科學課堂因“數據”而精彩

吳國良

【摘 要】小學科學課堂教學中對探究活動中產生的各項數據信息的處理非常重要。作為科學教師要會挖掘數據中蘊含的科學教育內涵，具體可以從“學會甄別，選對方式——提升數據記錄的科學性”“有序整理，方法得當——合理將數據轉化為證據”“多維比較，有機補充——有效提升數據分析能力”等方面入手，提升科學探究活動中數據信息處理的有效性。

【關鍵詞】數據處理 探究活動

作為具有鮮明探究特性的小學科學課堂教學，除了要關注探究活動的開展過程之外，對活動中生成的各種相關信息進行比對、甄別、整理等分析處理是教學有效性的保障。這其中，數據信息處理更是重中之重。但在實際教學中，許多學生對數據的處理不夠到位，數據中蘊含著的科學教育內涵更是沒有得到很好挖掘。那么，究竟應該如何在課堂教學中提高學生數據處理的能力，從而提升數據的價值呢？筆者試提出以下思考。

一、學會甄別，選對方式——提升數據記錄的科學性

數據是最真實的教科書，留下了學生科學思維的軌跡，也留下了學生觀察科學現象的經歷。學生只有及時、如實、全面地收集記錄實驗現象和實驗數據，才能得到可靠的結論。因此數據處理要從仔細觀察、真實記錄開始。

（一）對前期數據的甄別

科學課中，許多實驗需要多次重復操作，每一次的數據也許都會因為各種因素的制約而有所差異，因此要教會學生簡單的數據甄別的方法。如“測量擺的快慢”實驗，相同單擺擺10次的實驗時間記錄，4個小組測量數據匯總如表1。

在實驗中獲取數據后，要引導學生對數據進行觀察，看是否存在異常的情況。如表中第三小組第四次實驗數據“7.5秒”，很明顯高于其他3個數據。這時教師應訓練學生對數據的質疑精神，引發學生思考問題發生的原因，查找操作是否規范。如果時間寬裕，建議學生可自覺規范地再做1～2次實驗。又如第四組的數值很分散，到底應該取哪一個？在原始數據的前期采集中，需采用多種不同的取值方法來確定最后數值，諸如平均值計算法、眾數取值法等等，從而有效提高學生對前期數據的處理能力。

（二）數據記錄方式的選擇

根據不同的實驗和數據生成方式，選擇合適的記錄方式，不僅能保證數據的真實性，同時也更有利于后續的分析運用。在實踐中，我們可以采取表格、畫圖、符號、實物標本或影像等多種記錄方式，及時地記錄實驗現象和實驗數據。如有教師在執教《物體在水中的沉浮》一課時，設計了沉浮情況的記錄表，讓學生用符號來表示物體在水中的變化情況，如用“↑”表示上浮，用“↓”表示下沉。在記錄過程中，我們發現學生的記錄清晰，記錄熱情高，記錄速度快，很快收到了極好的效果。

但需要注意的是，在學生記錄完成后，教師要留有足夠的時間讓學生充分交流記錄情況，在交流中及時糾正學生不規范的用語，引導學生運用較為科學的語言來描述現象或結果，并鼓勵學生珍藏、積累記錄單，培養求實與嚴謹的科學態度。

二、有序整理，方法得當——合理將數據轉化為證據

數據整理成證據，才能推導出科學的結論。在科學探究中，教師應細心指導學生，教會其對收集來的數據進行整理，變雜亂為有序，充分挖掘數據背后隱藏的規律，發揮數據應有的作用。

（一）歸納法

有時學生文字記錄雜亂，信息繁多。我們可引導學生有序地歸納整理，可按先后的順序，也可把相同的一類或同一方面意思歸類概括。比如，在《物質的變化》一課的“加熱白糖”活動中，學生記錄了許多觀察到的信息，比較雜亂，經過有序梳理，發現有以下幾點變化過程：一是氣味的變化，從無味到聞到淡淡的糖香味（同時冒出黑煙），再聞到濃濃的燒焦味；二是形態的變化，從固態的白糖變成水狀的液態，最后又變成焦炭似的固態；三是顏色的變化，白糖先由白色變成淡黃色、黃色、棕色，最后變成黑色。讓學生學會歸納、總結，讓文字記錄具有層次性。

（二）排序法

數據的匯報和展示是為分析研討服務的，數據是否準確高效，直接關系分析研討能否深入展開，最終影響到整堂科學課能否實現深入探究。因此，對數據進行匯總排序也是一個很有用的方法。如《不同物質在水中的溶解能力》一課，“比較食鹽和小蘇打溶解的能力”，實驗數據匯總如表2。

在這個比較環節中，有效匯總每個小組的數據，這樣更有助于學生清楚明了觀察，從一組組數據中發現規律、牽引思維，提高了分析數據的能力。在多次探究運用后，可以讓學生獨自排序，學以致用，舉一反三，觸類旁通。

