如何處理學生探究活動后的數據

浙江諸暨榮懷學校小學部（311800） 趙偉秀

新課程標準指出：“科學學習要以探究為核心。”而科學探究的分目標中有一條：“能在已有知識、經驗和現有信息的基礎上，通過簡單的思維加工，作出自己的解釋或結論。”引導學生對實驗數據進行分析進而得出結論，是我們在科學探究活動中常用的方式。可是，在平時的課堂教學中，大多數教師對待實驗數據的矛盾處時，或視而不見，或一筆帶過，不能進行科學的、有效的分析與指導。因此，筆者就數據處理的現狀及處理的策略方面提出自己的一些看法和做法。

現象一：這是一張研究“紙的形狀與抗彎曲能力”實驗數據匯總單，我們來看看匯總后師生之間的交流。

形狀小組 一LW口UO 1 0 3 6 2 0 36 37 3 0 5 13 49 4 0 3 5 31 45 5 0 6 5 39 6 0 20 5 35 7 0 2 39 14 8 0 4 3

師：你們有什么發現？

生1：“一”型最弱，“W”型最強。

生2：改變形狀后的紙的抗彎曲能力也會改變。

生3：不同形狀的紙可以承受不同的力。

師：以上數據可以看出，改變了材料的形狀，它的抗彎曲能力也會改變。不同的形狀，它的抗彎曲能力不同。

反思：這位教師把每個小組的實驗數據統計在一張表格中，“輕而易舉”地得出了結論：“一”型紙的抗彎曲能力最弱；改變了物體的形狀，它的抗彎曲能力也會改變。這正是這堂課要得出的科學概念，表面看起來，課堂任務完成了，教學目標達成了，所以教師對個別數據視而不見：同樣是“W”型紙，為什么有的小組能放20個墊圈，有的小組卻只能放2個？同樣是“口”型紙，為什么有的小組可以放36個墊圈，有的小組卻只能放3個？小組間有這么大的差異，而這位教師竟能視而不見。

現象二：一位教師在執教“我們的小纜車”時，匯報用最少的墊圈讓小車動起來的實驗記錄后的交流如下。

小 組 墊圈數1 2 2 2 3 2 4 2 5 3 6 2 7 5→4

師：你們是怎么測得最少的墊圈個數的？

生：先放一個，再放一個。

師：第7小組的同學們，你們本來寫的是5個，后來怎么變成了4個了？

生：我們一開始放了5個，小車能動起來，我們以為是5個，后來減少了一個試試，發現小車也能動起來，所以就寫了4個。

師：那么3個行不行？

生：不行。

師：第5小組寫的是3個，你們是怎么做的？

生：放兩個墊圈的車動了一下，然后不動了，又加了一個。

師：對，所以說要有一定的重力，小車才能動起來。

反思：從5個墊圈到4個墊圈，雖然只相差了一個墊圈，但這位教師沒有視而不見，而是認真詢問學生改變數字的原因，大部分小組測得的墊圈數是2個，有一個小組是3個，教師也沒有視而不見，而是問問他們是怎么做的。影響小車動起來的因素是很多的，如組與組之間桌子的光滑程度，因此墊圈的個數不同也是很正常的。但正是這位教師注意了這些我們看起來很平常的數據差異，并追尋了原因，使得學生的探究能力得到進一步的提升。

兩位教師對實驗數據矛盾處不同的處理方式，讓我想起了杭州的李家緒老師在設計“比較水的多少”時曾說過的一句話：“教學目標的不同，是因為教師對教材的不同理解以及對學生發展定位的不同而引起的。”設置了不同的教學目標，就勢必在教學活動的安排上有所不同，不同的教學活動會產生不一樣的教學效果，不一樣的教學效果就可能影響學生向不同的方向發展。所以，我想兩位教師之所以對數據的處理方式截然不同，也是因為教師對實驗數據的期望不同，而不同的教學期望折射出來的是教師本身的教學理念不同。分析我們的探究活動和實驗數據，從得出的結論來看，教師的教學期望一般分成以下兩大類。

類型記錄數據的目的教師的期望典型的案例學生記錄的數據是否影響結論的得出教師的處理方式第一類得出結論每組或每次的數據一樣1．擺的次數跟擺錘重量的關系2．測量衣服外面跟衣服里面的溫度數據不同，尤其是同一個組幾次測量數據不同影響認真處理，從多角度、多層面去尋求原因第二類得出結論無所謂，不同組得出的數據總會有所不同1．紙的形狀與抗彎曲能力2．不同坡度的斜面的省力情況數據也不同不影響一筆帶過、視而不見

很明顯，當教師的期望與學生的實踐數據有出入時，教師就會去重視這些數據，從多角度去分析原因，而當數據的出入與得出結論無關時，教師就會一筆帶過或視而不見。那么在實際的教學中，我們應該怎樣來面對、處理數據呢？筆者認為要從以下幾點做起。

一、樹立正確的理念——數據不能只為“結論”服務

雖然說很多科學結論的獲得要靠數據，數據是強有力的證據，可數據不能只為結論服務，如上面提到的現象一，通過對每個組橫向數字的比較，是可以“輕而易舉”地獲得結論，但是我們再仔細看看組與組之間的數據：同樣是“W”型紙，有點小組只放了2個墊圈，而有的小組放了13個、20個；同樣是“口”型紙，有的小組放了3個墊圈，有的小組卻放了36個。為什么小組之間會有那么大的差距呢？教師不妨讓學生自己來討論一些可能的原因，然后再對原因進行驗證。實際上，我也上過這一課，自己也做過這個實驗。“口”型紙穩定性差，當墊圈放上去后，很容易往左或右傾斜，但不是真正意義上的承受不了，而學生的標準是只要紙到地面上了，就認為承受不住了。對于“O”型紙也是，因為它本身自己要滾動，墊圈很難固定在上面，操作起來就更難。這些都會影響到實驗的數據，但有些教師卻因為得出了結論，就對特別數據視而不見，這樣的處理方式怎談科學？得出的結論又怎能科學？因此，我們必須要正視特殊數據，引導學生從多方面、多角度去尋找原因。

