浅谈科学实验中的误差数据处理——全国第二届教科版科学优质课选拔赛反思
————朝阳小学郑小波————
在此次赛课中，我执教的内容是教科版科学五年级下册时间单元的第五课《机械摆钟》一课，通过多次试教，让我收获颇多，在此就收获之一——实验中的误差数据处理一点谈谈自己肤浅的看法。
新课程标准指出：科学探究要培养学生的实证意识。数据作为探究实验中常见的记录手段，对事物、现象进行定性、定量分析时，它能使我们的条理更清楚，结果更精确，有着其它方法不能替代的作用。然而，由于实验方法和实验设备的不完善，周围环境的影响，以及人的观察力，测量程序等限制，实验观测值和真值之间，总是存在一定的差异。这称为误差，这些误差的出现，容易导致学生在数据分析中出现困惑甚至错误的结论。
根据误差的性质和产生的原因，一般分为三类：
（1）系统误差系统误差是指在测量和实验中未发觉或未确认的因素所引起的误差，而这些因素影响结果永远朝一个方向偏移，其大小及符号在同一组实验测定中完全相同，当实验条件一经确定，系统误差就获得一个客观上的恒定值。
当改变实验条件时，就能发现系统误差的变化规律。
系统误差产生的原因：测量仪器不良，如刻度不准，仪表零点未校正或标准表本身存在偏差等；周围环境的改变，如温度、压力、湿度等偏离校准值；实验人员的习惯和偏向，如读数偏高或偏低等引起的误差。针对仪器的缺点、外界条件变化影响的大小、个人的偏向，待分别加以校正后，系统误差是可以清除的。
如在对机械摆钟的钟摆摆动次数的测试中，我先采用的是flash版的机械摆钟，由于此动画配有较强的摆动声音，学生在声音的引导下，很少出现不同数据，只有极少数因为起点的不同出现不同数据，后来换成实物机械摆钟，没有了摆动声音的引导，学生出现的不同数据的现象就相当普遍了。在测量自己制作的单摆摆动次数时，就出现更多了。主要原因是学生的一些行为对摆的自然摆动有影响，或总是将未回到计时起点的那次摆动也计算在内等等。虽然在总结原因的基础上，不断改进实验器材和方法训练，这种现象也在逐渐减少，但由于小学生的认知及行为能力的影响，这个现象最重也没有完全清楚，只是对测量结果的影响减小而已。
（2）偶然误差在已消除系统误差的一切量值的观测中，所测数据仍在末一位或末两位数字上有差别，而且它们的绝对值和符号的变化，时而大时而小，时正时负，没有确定的规律，这类误差称为偶然误差或随机误差。偶然误差产生的原因不明，因而无法控制和补偿。但是，倘若对某一量值作足够多次的等精度测量后，就会发现偶然误差完全服从统计规律，误差的大小或正负的出现完全由概率决定。因此，随着测量次数的增加，随机误差的算术平均值趋近于零，所以多次测量结果的算数平均值将更接近于真值。
这种误差是出现频率最高的，学生在对摆的摆动次数的三次测量中，得出的数据有较多的组如此。
（3）过失误差过失误差是一种显然与事实不符的误差，它往往是由于实验人员粗心大意、过度疲劳和操作不正确等原因引起的。此类误差无规则可寻，只要加强责任感、多方警惕、细心操作，过失误差是可以避免的。
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