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由误差引起的思考

时间:2024-05-09

江苏南京市文靖东路小学 黄小军

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产生的原因,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?

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