利用视频回放 减小实验误差

张付丽

[摘 要]新课改指出，要创造条件和机会，让学生在动手操作、互动交流、合作探究中，亲身经历学习的过程，获得综合能力的发展。在进行《球的反弹高度》数学实验教学时，教师应分析实验背景，然后采取正确的策略，如创设情境、用手机慢视频功能以减小误差、注重效果评价等，以提高实验的科学性，拓展学生的思维能力。

[关键词]视频;实验;教学案例

[中图分类号] G622.9[文献标识码] A[文章编号] 1007-9068（2022）21-0087-03

一、实验背景

1.教材分析

“球的反弹高度”是综合与实践活动课，主要引导学生联系已有的测量、统计经验以及刚刚学过的分数知识，探索球的反弹高度与相应下落高度的关系，感受用数学方法、从数学角度分析和研究问题的价值。在本次实验教学中，我们开展了三次实验活动，让学生从不同的角度发现问题、分析问题、解决问题，以培养学生用数学的眼光观察和分析日常生活现象的意识，进一步积累数学活动经验，锻炼动手实践、合作交流、归纳总结的能力，逐步养成实事求是的科学态度。

2.学情分析

五年级的学生已经积累了一定的数学实验活动经验，也具备了搜集实验数据、分析实验数据以及合作交流的能力。在此之前，学生已经学习了简单的统计表、统计图、平均数以及分数的相关知识。另外，对于智能手机，部分学生已经能熟练地使用手机的慢视频功能。但学生对于如何减小数学实验误差，优化实验过程却了解较少。

3.新课改要求

新课改指出，要创造条件和机会，让学生在动手操作、互动交流、合作探究中，亲身经历学习的过程，发展綜合能力。在教学中，利用现代新技术，更有利于实现教学目标。而在数学实验活动中，巧妙利用新设备则有助于提高数学实验的效果，拓展学生的思维能力。下面我将以《球的反弹高度》为例，进行初步探索。

二、实验策略

1.创设情境，激趣引入

小学阶段的学生对生活多是无意注意，对蕴含的规律认识大多是不清晰的，这样就有了通过开展实践活动进行测量研究的必要性。在这节实验课的教学中，我进行了激趣引入。课前，我拿出三个不同的球：篮球、足球、乒乓球，对学生说：“看，今天老师带来了什么？想玩吗？”然后让学生玩一玩，并提问：“这三个球有什么共同的特点？”由此引出三个球的共同特性：落地之后会反弹。进而引导学生大胆猜测：“猜一猜，这三个球从同一高度下落，哪个球会反弹得高一些？要想知道准确的结果，应该怎么做？”

如果想知道球的反弹高度与下落高度的关系，就需要通过开展数学实验、收集数据并进行相应的数据分析。创设情境的目的是激发学生的情感，让学生产生实验需要，进而引导他们自己制订实验方案。于是，在教师的引导下，学生进行了实验场地的选择：事先选一块靠墙面的平地，墙面上贴上高度测量贴，便于学生观察和记录球反弹的最高点。然后，进行了合理的分工：四人一组，一人负责用球操作，两人负责观察、测量，另外一人负责记录数据。第一次用篮球做下落高度的实验。规定合理的下落高度，分三次进行实验，每次球的下落高度全班统一，分别是150厘米、120 厘米、80厘米。

2.实验误差，“慢慢”减小

整个实验教学过程分为三个环节，每个环节都用到手机慢视频功能，并且都需要小组合作，共同完成。

环节一：动手操作，记录结果

首先我讲清实验步骤和方法，让学生充分了解实验的流程;然后把学生带到实验场地做实验。实验开始之前，提醒学生注意几点：（1）球在指定高度时，球的下沿要与高度标记齐平。（2）要认真仔细观察球的反弹高度，并根据反弹的最高点（下沿）及时做上标记。（3）测量反弹高度时，保留整厘米数。（4）及时记录实验数据。

环节二： 分析比较，优化实验

大屏幕反馈学生的实验结果（图1），我把学生得到的实验数据用Excel制成了折线统计图（图2）。

我首先提问：“比较每组得到的实验结果，你发现了什么？”学生说发现：（1）同一个球，从不同高度下落，反弹高度不一样，但表示反弹高度和下落高度关系的分数大体相近。（2）有些小组记录的反弹高度差别较大。

