科學(xué)探究活動(dòng)中數(shù)據(jù)整理的策略

所謂數(shù)據(jù)是指學(xué)生在科學(xué)探究活動(dòng)中通過觀察、實(shí)驗(yàn)等得到的相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)字。對(duì)于學(xué)生來說，數(shù)據(jù)是他們?cè)诳茖W(xué)探究過程中最真實(shí)的記錄，是他們通過觀察、測(cè)量、實(shí)驗(yàn)、記錄等方式獲得的，是他們科學(xué)探究的依據(jù)。對(duì)于科學(xué)教師來說，不懂得數(shù)據(jù)在科學(xué)教學(xué)中的重要性，就不能充分理解科學(xué)的本質(zhì)“嚴(yán)謹(jǐn)和證據(jù)”，就不能引領(lǐng)學(xué)生理解什么是證據(jù)。那么，在科學(xué)探究活動(dòng)中怎樣獲得可靠的數(shù)據(jù)呢？

一、 針對(duì)無效數(shù)據(jù)，組織討論，重視證據(jù)意識(shí)

在科學(xué)教學(xué)過程中，很多問題的解決都依賴于數(shù)據(jù)，我們要有效利用學(xué)生在觀察、實(shí)驗(yàn)過程中得到的數(shù)據(jù)，讓學(xué)生自覺運(yùn)用數(shù)據(jù)來解釋相關(guān)的科學(xué)問題，不斷利用數(shù)據(jù)證明自己的觀點(diǎn)，培養(yǎng)實(shí)事求是、用事實(shí)說話的科學(xué)精神和態(tài)度，提高科學(xué)探究的效率。

如執(zhí)教《磁鐵的兩極》教學(xué)片段：

筆者要求學(xué)生做“磁鐵什么地方的磁力大”的分組實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)有一個(gè)小組在掛回形針時(shí)，兩極掛的都是6個(gè)，而兩極內(nèi)側(cè)的點(diǎn)也分別掛了6個(gè)。在小組匯報(bào)交流時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)其他小組都是兩極掛的回形針最多，這時(shí)小組中有同學(xué)提出：“我們可能做錯(cuò)了，兩極掛的回形針應(yīng)該最多，怎么辦？”他們經(jīng)過重新實(shí)驗(yàn)，最后修改了記錄表中的數(shù)據(jù)，把兩極掛的個(gè)數(shù)由6個(gè)改為7個(gè)。

作為一名科學(xué)教師，在學(xué)生開展科學(xué)探究活動(dòng)的過程中，一方面要讓學(xué)生明白真實(shí)數(shù)據(jù)是科學(xué)探究活動(dòng)的首要條件，尊重?cái)?shù)據(jù)是科學(xué)探究活動(dòng)必須遵循的準(zhǔn)則，讓學(xué)生明白科學(xué)是講究證據(jù)的，我們必須從實(shí)際出發(fā)，實(shí)事求是，尊重科學(xué)事實(shí)，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)態(tài)度的形成。

另一方面，教師要時(shí)刻關(guān)注學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的收集過程，不能只看學(xué)生實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是否正確，急于下結(jié)論，而忽略了學(xué)生得出結(jié)論的依據(jù)，教師要明察秋毫，如果一旦發(fā)現(xiàn)問題，要不惜時(shí)間組織學(xué)生重新實(shí)驗(yàn)，使他們認(rèn)識(shí)到科學(xué)探究講究證據(jù)，科學(xué)實(shí)驗(yàn)就是讓我們收集證據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，從而得出正確的結(jié)論。

二、 借助不同數(shù)據(jù)，提出問題，激發(fā)探究動(dòng)機(jī)

問題是科學(xué)探究的前提，是開啟任何一門科學(xué)的鑰匙，沒有問題就不會(huì)有解釋問題的思想方法，可見發(fā)現(xiàn)問題并提出問題對(duì)科學(xué)教學(xué)具有重要的意義。我們可以設(shè)置一個(gè)真實(shí)的任務(wù)，來激發(fā)學(xué)生的思維，驅(qū)動(dòng)學(xué)生提出問題和作出假設(shè)。在數(shù)據(jù)收集型科學(xué)探究中，我們可以根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)得出的不同數(shù)據(jù)，啟發(fā)學(xué)生提出探究的問題，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣，從而主動(dòng)地投入到科學(xué)探究中。

如執(zhí)教《電磁鐵》教學(xué)片段：

筆者首先讓學(xué)生自己做一個(gè)電磁鐵，再數(shù)出電磁鐵吸住大頭針的個(gè)數(shù)，然后將各小組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理匯總，如下表：

筆者看了一下同學(xué)們匯總的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)各小組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)差距較大，如第七組是3個(gè)，而第八組是6個(gè)，竟相差一半。筆者覺得這些數(shù)據(jù)的背后有文章可做，于是因勢(shì)利導(dǎo)，與學(xué)生進(jìn)行了下面的對(duì)話：

