江敏麗

(華南師范大學(xué)附屬惠陽學(xué)校 廣東 惠州 516211)

1 引言

2017年出版的《高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》指出要培養(yǎng)學(xué)生物理科學(xué)思維，要求學(xué)生能基于事實(shí)證據(jù)和科學(xué)推理對不同觀點(diǎn)和結(jié)論提出質(zhì)疑和批判，進(jìn)行檢驗(yàn)和修正，進(jìn)而提出創(chuàng)造性見解的能力和品格[1].物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生常常倉促完成實(shí)驗(yàn)，忽略誤差分析，草率得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論.在實(shí)驗(yàn)課中機(jī)械訓(xùn)練和簡單記結(jié)論屬于淺層學(xué)習(xí)，無法培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力.

所謂誤差就是實(shí)驗(yàn)測量值與真實(shí)值的差異，任何實(shí)驗(yàn)都存在誤差.本文從物理實(shí)驗(yàn)的誤差角度，以“研究氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系”為例，引導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)所得的結(jié)果提出質(zhì)疑，分析誤差的來源，提出減小誤差的方法并實(shí)踐，逐層遞進(jìn)，引領(lǐng)學(xué)生深度學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力.

2 歸納梳理整合知識

在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生的誤差分析能力比較薄弱，一方面是思維沒有達(dá)到相應(yīng)的水平，另一方面是基礎(chǔ)知識比較零散，沒有形成系統(tǒng).學(xué)生要想深度學(xué)習(xí)，首先要信息整合，讓學(xué)生能主動進(jìn)行對比分析，整合新知識.

表1是歸納梳理的實(shí)驗(yàn)誤差基礎(chǔ)知識，幫助學(xué)生對高中實(shí)驗(yàn)誤差及常用的誤差分析方法有全面的了解.

表1 高中物理實(shí)驗(yàn)誤差及常用的誤差分析方法

3 任務(wù)驅(qū)動同伴學(xué)習(xí)

學(xué)生在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的時候常常因?yàn)槁o目的而不知所措導(dǎo)致浪費(fèi)動手實(shí)踐的時間，教師講述完實(shí)驗(yàn)原理及相關(guān)注意事項(xiàng)，應(yīng)該設(shè)置具體的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，激勵同伴之間合作學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)探索問題促進(jìn)深度學(xué)習(xí).以“研究氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系”為例，如圖1所示，分解任務(wù)，理解實(shí)驗(yàn)原理.

圖1 “研究氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系”學(xué)習(xí)任務(wù)

4 質(zhì)疑批判修正誤差

“研究氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系”DISLab實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示，學(xué)生在操作時容易出現(xiàn)如下幾點(diǎn)人為誤差：

圖2 “研究氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)裝置

(1)讀數(shù)時，眼睛沒有平視刻度；

(2)實(shí)驗(yàn)操作前沒有涂甘油，無法保證氣密性；

(3)過快推動活塞且用手捂著注射器，無法保證氣體等溫變化.

這些實(shí)驗(yàn)操作細(xì)節(jié)，需要教師在實(shí)驗(yàn)課堂上不斷巡視，發(fā)現(xiàn)問題，提醒學(xué)生注意人為操作誤差，規(guī)范操作.

圖3 p-圖

y=1 898.197 8x+6.813 51

在教師引導(dǎo)下，一共提出如表2所示4種實(shí)驗(yàn)方法來減少連管體積引起的誤差，使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果更趨近于實(shí)驗(yàn)規(guī)律.

表2 減少引起邊管體積誤差的4種實(shí)驗(yàn)方法

通過上述4種誤差分析方法探究發(fā)現(xiàn)，無論哪種方法，均有效減小了連管體積帶來的誤差，其中估測法和理論法修正連管體積的圖像截距更小，更接近原點(diǎn).

5 舉一反三 能力遷移

遷移應(yīng)用是檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的最佳方式，是深度學(xué)習(xí)的核心追求.經(jīng)歷以上實(shí)驗(yàn)探究過程，學(xué)生提高了誤差分析能力，實(shí)踐了誤差修正方法并深刻理解波意耳定律的物理意義.如果此時教師再找出類似誤差處理分析的案例對比，幫助學(xué)生整理和歸納，那么學(xué)生的能力更能有效遷移.

例如“探究物體加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，為什么得到的實(shí)驗(yàn)圖像不過原點(diǎn)？為什么圖像會彎曲？為什么圖像延長線與x軸或y軸有交點(diǎn)？又如在“測量電源電動勢和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)中，不同的接法所引起的誤差該如何判斷？

關(guān)于實(shí)驗(yàn)誤差問題，應(yīng)遵循這樣的原則：在實(shí)驗(yàn)設(shè)計時，應(yīng)從原理、方法、測量和操作過程方面盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差；而在誤差分析計算過程中，應(yīng)盡量全面考慮各誤差因素，不要遺漏主要因素，從而使實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)更加可靠.

高中物理對誤差分析的要求并不高，但是實(shí)驗(yàn)操作限制以及實(shí)驗(yàn)誤差知識零散，使得學(xué)生無法進(jìn)一步深度學(xué)習(xí).教師應(yīng)該深度引導(dǎo)，注重探究過程和科學(xué)方法的滲透，鼓勵學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中不斷地發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，保持質(zhì)疑精神，推敲實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果的正確性，多角度分析誤差產(chǎn)生的原因和實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)方案.這樣才能舉一反三，能夠幫助學(xué)生在每個實(shí)驗(yàn)中自主探究，積極進(jìn)行誤差分析，不僅僅深度掌握物理的規(guī)律，更關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)學(xué)生發(fā)展，這才是深度學(xué)習(xí)的最終目的.