根据学生发现的问题，我进行追问：（1）同一种球，从同一个高度下落，为什么会出现反弹高度差别较大的现象？（2）怎样才能减小这种测量误差呢？

经过充分地讨论后，学生提出：球反弹之后下落很快，反弹最高点的位置不好做标记和记录，如果能将反弹高度定格在下落的一瞬间就便于记录了，进而想到用手机的慢视频功能，通过回放拍下的慢视频记录反弹高度。

根据学生的提议，我们制订两个可行的实验改进方案。

（1）用手机慢视频拍下第一次反弹的瞬间，记录实验数据。

（2）从每一个高度下落，都测量七次反弹高度，去掉一个最大值和一个最小值，求出其余五个的平均值。

根据这样的改进方法，进行第二次优化实验。

每个球的下落高度只测量一次，极易产生偏差，因此学生自然就有了多次测量求平均值，减小测量误差的想法。同时我有意识地引导学生反思：误差不可避免，但可以通过求出多次的平均值以及利用新媒体技术减小实验误差。这样，让学生体会实验误差存在的必然性和减小误差的必要性。

大屏幕反馈第二次实验结果（图3），同样的，我把每组的结果做成折线统计图（图4）。

在学生读图后，我提问：“比较每组得到的实验结果，你又有什么发现？”由于拍了反弹的慢视频记录数据和测量多次求平均值，优化这个实验结果，由此学生得到了这样的结论：（1） 表示反弹高度和下落高度关系的分数更接近了。（2）各小组记录的反弹高度差别很小。

这是我们用篮球做实验，得到的结论。用不同的球做实验，结果会怎样呢？

环节三：再次实验，验证结论

每个小组自由选择一种球，足球或乒乓球，同样的，用手机拍下反弹瞬间的慢视频，依照上面的流程再次进行实验。同时规定：这一轮实验的三个下落高度和上一轮相同。有了前两次实验的经验，第三次实验进行得很顺利。

大屏幕反馈第三次实验结果（图5），我选择一组足球的数据和一组乒乓球的数据用Excel制成了折线统计图（图6）。

由此，学生发现：不同的球做实验，表示反弹高度和下落高度关系的分数大体还是不变的。

这样引导学生用不同的球再次进行实验验证，能让学生更加全面地认识到：表示同一个球的反弹高度与下落高度关系的分数大体是不变的。这个结论有利于学生感受数学学科的严谨性和数学结论的确定性。

整个实验教学环节一环扣一环，层层推进。实验中，学生利用手机慢视频回放功能，能更清晰和准确地观察到球反弹最高点的位置，方便学生及时记录实验数据，减小实验误差，极大地提升了数学实验的教学效果。

3.效果评价，继续改进

（1）在墙面上贴上高度贴，以及拍下反弹慢视频，极大地方便了学生的观察和记录，也提高了测量的准确性;多次测量求平均值减小了实验的误差，得到了较为准确的测量数据。同时，合作学习已被广泛应用到各科教学之中，小组合作成为学生最重要的学习方式之一。而实验教学则是培养学生合作意识的重要途径。在活动中，每个学生都有任务，促使他们热情参与，仔细观察，极大地调动了学生的合作积极性。

（2）實验中最大的困难在于测量反弹高度，学生不易观察球反弹的最高点（下沿）的高度，用手机拍下反弹慢视频，由于像素不够高，观察效果不明显。如果换用高清摄像机拍下反弹慢视频，学生的观察就清楚，结果也更准确。另外，下落高度也可以多设几个。数据越多，规律越明显，也更具有说服力。

数学实验为创新数学教学创造了条件，也为学生核心素养的培养提供了平台。在实验过程中，学生先提出猜想，再动手操作、观察分析、得出结论、验证结论，他们亲身参与其中，想到用手机慢视频这项技术将反弹高度定格在下落的一瞬间，进而能更加准确地记录实验数据，真正体现了以生为本的教学理念，让学生体验了探索、发现、验证的快乐，也深入理解了数学思想和方法，发展了学生的综合能力与核心素质。

（责编 韦淑红）