以误差为师：小学科学实验误差的教学价值与应对策略

【摘 要】教学中，教师应帮助学生准确理解误差、设计开放性实验、注重操作细节、积累分析经验，并优化实验装置，从而全面提升学生的科学素养和探究能力，为其未来的科学学习奠定坚实的基础。

【关键词】实验误差 教学价值 应对策略

在科学探究中，实验误差无处不在，它是实验现象的一部分。小学科学教育作为学生科学素养培养的重要阶段，将实验误差作为教学内容能够帮助学生更好地理解科学的本质。学生正确认识实验误差，以误差为师，逐步学会分析误差、探究原因，可以在解决问题的过程中培养严谨的科学态度、批判性思维和创新思维。面对实验误差，教师如何在教学中采取有针对性的应对策略，将不利因素转化为学生成长的契机？

一、准确理解误差，培养实验精神

在小学科学实验中，误差是不可避免的，但其本质是科学认识不断深化的体现。教师首先应帮助学生正确理解误差的概念，认识到误差并不意味着实验失败，而是反映出实验设计、测量工具或操作过程中的细微问题。这种认识有助于学生培养科学的实验态度，激发学生探求真理的兴趣、增强不断优化实验过程的动力。

在教学《水受热以后》一课时，无论是“由冰融化为水”还是“把水烧开”，在一般的实验条件下，学生很难得到稳定的“0 ℃”和“100 ℃”的测量值，但学生可以得到一个相对稳定的数值，如“-1 ℃”“1 ℃”“99 ℃”等。在这种情况下，不能说学生测量出的数值是有问题的，因为学生实际的测量结果就是这样的，也就是说，学生的记录是实事求是的。但这些数值和理论数值是有差异的，此时，教师可让学生直视这些数值间的差异，思考它们产生的原因。这样更有利于学生理解数据背后的科学本质，培养其实验精神。

二、设计开放性实验，丰富探究方法

科学实验不仅仅是验证知识，更是培养学生探究精神的过程。教师可以鼓励学生进行开放性的实验设计，让学生在实验过程中发挥自主性，提出问题并寻找答案。通过开放的探索性实验，学生可以接触到多种实验方法和思维方式，增加实验经验和科学素养。

在教学《降落伞》一课中，学生需要设计对比实验来探究“降落伞下降的快慢与什么因素有关”。在一般的教学中，无论是教师引导学生集中一个影响因素，或开放多个影响因素同时探究，受课堂时间和实验结果的限制，一般情况下教师会提供半成品材料（剪好的不同大小、相同形状、相同材料的伞面；剪好的相同长度、相同数量的伞绳；相同的重物），让学生用相同的连接方式进行连接。针对这个因素，各个小组的研究材料和结果一致性很高，但也正是因为这样的一致性，实验本身缺乏了开放度。教师不妨放手让学生进行实验设计。同样还是研究“伞面大小”这个影响因素，只要学生设计的对比实验是合理的（如表1），针对伞面和伞绳的多样选择，学生的方案便可以多样化。

当教师给予学生足够的开放性设计实验的时空后，学生就会发现实验误差数据的多样性，也能够看到多样误差数据背后的科学规律。

三、注重操作细节，增强实践技能

实验误差的发生往往与实验操作中的细节密切相关，尤其是在测量和记录数据的过程中。为了减少误差，学生需要关注细致的操作技巧。教师应强调操作细节的重要性，从规范化操作入手，指导学生如何正确使用实验工具、如何精准测量和记录数据。

在教学《测定脉搏》一课时，学生是否能够找到脉搏？是否能够找到最佳位置？是否每次都能在最佳位置，采用正确的搭脉方式进行计数？是否每次都能及时做好测量前的准备，并准时计数？是否能够不受外界干扰（如桌子晃动、场内其他声音的影响等）？在测试过程中的每一个细节，都需要学生高度关注。在主观上，学生需要集中注意力，紧跟全班的测试节奏，排除干扰，实事求是地计数；在客观上，教师可采用自制的“脉搏启动器”支持学生找准并标记最佳位置，解决客观因素带来的测量困难，这样才能确保测量的数值更加接近真实值。在实验记录时，学生同样需要保持对数据的精确度，避免粗心导致的错误。通过培养学生对实验操作的细致关注，不仅能减少误差的发生，还能增强学生的动手能力和实践技能，使其在未来的科学探究中能够更加严谨和自信。

四、积累分析经验，提升科学思维

实验误差的分析是科学思维的重要组成部分，学生通过对误差的总结和反思，能够逐步提升其分析问题和解决问题的能力。在实验结束后，教师应引导学生进行误差来源的讨论，鼓励学生从多个角度进行分析。

在教学《纸张大力士》一课时，学生需要对比三棱柱、四棱柱、八棱柱和圆柱的承受力大小。一般情况下，教师会提前和学生讨论对比实验的公平性，强调除棱柱数量不同，其他条件都要相同，但教师会发现即便如此，学生在制作的过程中，还是会出现各种不够精确的情况。对此，如果教师换个思路，待学生讨论一结束，就放手让学生进行折叠，每个小组每个形状至少折叠一个，快的小组还可以折叠第二个，并采用标准的压力测试仪进行承压力测试。很快，黑板上就会呈现出全班至少12×4=48个数据，每个棱柱至少有12个可用于对比的数据。学生可以从横向、纵向、两两、整体等多视角进行数据的对比和分析，会发现，数据有一定的规律性：圆柱比三棱柱承压力整体趋势更大，八棱柱比三棱柱承压力整体趋势大。但也有很多问题，比如，大部分四棱柱比三棱柱的承压力要大，但也有的不是这样的，同样也有极个别圆柱的比四棱柱要小的情况。针对这些“复杂而显得有问题的数据”，教师应引导学生分析背后的原理，分析归纳出：多余的折痕、纸张连接的宽窄、连接面的整齐度、纸张的方向等多种因素都会影响纸张柱体的承压力。

在这样深入分析的过程中，学生不仅能够了解误差的具体原因，还能培养出严谨的科学思维方式，学会如何在面对不同的实验结果时理性地分析和判断，而不是简单地得出结论，以此提升学生的独立思考和科学分析的能力。

五、优化实验装置，提升探究精度

实验误差往往与实验装置的精度密切相关，因此，优化实验装置是减少误差的关键步骤。教师可以引导学生关注实验设备改进、选择和使用，帮助学生认识到不同实验装置的优缺点，并在实验中不断进行调整和改进。如，创新实验装置、引入传感器等信息技术、不同类型的测量工具的比较等。

在“测量物体运动速度”的实验中，教师可以引入数字传感器记录速度数据，以避免传统读数方式可能带来的误差。学生还可以通过软件分析速度随时间的变化规律，直观感受到误差的存在。这些技术工具的应用，不仅使数据的获得更加精准，也使数据的分析更高效。

总而言之，小学科学实验教学不仅要关注学生的知识掌握，更要培养学生的科学思维和实践能力。通过准确理解误差、设计开放性实验、注重操作细节、积累分析经验及优化实验装置等应对策略，教师能够帮助学生逐步掌握科学实验的基本方法，培养学生在实验中不断探索、总结和优化的能力。

（作者单位：南京师范大学附属小学 本专辑责任编辑：苏少伟）

参考文献

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