探尋實驗數據的本質屬性
——從學生實驗數據的處理談科學本質的教學

江蘇丹陽市實驗小學(212300)

傅 赟

在小學科學教學中，我們不難發現，教師在引導學生開展科學探究的過程中，往往更注重指導學生通過實驗獲得科學結論，關注學生對理論的學習，而對學生怎樣獲得科學的數據，以及對所獲得的數據如何科學處理缺乏必要的關注與指導。比如在蘇教版小學科學四年級下冊《擺》一課教學中，在數擺擺動的次數時，會有學生在測量時更改數據，使數據貼近標準答案，忽視了數據的真實性。筆者以為，學生能否得出合乎邏輯的研究結論，取決于學生獲得怎樣的數據，以及如何對數據進行處理和分析。這個過程實際上反映了學生思維的深刻性、批判性以及獨創性，是學生科學素養的一個方面，也是科學教學需要關注的一個重點。筆者通過《擺》一課教學中學生實驗數據的分析，探尋數據處理、分析和獲取合乎邏輯的科學結論的方法，以及其對于學生理解科學本質的意義。

【案例呈現】

《擺》是一節經典課，通過學生制作擺、玩擺，發現不同的擺的擺動有快有慢，在此基礎上探究影響擺擺動快慢的因素，進而解釋生活中與擺有關的現象。在對影響擺擺動快慢的因素的探究中，教師往往希望學生根據所獲得的數據，探究出擺線長短與擺動快慢有關系，并從具體的數據中探究出擺錘的輕重、擺輻的大小與擺動快慢沒有關系。

下面是某次教學中，學生通過實驗獲得的一組數據。

擺錘的輕重與擺動快慢的關系

擺幅的大小與擺動快慢的關系

擺線的長短與擺動快慢的關系

師：請第6小組匯報你們的實驗結論。

生1：我們認為擺動的快慢與擺錘的輕重有關系。

師：好。其他同學有什么意見？

生2：我們認為擺動的快慢與擺錘的輕重有關系，但是關系很小，因為我們兩次實驗的數據只相差0.03秒。

生3：我們認為擺動的快慢與擺錘的輕重有一定的關系。

生4：我發現第6小組的數據與我們第7小組和第9小組的數據相差很大，他們是不是算錯了？

……

師：現在，我們把各小組獲得的數據綜合起來進行比較，大家覺得哪個因素跟擺動快慢的關系最密切？為什么？

生5：我覺得擺動快慢與擺線長短的關系最大，與擺幅大小的關系最小，因為擺線長短的平均數相差最大，而擺輻大小的平均數相差最小。

……

【案例分析】

真實數據是事實和現象的客觀反映，是開展科學探究活動的基礎。因此，科學結論應該建立在真實數據的基礎上，科學結論也應該是學生科學思維的結果，而不是教材中給出的結論，更不應該是教師希望獲得的主觀結論。唯有合乎邏輯的推理，才是真正的科學思維，這樣的科學探究也才有意義。

因此，教師指導學生獲得科學的實驗數據需認識到實驗數據具有以下特征：(1)真實性。首先，真實性應該是結果的真實，而不是為了得出所謂的正確結論而尋找相關的證據，更不能是假數據、假證據。同時，真實性也不只是結果的真實，應該包括方法的準確、操作的恰當。(2)明確性。明確性既包括可量化的、明確的數據，又包含定性的、理性的分析。(3)暫時性。既得的數據是在一定條件下所得的數據，具有暫時性，應該尊重學生的認識規律，引導學生做出合乎邏輯的判斷。(4)片面性。學生所獲得的數據會受實驗條件和操作水平的影響存在片面性，教師要引導學生認識數據可能存在的誤差，進行理性分析。

上述案例中，每個實驗小組能結合本組實驗所收集的數據，推理出本組的結論。尤其可貴的是第7小組，學生能理性分析實驗數據，發現兩次實驗數據的細微差別，雖然只相差0.03秒，并不能分析得出擺動的快慢與擺錘的輕重有關系，但這種對數據的敏感依然可貴。課堂教學中，教師應讓學生對數據的真實性有充分的認識，讓學生養成尊重數據、不隨意更改數據的良好習慣。如著名氣象學家竺可楨幾十年如一日認真觀察天氣變化、科學考察隊員不畏艱險克服種種困難登上珠穆朗瑪峰頂測量山峰高度等，都是源于對客觀真實數據的尊重。因此，教師應該幫助學生樹立尊重事實的意識，進行理性分析。

科學教學不應該停留在表層的數據分析上，讓學生的思維浮于表面。科學探究要觸及學生思維的最深處，所以教師要挖掘學生思維的深度，引導學生從多角度、多層面對問題進行綜合分析。如上述案例，學生正是通過比較各小組實驗探究所獲得的數據，才獲得了“擺線長短與擺動快慢有關，與擺輻的關系最小”這一結論，從而重新建構起他們對影響擺動快慢因素的認識。盡管這一結論不科學，但在這節課上，學生所獲得的結論的局限性，恰好反映出學生對數據的尊重，反映出學生對科學本質的理解。

培養學生尊重客觀事實的良好習慣，從尊重一個個簡單的數據開始。用假數據代替實驗數據，這樣做的結果只能是和真理背道而馳。突出科學本質的教育教學，還需要發展學生的質疑精神，引導學生形成批判的科學思維。如上述案例中第7小組對第6小組實驗數據的質疑，很好地引發了學生對實驗探究過程的反思：出現這樣的問題是數據計算錯誤，還是實驗方法不當？由此，學生懂得在控制變量的實驗中，如何更規范地開展探究活動，獲取準確的數據。