（三）統計圖表法

統計圖表是一種直觀好用的數據統計方式，適合學生在實驗數據統計中按需選用。如《拱形的力量》一課中，以研究拱足重物數和拱形承受墊圈個數之間關系的這個環節為例，利用統計圖表讓學生充分認識到：抵住拱足的重物數越多，承受的墊圈也越多。統計圖表法，能讓學生更形象地感知、更容易找到規律，提高教學實效。

（四）展示法

許多時候，數據的收集、整理需要很長的時間，展示數據過程也十分費時低效。建議教師可利用多媒體（iPad、實物投影）輔助展示或小黑板（貼示法、填表法）展示。這讓教學活動變得更靈動，規律更直觀，效果更明顯，時間更節省。

三、多維比較，有機補充——有效提升數據分析能力

（一）多維度比較

在對比實驗中，證據是得出實驗結論的有力支撐，只有對證據進行全面、深入的分析，學生搞清楚弄明白這些證據代表了什么、說明了什么才能得出正確的結論，否則就會出現兩種情況：要么等著教師來下結論，要么對其他學生的結論不知所云。那么怎么用好這些證據呢？是不是有了證據就是有了結論？怎么引導學生對證據進行分析？例如《抵抗彎曲》一課，在實驗方案中，學生已經搞明白了要研究的問題——增加橫梁的寬度、厚度能不能增強橫梁的抗彎曲能力？在假設中，學生猜測到如果增加橫梁的寬度、厚度后，小墊片數量增加了，就說明橫梁抗彎曲能力與寬度、厚度有關。有了這樣的猜測，再去關注數據的大小，引導學生進行兩個維度的比較，一是橫向比較，比較每一組中兩個數據的關系，二是豎著比較，比較所有搜集到的兩列數據之間的關系。再次組織學生進行實驗材料的比較。還是《抵抗彎曲》一課中，把4倍厚的紙條揭開后展開與4倍寬的紙條進行對比：材料（紙條）一樣，但是抗彎曲的能力一樣嗎？學生比較交流后，明白了同樣的材料和數量，增加厚度比增加寬度的抗彎曲能力要強的道理，從而明白節儉材料的好方法。

（二）補充證據支持解釋

科學注重證據。科學探究過程就是學生在獲取科學事實的基礎上，在所獲事實的支撐下進行有序的邏輯思維，最終達到概念認識的過程。那么，如果這個事實是不全面的，甚至歪曲的，也就說明不了問題了。所以在科學探究中必須全面收集證據，并適當補充證據，注重證據的充分性。例如《熱是怎樣傳遞的》一課，“火柴掉落順序”的試驗，教師根據各組學生的實驗匯報，把數據記錄匯總如表3。

表格中的數據反映了學生實驗的真實情況，雖然各組不盡一致，但仔細觀察，可以說明問題了。待各組匯報結束后教師小結如下：

師：大家來觀察各個小組的實驗數據，有什么發現？可以說明什么問題嗎？

生1：大部分小組的火柴棒是離火苗近的先掉落，然后再到遠的，所以可以說明，熱是從近處傳到遠處的。

生 2：我認為有幾個小組的順序是不一樣的，這樣大家有不同意見，應該不能說明問題的。

師微笑，不置可否。

生3：我發現有幾個小組的順序雖然不一樣，但總的來說也是近處的先掉落，遠處的后掉落，所以應該可以說明熱是從近處傳向遠處的。

師：（微笑，指黑板上表格）那第五組怎么會B和C同時掉落，第六組的B比A先掉落，第八組D比C先掉落呢？讓我們先來聽聽他們自己的解釋。請實事求是說好了。

生（第五組）：也許它們本身距離就很近嘛，熱傳得快，就一起掉下來了。

生（第六組）：我好像給A上的黃油涂得太多了，它一下子化不完就讓B先掉下來了。

生（第八組）：我們也可能C的黃油涂得太多了。

師：同學們分析得很認真，也很有道理，下面請大家來看一個短片，是剛才同學們做實驗時老師現場拍攝的。（利用多媒體播放剛拍的短片：火柴從距熱源近的地方開始逐一掉下來）剛才我們班大多數小組是這樣的實驗現象。下面再請看一個短片，是前幾天我在別的班拍的。（播放：從涂黃油開始到火柴掉落的過程中，由于黃油涂得有多有少，火柴與銅棒粘得有直有斜，最后掉落的順序有點亂）

思考本案例足見教師預設的充分、全面。課中，在已經能說明問題的數據下，教師再補充課前和課中準備的證據并不是多余的，這樣是對課中學生的解釋的進一步驗證，也為整個實驗過程補充了一份證據。最后，才得出一個基于證據的科學結論，同時在師生交流中對學生進行了一次證據意識的養成教育。

總之，加強學生數據處理能力的培養，是促進學生尊重證據科學態度形成的一個重要載體，這既需要教師在教學實踐中加強指導，也需要學生在一次次自主探究中體驗、感悟，逐漸形成。只有這樣才能使學生在探究中學會探究，在數據中尋找證據，在邏輯思辨中得到可靠的結論。

（浙江省杭州市余杭區文瀾未來科技城學校 311100）