很難得到穩定的“0 ℃”和“100 ℃”的測量值，但學生可以得到一個相對穩定的數值，如“-1 ℃”“1 ℃”“99 ℃”等。在這種情況下，不能說學生測量出的數值是有問題的，因為學生實際的測量結果就是這樣的，也就是說，學生的記錄是實事求是的。但這些數值和理論數值是有差異的，此時，教師可讓學生直視這些數值間的差異，思考它們產生的原因。這樣更有利于學生理解數據背后的科學本質，培養其實驗精神。

二、設計開放性實驗，豐富探究方法

科學實驗不僅僅是驗證知識，更是培養學生探究精神的過程。教師可以鼓勵學生進行開放性的實驗設計，讓學生在實驗過程中發揮自主性，提出問題并尋找答案。通過開放的探索性實驗，學生可以接觸到多種實驗方法和思維方式，增加實驗經驗和科學素養。

在教學《降落傘》一課中，學生需要設計對比實驗來探究“降落傘下降的快慢與什么因素有關”。在一般的教學中，無論是教師引導學生集中一個影響因素，或開放多個影響因素同時探究，受課堂時間和實驗結果的限制，一般情況下教師會提供半成品材料（剪好的不同大小、相同形狀、相同材料的傘面；剪好的相同長度、相同數量的傘繩；相同的重物），讓學生用相同的連接方式進行連接。針對這個因素，各個小組的研究材料和結果一致性很高，但也正是因為這樣的一致性，實驗本身缺乏了開放度。教師不妨放手讓學生進行實驗設計。同樣還是研究“傘面大小”這個影響因素，只要學生設計的對比實驗是合理的（如表1），針對傘面和傘繩的多樣選擇，學生的方案便可以多樣化。

當教師給予學生足夠的開放性設計實驗的時空后，學生就會發現實驗誤差數據的多樣性，也能夠看到多樣誤差數據背后的科學規律。

三、注重操作細節，增強實踐技能

實驗誤差的發生往往與實驗操作中的細節密切相關，尤其是在測量和記錄數據的過程中。為了減少誤差，學生需要關注細致的操作技巧。教師應強調操作細節的重要性，從規范化操作入手，指導學生如何正確使用實驗工具、如何精準測量和記錄數據。

在教學《測定脈搏》一課時，學生是否能夠找到脈搏？是否能夠找到最佳位置？是否每次都能在最佳位置，采用正確的搭脈方式進行計數？是否每次都能及時做好測量前的準備，并準時計數？是否能夠不受外界干擾（如桌子晃動、場內其他聲音的影響等）？在測試過程中的每一個細節，都需要學生高度關注。在主觀上，學生需要集中注意力，緊跟全班的測試節奏，排除干擾，實事求是地計數；在客觀上，教師可采用自制的“脈搏啟動器”支持學生找準并標記最佳位置，解決客觀因素帶來的測量困難，這樣才能確保測量的數值更加接近真實值。在實驗記錄時，學生同樣需要保持對數據的精確度，避免粗心導致的錯誤。通過培養學生對實驗操作的細致關注，不僅能減少誤差的發生，還能增強學生的動手能力和實踐技能，使其在未來的科學探究中能夠更加嚴謹和自信。

四、積累分析經驗，提升科學思維

實驗誤差的分析是科學思維的重要組成部分，學生通過對誤差的總結和反思，能夠逐步提升其分析問題和解決問題的能力。在實驗結束后，教師應引導學生進行誤差來源的討論，鼓勵學生從多個角度進行分析。

在教學《紙張大力士》一課時，學生需要對比三棱柱、四棱柱、八棱柱和圓柱的承受力大小。一般情況下，教師會提前和學生討論對比實驗的公平性，強調除棱柱數量不同，其他條件都要相同，但教師會發現即便如此，學生在制作的過程中，還是會出現各種不夠精確的情況。對此，如果教師換個思路，待學生討論一結束，就放手讓學生進行折疊，每個小組每個形狀至少折疊一個，快的小組還可以折疊第二個，并采用標準的壓力測試儀進行承壓力測試。很快，黑板上就會呈現出全班至少12×4=48個數據，每個棱柱至少有12個可用于對比的數據。學生可以從橫向、縱向、兩兩、整體等多視角進行數據的對比和分析，會發現，數據有一定的規律性：圓柱比三棱柱承壓力整體趨勢更大，八棱柱比三棱柱承壓力整體趨勢大。但也有很多問題，比如，大部分四棱柱比三棱柱的承壓力要大，但也有的不是這樣的，同樣也有極個別圓柱的比四棱柱要小的情況。針對這些“復雜而顯得有問題的數據”，教師應引導學生分析背后的原理，分析歸納出：多余的折痕、紙張連接的寬窄、連接面的整齊度、紙張的方向等多種因素都會影響紙張柱體的承壓力。

在這樣深入分析的過程中，學生不僅能夠了解誤差的具體原因，還能培養出嚴謹的科學思維方式，學會如何在面對不同的實驗結果時理性地分析和判斷，而不是簡單地得出結論，以此提升學生的獨立思考和科學分析的能力。

五、優化實驗裝置，提升探究精度

實驗誤差往往與實驗裝置的精度密切相關，因此，優化實驗裝置是減少誤差的關鍵步驟。教師可以引導學生關注實驗設備改進、選擇和使用，幫助學生認識到不同實驗裝置的優缺點，并在實驗中不斷進行調整和改進。如，創新實驗裝置、引入傳感器等信息技術、不同類型的測量工具的比較等。

在“測量物體運動速度”的實驗中，教師可以引入數字傳感器記錄速度數據，以避免傳統讀數方式可能帶來的誤差。學生還可以通過軟件分析速度隨時間的變化規律，直觀感受到誤差的存在。這些技術工具的應用，不僅使數據的獲得更加精準，也使數據的分析更高效。

總而言之，小學科學實驗教學不僅要關注學生的知識掌握，更要培養學生的科學思維和實踐能力。通過準確理解誤差、設計開放性實驗、注重操作細節、積累分析經驗及優化實驗裝置等應對策略，教師能夠幫助學生逐步掌握科學實驗的基本方法，培養學生在實驗中不斷探索、總結和優化的能力。

（作者單位：南京師范大學附屬小學 本專輯責任編輯：蘇少偉）

參考文獻

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