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实验评估对减小误差的思考
【关键词】 ;
【正文】 摘 要:"评估"是探究过程的重要环节,前面的物理教学虽然也组织过一些探究活动,但是,往往在得出结论后就结束了,学生通过探究究竟得到了哪些启示?为什么探究的结果与事先的预测不一样?探究的设计和进行实验的过程是否有缺陷?还有哪些需要改进的地方?这些都需要学生去反思,只有通过这样的反思和评估,学生的科学探究能力才能逐步提高。
关键词:实验 减小 误差
测量是人类认识世界和改造世界的一种必不可少的重要手段,是人类探索自然界、打开未来知识宝库的钥匙。可以说,人类对自然界的认识是从测量开始的。对自然界中的所有量进行实验和测量时,由于参与测量的五个要素(测量装置、测量人员、测量方法、测量环境和被测对象)自身都不能够做到完美无缺,使得某量的测量结果与该量的真实值之间存在差异,这个差异反映在物理上就是测量误差
针对的是八年级上期的学生而言,他们刚刚接触物理,对物理拥有浓厚的兴趣,对于做实验也是他们的最爱,这也是物理学科鲜明的特点,实验环节是基于对基础概念已经有了一定的认识,也学习了基本器材使用的基础上来开展的,既是对原来学习的知识的再一次巩固和复习,又是一次系统的全新的尝试,所以,对于学生们来说也是一次小小的挑战,不断的要对实验方案进行该进,不断的要思考什么造成了误差,这是在以前上课中较少考虑的问题。
而"评估"是探究过程的重要环节,前面的物理教学虽然也组织过一些探究活动,但是,往往在得出结论后就结束了,学生通过探究究竟得到了哪些启示?为什么探究的结果与事先的预测不一样?探究的设计和进行实验的过程是否有缺陷?还有哪些需要改进的地方?这些都需要学生去反思,只有通过这样的反思和评估,学生的科学探究能力才能逐步提高。
以下笔者将以《测量物质的密度》这一节的教学案例,来阐述笔者在这方面的一些思考:
这一节课所用的教材是教育科学出版社发行的义务教育物理教材。内容是第六章第三节《测量物质的密度》由于实验过程中所测物理量的先后顺序不同,以及测量仪器的精密程度不同,容器中液体的残留以及个人操作技术原因等等,造成各组所测液体密度相差很大。有必要让学生全面体验一次科学探究的评估过程。
教学片段一:
首先,实验目的是测量小石块的密度,请以实验小组为单位,讨论实验方案,结束后,全班一起进行交流。
生:我们设计的实验方案是:一、用天平测出小石块的质量记为m;二、在量筒中倒入适量的水,记下体积为V1;三、用细线拴住小石块,将它轻轻的放入量筒中,记下此时水的体积为V2;四、利用ρ= m/V2-V1
师:这个实验方案的顺序是一定的吗?是否可以先测小石块的体积,再测小石块的质量,为什么?
生:不能,因为这样实验误差就会较大,从量筒中取出的小石块由于有水会使所测质量比实际质量大,所以造成测量值比真实值偏大。
师:大家对于实验的评估很合理,请大家按照自己实际的实验方案完成实验,并记录实验数据。
学生自主实验,记录数据,老师巡视。
师:蜡烛也是固体,它的密度的测量是否可以沿用上面的方法呢?
生:不行,因为蜡烛是无法沉入水中的,所以不能采用上述方法测蜡烛的体积。
师:大家已经找到了问题的所在,请大家讨论找出解决办法?
学生集体讨论,相互交流
生:我们小组讨论了两种方法,一种可以采用用一个很细的针将蜡烛压入水中测体积,还有一种就是利用一个铁块绑在蜡烛上然后测体积。
师:大家思考的很好,那么我们先来评估一下我们的设计方案,第一种针压法?
生:针压法可能会造成测量结果偏小,以为针也有一定的体积。
师:所以要想尽可能的减小误差,应该怎么做?
生:选用足够细的针,把蜡烛刚刚浸没即可尽量减小误差。
师:那相对于这种外界造成的误差较大的相比,其实更多的时候我们会采用第二种方法,也就是我们所说的沉坠法。大家先讨论完整的实验方案,然后,我们在交流、评估实验方案。
学生讨论,个别交流。
生:我们小组设计的实验步骤是一、用天平测出蜡烛的质量;二、在量筒中取适量的水,记下体积为V1;三、将铁块和蜡烛用细线拴在;一起,将铁块慢慢放入,记录体积为V2;四、然后将蜡烛也放入量筒中记录体积为V3。
师:请问到这个实验步骤,你的测量的值都是否已经记录完毕了吗?
生:是
师:那你是否可用测量的物理量来表示未知的蜡烛的体积呢?