師：看到這些數(shù)據(jù)，你們有什么想法嗎？

生：為什么每個(gè)組的電磁鐵吸住大頭針的個(gè)數(shù)不一樣？

生：電磁鐵的磁力大小和什么因素有關(guān)？

師：想知道原因嗎？

生: 想！（齊聲）

師: 好，讓我們繼續(xù)來探究吧！

……

筆者針對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)得出的不同數(shù)據(jù)，及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生提出問題，引發(fā)學(xué)生思考，點(diǎn)燃了學(xué)生思維的火花，激發(fā)了學(xué)生探究的動(dòng)機(jī)，從而使學(xué)生產(chǎn)生持續(xù)探究的欲望，提高了探究活動(dòng)的質(zhì)量。提出問題是探究活動(dòng)的首要環(huán)節(jié)，也是保護(hù)學(xué)生好奇心和激發(fā)他們求知欲的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

三、 利用正確數(shù)據(jù)，分析整理，形成科學(xué)概念

數(shù)據(jù)收集的過程是學(xué)生實(shí)踐的過程，也是學(xué)生最喜歡的環(huán)節(jié)，但學(xué)生在科學(xué)探究活動(dòng)中收集的數(shù)據(jù)就像一顆顆珍珠，只有整理成一串才能成為項(xiàng)鏈，也才能發(fā)揮其應(yīng)有的作用。數(shù)據(jù)整理成證據(jù)，才能支撐結(jié)論，才能形成科學(xué)概念。

如執(zhí)教《磁鐵的磁性》教學(xué)片段：

筆者要求學(xué)生在條形磁鐵上取A，B，C，D，E五個(gè)點(diǎn)（兩個(gè)點(diǎn)之間的距離相等），在各點(diǎn)上首尾相連掛回形針，根據(jù)所掛回形針的數(shù)目來判斷磁鐵各部分磁性的強(qiáng)弱。學(xué)生實(shí)驗(yàn)后，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如下：

師：發(fā)現(xiàn)了什么規(guī)律？

生：中間磁性最弱。

師：你是怎么知道的？

生：每個(gè)組中間都是0。

師：你還有什么發(fā)現(xiàn)？

生：磁鐵兩邊磁性最強(qiáng)。

師：說說你的理由。

生：每組的實(shí)驗(yàn)都是兩邊掛的回形針最多。

師：通過剛才對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析整理，我們知道條形磁鐵兩邊磁性最強(qiáng)，中間磁性最弱。磁鐵磁性最強(qiáng)的地方叫磁極，條形磁鐵有兩個(gè)磁極。

……

數(shù)據(jù)的分析是一個(gè)思維發(fā)展的過程，教師在引導(dǎo)學(xué)生分析數(shù)據(jù)時(shí)不能只為了得到正確結(jié)論而匆匆分析，應(yīng)該真實(shí)客觀地分析數(shù)據(jù)，得出正確的科學(xué)概念。在這里，每一個(gè)單一的數(shù)據(jù)只能證明事物在一個(gè)點(diǎn)上變化的結(jié)果，不能代表其他；每一組數(shù)據(jù)只能證明事物在一個(gè)變化周期里的結(jié)果，不能代表普遍現(xiàn)象；多組重復(fù)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)能證明事物在一定條件下，具有相同的變化結(jié)果，具有普遍性。在科學(xué)探究活動(dòng)中，利用各種方法得到的大量數(shù)據(jù)，需要通過整理和分析才能發(fā)現(xiàn)彼此之間的聯(lián)系，發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律。教師要重視數(shù)據(jù)的收集、整理、分析及方法的正確指導(dǎo)，幫助學(xué)生形成正確的科學(xué)概念。

四、 正視異常數(shù)據(jù)，反復(fù)驗(yàn)證，培養(yǎng)反思精神

學(xué)生在科學(xué)探究過程中，由于操作和測(cè)量等，有時(shí)取得的數(shù)據(jù)會(huì)不一致，會(huì)出現(xiàn)一些異常數(shù)據(jù)。如果數(shù)據(jù)本身都有問題，那我們依靠數(shù)據(jù)得出的結(jié)論也會(huì)是不正確的。這些異常數(shù)據(jù)處理不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致學(xué)生錯(cuò)誤地解釋，影響學(xué)生形成正確的科學(xué)概念。所以讓學(xué)生分析數(shù)據(jù)前，先要讓學(xué)生思考“我們得出來的數(shù)據(jù)都能使用嗎”。教師要引導(dǎo)學(xué)生明白在探究過程中出現(xiàn)的異常數(shù)據(jù)是很正常的，要排除異常數(shù)據(jù)，必須認(rèn)真分析，并反復(fù)驗(yàn)證。學(xué)生在排除異常數(shù)據(jù)的同時(shí)，也培養(yǎng)了反思精神。