二、刨根究底——多方面尋找原因

小組與小組之間的實驗數據有差距，原因是多方面的，我們不妨從以下幾個方面來尋找原因。

1．審視實驗器材的合理性和科學性

實驗器材是否合理、科學，是實驗成敗的關鍵。實驗器材本身不科學，得出的結論怎么會科學呢？例如，在探究“磁鐵的性質”這一課時，懸掛的小磁針轉了幾圈停下來后，總是N極朝南，S極朝北，這與實際結論完全相反。究其原因，是小磁針長時間跟大磁鐵放在一起，被磁化了，N極已不再是N極了。因此，在實驗結果發生錯誤時，首先應該檢查一下實驗器材，如電池是否有電；小電珠、電線是否完好；等等。

2．審視實驗操作的科學性

（1）相關變量的控制。五、六年級有很多探究實驗都必須確定在一個變量的前提下進行，否則得出的結論肯定是不科學的。例如，在探究“擺的次數跟擺錘的關系”時，就要嚴格控制擺繩的長度和擺的角度，否則得出的數據肯定不同。再如，在探究“摩擦力與運動物體重量的關系”時，也要保證在同一個接觸面上進行，不然接觸面的光滑程度不同，就會大大影響實驗的數據。

（2）實驗順序的控制。實驗的順序也是不容忽視的，先做什么，再做什么或者先放什么，再放什么，有些實驗都有講究。順序錯了，有些現象就難以觀察到，甚至會出現完全不同的現象，例如，在探究“水和酒精的混合”實驗中，先倒酒精再倒水和先倒水再倒酒精，觀察到的現象完全不同：前者是溶解在一起，而后者是分層的。

當然，除了以上幾點之外，實驗的次數、環境的影響都可以影響實驗的精確性。學生受到年齡、知識水平、經驗的限制，誤差不僅存在而且肯定不小。再者，實驗室有沒有風、濕度大不大、溫度高不高等也會影響實驗，而不同的人因為操作手勢的不同，細小的問題也會影響實驗的精確性。即使是成年人，一次測量恐怕也很難測得十分準確。因此，必須讓學生重復做實驗來減少誤差。

3．審視數據處理的科學性

不管在實驗過程中怎樣謹小慎微，是實驗就肯定有誤差，所以最后的實驗數據要保持完全的一致是不可能的，也是不現實的。那么，對于這種無法避免的數據上的不一致，我們又怎么處理呢？

（1）同一組多次實驗，求平均值。當數據差異不是很大時，求平均值是一種很好的處理方式，但必須注意的是，最好是同一組多次實驗后，再求平均值，而不是組與組之間求平均值。我們來看看下面的兩個表格。

探究“擺的次數與擺角的關系”的實驗數據

探究“心跳數與脈搏數的關系時”的實驗數據

很明顯，這兩個表格都是用平均值來說明問題，前一個表格是每個組在多次實驗后得到的平均值，而后一個表格是組與組之間的平均值，雖然最后從實驗結果來看，兩個表格似乎都能夠得出科學的結論，但再仔細看看“心跳數與脈搏數的關系”的實驗數據，第1組和第4組的心跳數和脈搏數相差這么多。面對差異較大的實驗數據，難道我們能視而不見，僅因為最后的平均值相同而得出心跳數和脈搏數相同的結論？科學性何在？這樣的數據又有什么意義？學生能心服口服嗎？還不如教師直接告訴學生心跳數與脈搏數的關系。因此，求平均值最好是同一組在多次實驗中進行。

（2）讓學生正視誤差，承認誤差，并學會分析誤差、解釋誤差。如果學生在多次實驗取平均值后，還會出現數據不統一的現象，這也沒關系，我們應讓學生知道：即使我們想得很周到，實驗過程也很謹慎，但還會有誤差。有實驗就會有誤差，科學家也是如此，他們在探究時，也不是通過一次、兩次實驗就能得出結論的，他們做了幾百次、上萬次實驗，經過幾年、幾十年的努力才找到規律或獲取結果。我們要做的就是如何縮小誤差、分析誤差。例如，在探究“擺的次數與擺錘的關系”時，通過三次實驗，得到了以下數據。

擺錘重量 第一次 第二次 第三次 平 均原來重量 14 14 15 14．33兩倍重量 13 13 14 13．33三倍重量 14 14 14 14

我們可以看到，在三次實驗求平均值后，得到的實驗數據還是不一樣的。那么是不是就不能得出結論了呢？非也！教師要引導學生分析數據、處理數據：“仔細觀察數據，對橫向數據進行比較，你有什么發現？對縱向數據進行比較，你又有什么發現？哪幾次的數據是一樣的？數據與數據之間差別大嗎？如果再繼續做實驗的話，你估計會得到怎樣的數據？”這樣引導學生思考、討論、各抒己見，可讓學生正視誤差，逐漸增強學生分析數據、處理數據的能力。

章鼎兒老師在“小學科學課堂實施問題”講座中指出：“活動后是場重頭戲。”也就是說，要對信息進行對比、甄別、整理、加工，因為分析和處理數據遠遠比得出一個結論來得重要。教師要在數據處理中，培養學生實事求是的精神、嚴謹的科學態度、分析數據的能力和思維能力。