老师带着同学们一起找出数量关系:V蜡烛=V3-(V2-V1)-V1,然后进行化简:V蜡烛=V3-V2。立刻有同学发现了问题。
生:从这个化简的过程来看,刚才实验步骤的第二个步骤是不需要的,实验可以更简洁、优化。
师:同学们真是火眼晶晶。现实版的孙悟空。
师:接下来就请同学们根据我们优化的实验方案完成实验。并将数据记录在表格中。
教学片段二:
师:接下来,我们要来看看这些盐水的密度应该怎样测量?利用PPT展示事先准备好的,大部分同学都会选择的实验方案:一、用天平测量空烧杯的质量记为m1;二、将盐水倒入烧杯中,用天平测量烧杯和水的总质量,记为m2;三、将盐水倒入量筒中,测量盐水的体积记为V;老师利用演示实验仪器,做操作演示,当做到最后一步时
高举烧杯,杯口朝下,有水沿着杯壁流下,问:你们发现什么问题了吗?
生:烧杯中有液体残留?
师:那应如何改进才可以使液体残留的误差减小或消除?请同学们发挥集体的智慧。
学生讨论,可是,交流了几组同学的方法都不理想,立刻发现这个对他们来说是个难点,所以,需要老师启发思路,于是,我做了如下的演示。
师:我会怎么做呢,我会再用天平称量一次有液体残留的烧杯的质量,记为m3。很多同学看到我的这个操作以后恍然大悟,我请了一位同学解释我为什么要这样做。
生:这样称量了以后,就可以用m2-m3就是量筒中盐水的质量。
师:解释的很完美,那大家是否觉得这个方案是否还有可以优化的地方吗?
生:如果这样的话,空烧杯的质量就可以不用测量了。
师;思路很敏捷,这的确是我们最优的测量液体密度的实验方案了。
展示PPT。请大家根据这个优化后的实验方案来完成我们今天的最后一个实验。并记录实验数据。
师:最后请同学们谈谈这堂课的感受。
生:................
对于这堂课我是准备了很久,我先是从教材出发,以新课标为指导,设计了这堂课。教科书上主要是测小石块的密度和一种液体的密度,那我基于本地的学情特点,有重点加入了蜡烛这种固体的测量,物理本来就是一个实验为基础的学科,密度实验看似简单,等我们再深入挖掘的时候,发现它原来可提炼出的东西如此之多,所以,我就打算好好的利用这个实验课对实验的评估中的误差分析做一个突破。
参考文献:
曹文魁.分析实验中减少误差的措施【J】仪器仪表与分析监测,2002(3)
关键词:实验 减小 误差
测量是人类认识世界和改造世界的一种必不可少的重要手段,是人类探索自然界、打开未来知识宝库的钥匙。可以说,人类对自然界的认识是从测量开始的。对自然界中的所有量进行实验和测量时,由于参与测量的五个要素(测量装置、测量人员、测量方法、测量环境和被测对象)自身都不能够做到完美无缺,使得某量的测量结果与该量的真实值之间存在差异,这个差异反映在物理上就是测量误差
针对的是八年级上期的学生而言,他们刚刚接触物理,对物理拥有浓厚的兴趣,对于做实验也是他们的最爱,这也是物理学科鲜明的特点,实验环节是基于对基础概念已经有了一定的认识,也学习了基本器材使用的基础上来开展的,既是对原来学习的知识的再一次巩固和复习,又是一次系统的全新的尝试,所以,对于学生们来说也是一次小小的挑战,不断的要对实验方案进行该进,不断的要思考什么造成了误差,这是在以前上课中较少考虑的问题。
而"评估"是探究过程的重要环节,前面的物理教学虽然也组织过一些探究活动,但是,往往在得出结论后就结束了,学生通过探究究竟得到了哪些启示?为什么探究的结果与事先的预测不一样?探究的设计和进行实验的过程是否有缺陷?还有哪些需要改进的地方?这些都需要学生去反思,只有通过这样的反思和评估,学生的科学探究能力才能逐步提高。
以下笔者将以《测量物质的密度》这一节的教学案例,来阐述笔者在这方面的一些思考:
这一节课所用的教材是教育科学出版社发行的义务教育物理教材。内容是第六章第三节《测量物质的密度》由于实验过程中所测物理量的先后顺序不同,以及测量仪器的精密程度不同,容器中液体的残留以及个人操作技术原因等等,造成各组所测液体密度相差很大。有必要让学生全面体验一次科学探究的评估过程。
教学片段一:
首先,实验目的是测量小石块的密度,请以实验小组为单位,讨论实验方案,结束后,全班一起进行交流。
生:我们设计的实验方案是:一、用天平测出小石块的质量记为m;二、在量筒中倒入适量的水,记下体积为V1;三、用细线拴住小石块,将它轻轻的放入量筒中,记下此时水的体积为V2;四、利用ρ= m/V2-V1
师:这个实验方案的顺序是一定的吗?是否可以先测小石块的体积,再测小石块的质量,为什么?
