實驗教學中“問題”數據處理初探

何建明??

摘要：實驗中經常會出現“問題”數據，傳統教學中教師常常認為它會阻礙教學目標的順利達成，忽略了其蘊含的科學教育內涵，因而處理得不是很恰當。有鑒于此，本文以課堂中的“問題”數據為例，通過問題呈現、原因分析來明確教師教學中存在的問題，了解學生內在的思維狀態，從而調整和改進教學策略，化危機為轉機，高效完成實驗。

關鍵詞：“問題”數據；科學素養；原因分析；優化調整

數據是科學探究中重要的實證依據，實事求是地分析它，能使我們的思路更清晰，實驗結果更精確。同時實驗數據可以推進學生的思維發展，不斷提高學生學習效率。但實驗中經常會出現“問題”數據，傳統教學中教師常常認為它會阻礙教學目標的順利達成，忽略了其蘊含的科學教育內涵。其實，“問題”數據是探究活動科學本質的一種體現，只要我們及時調整，合理的教學策略將會使課堂上的“問題”數據轉化成教學中寶貴的課程資源。

一、 小學科學數據的“問題”種類

（一） 呈現不合理

數據的價值主要體現在為結論提供支持，換句話說，如果我們不能合理地呈現數據，用以與別人交流，數據的價值則非常有限。觀察不同形狀的橡皮泥在水中排開的水量，將結果記錄在下表中：

學生做完實驗，可以得到的結論是：能浮起來的橡皮泥的形狀肯定不是實心的，或者能說出沉的情況，橡皮泥排開的水量是一樣的。但橡皮泥能浮起來時排開的水量要比沉的時候多，極少同學能從這張表格中看到。

（二） 數據不真實

科學實驗講究的是實事求是。數據可以進行處理和挑選，但不能隨意修改，否則會加入主觀因素，這樣得到的結果不科學也不準確。磁力的大小與線圈圈數有關的實驗，研究后統計如下：

此實驗數據是有問題的。因為在學生實驗的過程中，我看到有兩小組數據出現了類似5和8小組的情況，但最后那兩個小組篡改了數據。

（三） 效果不明顯

上面的實驗有些同學課前自己已經嘗試過，在改變線圈圈數這個變量時，采用繞2圈，繞5圈，繞7圈的方法，但是幾次實驗下來，電磁鐵吸引大頭針的數量都沒有變化，所以一上課就提出了電磁鐵的磁力大小與線圈圈數無關這一想法。

（四） 誤差偏大

誤差存在于一切科學實驗和測量過程中，在實驗的設計、儀器本身的精度、環境條件及實驗數據處理中都可能存在誤差。但誤差過大會影響實驗結果，造成實驗失敗，如上面的實驗，5和8實驗數據誤差較大。

（五） 不符合“正確結論”

在《杠桿的科學》這一課，教師引導學生研究杠桿的秘密時，明確告知學生在杠桿尺的左邊掛鉤碼相當于重物，要使杠桿保持平衡，在右邊也掛上鉤碼，這就是需要使用的力。學生理解實驗要求以及注意事項后開展探索實驗。實驗后統計如下：

其中加粗的數據不符合“正確結論”。

（六） 不全面

一位教師執教《拱形的力量》一課時，全班共有10個小組，研究平橋和拱橋的承受能力，每個小組前后測量2次數據，老師選擇了5個小組進行數據匯報：

二、 數據的“問題”成因分析

（一） 數據處理的方法、習慣

數據有簡單的，也有復雜的。數據簡單，分析起來輕松自如；數據復雜，呈現時又雜亂無章，不僅分析它會感到困難，還會降低解釋的說服力。實驗數據項目較多，數據呈現方式不夠優化，導致學生得出的結論不夠全面。日常教學中，教師過于單一的使用表格這種呈現方式，或者教師給學生安排好了呈現方式，剝奪了學生自己選擇數據呈現方式的機會。學生對數據呈現方式運用得不靈活，只會機械記錄數據。

（二） 學習者因素

1. 唯結論馬首是瞻

學生從小受“有錯就改”的反復教育，因此形成了迎合結論的特點。在科學探究活動中，不少學生出現唯結論的盲從行為，缺乏探究精神。為了完成實驗記錄表，隨手一抄、隨便一改，并不講求為什么是這樣，更缺少對自己錯誤發生原因的探查與反思。

2. 基于思維分析的主動調適

還有一類修改是由學生認知矛盾引發的主動“調適”。這類行為往往伴隨著豐富的思維分析。學生的對話告訴我們，在《電磁鐵的磁力（一） 》這課中學生修改數據的行為不是根據“假設”或“結論”做出的簡單臆想，而是建立在學習了“線圈圈數越多，磁力越大”的理論基礎上，修改過程中，學生們反思實驗過程、探求差異原因、定位實驗數據。與盲從相比，這類活動具有較高的教學價值。

（三） 未適度放大實驗數據

學生通過一段時間的學習，已經認識了控制變量法，但是對如何確定改變量的大小才能達到需要的實驗效果卻不是十分了解。學生片面地以為只要改變量有變化，實驗就成功了。殊不知，變化過小，產生的實驗效果就會很不明顯，影響我們的觀察，導致實驗結論朝錯誤的方向走。

