小學科學課堂培養學生數據運用能力的實踐研究

黃俊彬

數據作為探究實驗中常見的記錄手段，可以清晰準確地對事物、現象進行定性、定量的分析，有著其他方法不可替代的作用。通過隨機訪談、問卷調查和隨堂聽課，我們發現不少學生在科學探究活動中，數據收集誤差大、分析不具體、整理不規范的現象，直接影響運用數據解釋實驗現象的客觀性和真實性。為此，我們結合小學科學課程的特點和學生的認知水平，深入開展《小學科學教學中培養學生數據運用能力的實踐研究》課題研究，從理論和實踐層面探索培養學生數據運用能力的方法與途徑，在提高學生數據收集、整理和分析能力的基礎上，發展學生的數據匯總、分類、甄別能力，真正讓學生學會“用數據說話”。

一、全面、客觀地匯總實驗數據

培養學生的數據運用能力，首先要讓學生學會如何科學地匯總實驗數據，這對后續的探究至關重要。數據的收集、匯總包括兩個方面：一是所搜集的數據是否客觀真實，是否經得起質疑驗證；二是所匯總的數據是否全面，有無存在誤差現象。如《測量擺的快慢》一課，要求每個對比實驗重復多次，如果將每個小組每一個對比實驗數據都收集起來，數據變得紛繁復雜，眼花繚亂。因此，數據運用的第一步就是數據匯總：讓學生計算出同一個實驗多次數據的平均數，再將全班每個小組的平均數進行匯總。這樣不僅讓數據清晰明了，更具代表性，而且讓學生掌握了一個常用的處理數據方法：計算平均數。

二、直觀、形象地分類實驗數據

在科學探究的尋求證據，得出結論階段，我們應當引導學生盡可能借助形象有序的符號或圖表，將實驗數據分類整理，以便分析數據，找到規律。《測量擺的快慢》一課的實驗次數和實驗數據眾多，操作難度較大，幾乎每個班都會出現“異常”數據。在多次教學實踐后，筆者總結了“圖標分類法”，先讓學生觀察數據，并根據學生的回答在表格旁做不同的記號，如表1中“□”標識的數據說明擺繩越長，擺的速度越快的規律；“△”標識的數據說明擺繩越長，擺的速度越慢的規律，這樣的數據分類方式既形象直觀，又條理清晰。

表1：改變擺繩長度的實驗（平均值單位：秒）

三、辯證、嚴謹地甄別實驗數據

面對著反映截然不同規律的幾組數據，學生們的腦海里打了一個大大的問號。這是個絕好的教育契機，能教育學生一絲不茍地進行實驗操作，分析實驗數據。

1.重新計算平均數

請出現異常數據的小組將原始數據展示出來，重新計算平均數。事實證明，很多錯誤數據就是因為學生認為做完實驗大功告成，忽視計算，計算馬虎造成的。

2.檢查實驗變量的控制

對一些出現異常數據的小組，教師應提示學生在實驗中是否控制好各種變量，比如怎樣改變擺繩的長度？怎樣保持擺錘重量、擺動幅度不變？通過檢測，往往會發現到操作失誤的細節，比如測量了繩子長度后才系上擺錘，實際上繩子長度減少了。或者開始實驗時擺錘拉得太高，擺幅沒有控制好等等。學生在檢查變量控制中深刻體會到規范操作實驗的重要性。

3.再次進行實驗

重做實驗時一定要有教師或其他學生在一旁仔細觀察，及時找出錯誤的真正原因。有一個小組上一節課沒做完實驗，下一節課繼續做該實驗時，換了另一根繩子，結果出現異常數據。

值得一提的是，“甄別數據”對科學學習很重要，因為只有正確的數據才能得出正確的結論，這一過程也再一次回顧了實驗，幫助學生真正“理解科學”。

四、科學、合理地尋找規律

從紛繁復雜的數據中尋找正確的規律，不是一件容易的事情。例如，有學生根據表2就肯定地得出了三個規律：1.擺錘的重量不影響擺的速度（“□”標識）；2.擺錘重量越大，擺的速度越慢（“△”標識）；3.擺錘重量增大，擺的速度越快（其余數據說明）。

表2：改變擺錘重量的實驗（平均值單位：秒）

單純從數據上看，學生的分析是有一定道理的。如何糾正學生的偏差呢？與其牽強附會地解釋，不如讓學生自己感悟。于是筆者將表1與表2放在一起，請學生進行比較：“兩組實驗數據之間有什么區別？”學生立刻發現原來繩長與兩倍擺繩的時間差別很大，而一個擺錘與兩個擺錘的時間差別不大。這時，教師再讓學生看著電子表，親自感受一下3秒（繩長實驗最小的差別）和0.30秒時間的差別。學生馬上領悟到擺錘重量雖然增加了一倍，可對擺的快慢影響卻微乎其微。所以，擺的快慢與擺錘重量無關。

那么這些微小的差別又是怎樣產生的呢？這個問題一提出，幾乎每個班的學生都能找出“計時不準確”“計數不合理”等原因，并且主動強調操作一定要規范，實驗一定要細致。這是，教師適當引入“誤差”概念，幫助學生理解誤差是實驗中無法完全避免的現象，分析實驗數據時一定要分清楚“真正的差別”和“誤差”。可見，尋找規律時要用數據說話，培養學生對數據的敏感性，以事實數據來證明規律。

科學是用證據說話的，數據運用能力的高低決定著證據的合理性和真實性。隨著課題研究的深入，我們注重啟發和引導學生運用匯總、分類、甄別、表述等數據處理方式，發現數據之間的聯系與蘊含的規律，尋找合理的數據證明自己的觀點，自覺運用數據解釋相關的問題或現象，促使學生的數據運用能力得到有效提升。

【作者單位：廣州市花都區獅嶺鎮振興第一小學 廣東】