生:不能,因为这样实验误差就会较大,从量筒中取出的小石块由于有水会使所测质量比实际质量大,所以造成测量值比真实值偏大。
师:大家对于实验的评估很合理,请大家按照自己实际的实验方案完成实验,并记录实验数据。
学生自主实验,记录数据,老师巡视。
师:蜡烛也是固体,它的密度的测量是否可以沿用上面的方法呢?
生:不行,因为蜡烛是无法沉入水中的,所以不能采用上述方法测蜡烛的体积。
师:大家已经找到了问题的所在,请大家讨论找出解决办法?
学生集体讨论,相互交流
生:我们小组讨论了两种方法,一种可以采用用一个很细的针将蜡烛压入水中测体积,还有一种就是利用一个铁块绑在蜡烛上然后测体积。
师:大家思考的很好,那么我们先来评估一下我们的设计方案,第一种针压法?
生:针压法可能会造成测量结果偏小,以为针也有一定的体积。
师:所以要想尽可能的减小误差,应该怎么做?
生:选用足够细的针,把蜡烛刚刚浸没即可尽量减小误差。
师:那相对于这种外界造成的误差较大的相比,其实更多的时候我们会采用第二种方法,也就是我们所说的沉坠法。大家先讨论完整的实验方案,然后,我们在交流、评估实验方案。
学生讨论,个别交流。
生:我们小组设计的实验步骤是一、用天平测出蜡烛的质量;二、在量筒中取适量的水,记下体积为V1;三、将铁块和蜡烛用细线拴在;一起,将铁块慢慢放入,记录体积为V2;四、然后将蜡烛也放入量筒中记录体积为V3。
师:请问到这个实验步骤,你的测量的值都是否已经记录完毕了吗?
生:是
师:那你是否可用测量的物理量来表示未知的蜡烛的体积呢?
老师带着同学们一起找出数量关系:V蜡烛=V3-(V2-V1)-V1,然后进行化简:V蜡烛=V3-V2。立刻有同学发现了问题。
生:从这个化简的过程来看,刚才实验步骤的第二个步骤是不需要的,实验可以更简洁、优化。
师:同学们真是火眼晶晶。现实版的孙悟空。
师:接下来就请同学们根据我们优化的实验方案完成实验。并将数据记录在表格中。
教学片段二:
师:接下来,我们要来看看这些盐水的密度应该怎样测量?利用PPT展示事先准备好的,大部分同学都会选择的实验方案:一、用天平测量空烧杯的质量记为m1;二、将盐水倒入烧杯中,用天平测量烧杯和水的总质量,记为m2;三、将盐水倒入量筒中,测量盐水的体积记为V;老师利用演示实验仪器,做操作演示,当做到最后一步时
高举烧杯,杯口朝下,有水沿着杯壁流下,问:你们发现什么问题了吗?
生:烧杯中有液体残留?
师:那应如何改进才可以使液体残留的误差减小或消除?请同学们发挥集体的智慧。
学生讨论,可是,交流了几组同学的方法都不理想,立刻发现这个对他们来说是个难点,所以,需要老师启发思路,于是,我做了如下的演示。
师:我会怎么做呢,我会再用天平称量一次有液体残留的烧杯的质量,记为m3。很多同学看到我的这个操作以后恍然大悟,我请了一位同学解释我为什么要这样做。
生:这样称量了以后,就可以用m2-m3就是量筒中盐水的质量。
师:解释的很完美,那大家是否觉得这个方案是否还有可以优化的地方吗?
生:如果这样的话,空烧杯的质量就可以不用测量了。
师;思路很敏捷,这的确是我们最优的测量液体密度的实验方案了。
展示PPT。请大家根据这个优化后的实验方案来完成我们今天的最后一个实验。并记录实验数据。
师:最后请同学们谈谈这堂课的感受。
生:................
对于这堂课我是准备了很久,我先是从教材出发,以新课标为指导,设计了这堂课。教科书上主要是测小石块的密度和一种液体的密度,那我基于本地的学情特点,有重点加入了蜡烛这种固体的测量,物理本来就是一个实验为基础的学科,密度实验看似简单,等我们再深入挖掘的时候,发现它原来可提炼出的东西如此之多,所以,我就打算好好的利用这个实验课对实验的评估中的误差分析做一个突破。
参考文献:
曹文魁.分析实验中减少误差的措施【J】仪器仪表与分析监测,2002(3)
- 【发布时间】2019/5/29 9:39:23
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