如執(zhí)教《100毫升水能溶解多少克食鹽》的教學(xué)片段：

筆者讓學(xué)生做100毫升能溶解多少食鹽的實(shí)驗(yàn)后，將學(xué)生研究結(jié)果匯總，寫在黑板上。

師：你從上面發(fā)現(xiàn)了什么？

生：我們發(fā)現(xiàn)溶解了34克和36克的組最多。

師：在十組數(shù)據(jù)中，哪些數(shù)據(jù)是可以供我們作下一步分析的？哪些數(shù)據(jù)是要剔除不作考慮的？

生：第1組和第9組要剔除不作考慮。

師：第1組和第9組的數(shù)據(jù)跟其他幾組相比，是異常數(shù)據(jù)，你能分析一下原因嗎？

生：可能第一組放的每一勺都比較多，而第9組放的每一勺都比較少的緣故。

師：出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)后，我們?cè)趺崔k？

生：他們兩組重做一遍。

師：我們請(qǐng)第1組和第9組同學(xué)上講臺(tái)重做實(shí)驗(yàn)，其他同學(xué)認(rèn)真觀察，并仔細(xì)查找原因，隨時(shí)幫他們糾正。

……

在科學(xué)探究過程中，實(shí)驗(yàn)方法的正確性和學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的技能技巧直接影響到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。當(dāng)學(xué)生在分析、整理數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)現(xiàn)有些組出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)時(shí)，為了使實(shí)驗(yàn)操作更加嚴(yán)謹(jǐn)，要求他們重新實(shí)驗(yàn)并修改實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。在精彩的課堂生成過程中，加強(qiáng)了對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)。

五、 關(guān)注缺失數(shù)據(jù)，及時(shí)彌補(bǔ)，面向全體學(xué)生

數(shù)據(jù)是證據(jù)，是解釋客觀現(xiàn)象或規(guī)律的憑證，對(duì)事物的描述、現(xiàn)象的解釋、規(guī)律的發(fā)現(xiàn)有其獨(dú)到的作用，教師應(yīng)適時(shí)引導(dǎo)，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)的敏感性，使學(xué)生從被動(dòng)記錄數(shù)據(jù)發(fā)展到主動(dòng)分析數(shù)據(jù)，能自覺運(yùn)用數(shù)據(jù)來解決問題，提高科學(xué)探究的效率。

如執(zhí)教《豌豆莢里的碗豆》教學(xué)片段：

筆者先讓全班52個(gè)同學(xué)分別統(tǒng)計(jì)自己手中的豌豆莢里有幾粒種子，然后將同學(xué)們的數(shù)據(jù)匯總：

師：從這些數(shù)據(jù)中你們發(fā)現(xiàn)了什么？

生：發(fā)現(xiàn)絕大部分豌豆莢里的種子數(shù)量在3～6顆之間。

師：你們還有什么發(fā)現(xiàn)？

生：參與統(tǒng)計(jì)的同學(xué)只有50人。

師：你統(tǒng)計(jì)很認(rèn)真，全班52個(gè)同學(xué)只有50人參與了統(tǒng)計(jì)。科學(xué)探究中每個(gè)同學(xué)的數(shù)據(jù)都很重要，一個(gè)都不能少，這次統(tǒng)計(jì)缺少了2個(gè)數(shù)據(jù)怎么辦？

生：重新統(tǒng)計(jì)。

師：我們現(xiàn)在重新統(tǒng)計(jì)，希望一個(gè)數(shù)據(jù)都不能少。

……

在做參與人數(shù)的統(tǒng)計(jì)時(shí)，發(fā)現(xiàn)全班52個(gè)同學(xué)只有50個(gè)數(shù)據(jù)后，筆者要求同學(xué)們進(jìn)行重新統(tǒng)計(jì)。如果忽略缺失的2個(gè)數(shù)據(jù)而不進(jìn)行重新統(tǒng)計(jì)，必然會(huì)產(chǎn)生不良的教學(xué)效果。未參與統(tǒng)計(jì)的學(xué)生可能會(huì)認(rèn)為“活動(dòng)與我無關(guān)，我可以繼續(xù)做自己想做的事情”，那么他們就會(huì)缺失許多求知、探索的機(jī)會(huì)，也就失去了科學(xué)探究的興趣。如果未參與統(tǒng)計(jì)的學(xué)生是幾個(gè)學(xué)習(xí)不認(rèn)真的學(xué)生或是學(xué)困生，他們可能會(huì)認(rèn)為“反正我是差生，老師也不會(huì)來管我的”。正是對(duì)缺失的幾個(gè)數(shù)據(jù)的高度關(guān)注，正是這次重新統(tǒng)計(jì)，留給了學(xué)生“老師關(guān)注每一個(gè)數(shù)據(jù)，關(guān)注每一個(gè)學(xué)生”的正面影響，從而激發(fā)了每一個(gè)學(xué)生的科學(xué)探究欲望。

在科學(xué)課堂教學(xué)中，“用數(shù)據(jù)說話”這一觀點(diǎn)貫穿于各冊(cè)教材之中。通過培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)意識(shí)，使學(xué)生通過探究尋求正確的數(shù)據(jù)來證明自己的觀點(diǎn)，并自覺運(yùn)用數(shù)據(jù)解釋相關(guān)的問題或現(xiàn)象。用數(shù)據(jù)說話有助于學(xué)生尋找規(guī)律，得出結(jié)論，同時(shí)也能使探究活動(dòng)變得更真實(shí)、更準(zhǔn)確，有利于提高科學(xué)探究的效率。