（四） 實驗器材的問題

電池在前兩次實驗后有比較大的消耗，進行第三次實驗“100圈”時，電量明顯減少，所以造成較大誤差。準備的大頭針個頭太大，較難被電磁鐵吸引，不易從吸起的大頭針數量上看出明顯差別。作為鐵芯的鐵釘不夠大，沒有足夠多地方吸引大頭針等問題。

（五） 不規范的實驗操作

剛剛開始操作，有同學就出現問題，將杠桿尺放在不平整的書本或部分壓在實驗記錄本上，看也不看開始的時候杠桿尺是否平衡就立刻加鉤碼了；有些同學放完鉤碼看是否平衡時，心情過于急切，直接用手在杠桿尺上按壓使其盡快保持平衡，在杠桿尺未完全平衡時就記錄數據；有些同學配合“默契”，一個直接用手指使杠桿尺平衡，另一個同學就讀數據了。

（六） 時間和人為因素

1. 課堂時間限制

由于課堂時間限制，為了完成教學任務，我們經常能看到的現象是老師并不展示所有小組的數據讓學生進行分析，取而代之是以偏概全。或者是有目的地選擇指向性明顯的數據呈現，忽略“有問題”的數據。

2. 教師活動前的指導沒有到位

教師對活動的要求不明確，作為對比實驗，控制變量很重要，但教師卻沒有重點要求。導致的情況有：部分學生在做平橋的時候，將平橋兩端在書本上的地方用手拉住按住，不讓其變形；部分做拱橋的時候，將拱橋的拱足兩端放入書本中間。最終出現了讓老師很頭痛的“問題”數據，教師有意無意地忽略它，只呈現部分指向性明顯的數據。

三、 教學策略優化調整

（一） 引導學生合理呈現數據

引導學生整理數據時，用合適的方式呈現探究數據，如文字、畫圖、表格等。使原本無序、雜亂的數據，變得有序，便于學生發現其中的規律。如將排開的水量處理成統計圖：

（二） 培養學生實證精神

日常教學中，教師要注意培養學生的實證精神，鼓勵學生記錄客觀存在的每一個數據，不可摻入自己的想法而隨意修改，也不可以經驗常理來篡改數據。如果遇到無法推理出“科學結論”的數據，教師一定給予充分的肯定，要“讓每一個站起來發言的學生都能體面的坐下。”逐漸使學生建立“每一個數據都很重要”的認識。科學結論以數據為支撐，忠實的記錄，是對客觀世界的公正對待，尊重了科學。正如喻伯軍老師曾經說過：“數據沒有問題，而是對數據的態度，體現出教師對科學的理解問題。”

（三） 順著學生思路調整，產生思想激蕩

有些學生堅持認為自己的數據很準確，那么，光說是沒有用的。不要否認他們的數據，而是要求他們演示給同學們看，并讓他們把圈數改為20圈、60圈、100圈，由于自變量的調整，得出了明顯的實驗現象，學生就產生了思想沖突。此時教師要告訴學生自變量的選擇是有一定原則的，過小的變化，使實驗現象很不明顯，不便于我們觀察。

（四） 反思實驗過程，改進后再做

面對這種情況，要引導學生反思：“請你們分析一下，為什么這兩組會有不同的數據呢？”孩子們紛紛舉手，“可能沒有控制好實驗中的不變的條件。”“很有可能是電磁鐵吸引大頭針的位置不相同。”“電池已經被我們反復多次做了實驗，而且都是短路，很可能電量已經很少了，因此吸引大頭針的數量不增反而減了。”師生共同探討，交流改進實驗方案，再次做實驗。

（五） 修正實驗過程，重復實驗

當違背“正確結論”的數據出現時，要勇于引領學生去思考、去發現：重視事實根據，合理懷疑；傾聽和考慮他人的不同觀念或解釋；避免在證據不充分的情況下作出判斷；避免將某結論不恰當地進行推廣；注意考察任一數據來源的可靠性及重現性；多次實驗，根據新的證據，懷疑、修改自己的意見。直到找到問題的癥結所在，再進行重復實驗，看看實驗的結果是否有變化。

（六） 給足時間，提高認識

1. 提供足夠的探究時間

時間是保證科學探究有效性的一個重要指標。給學生充足的時間進行探究活動，全面分析實驗數據，重視“問題”數據的分析研究，使學生在反思中加深對實驗的理解。

2. 提高數據重要性的認識

從現象到分析比較、推導得出結論，是一個從具體到抽象的思維過程，在這個過程中，要提高對數據重要性的認識：（1） 不在觀察測量數據中挑選符合自己想法的內容，不隨意丟失資料；（2） 明確數據越充分、樣本越大，越令人信服。

我們不僅要在正確的實驗數據中找出我們所需要的實驗結論，更要在“問題”數據中找出我們實驗中的不足之處，這樣我們的科學才有進步的可能。讓我們一起關注“問題”數據蘊含的教育價值，及時調整和改進教學策略，讓“問題”數據成為發展學生科學素養的良好契機，讓科學課堂收獲一個個不期而獲的美麗！

參考文獻：

[1]教育部基礎教育司.全日制義務教育科學（3-6年級）課程標準解讀[M].上海：華東師范大學出版社，2002.

[2]王海花.關于小學科學探究活動中數據收集及分析的探討[EB/OL].