基于數(shù)據(jù)收集的小學(xué)科學(xué)探究課型探討

蘇旭娜

（南昌市紅谷灘新區(qū)紅嶺學(xué)校，江西 南昌 330038）

前言

小學(xué)科學(xué)課程是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的啟蒙課程，科學(xué)素養(yǎng)的形成離不開實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的支撐。在探究過程中，通過觀察、實(shí)驗(yàn)等活動所得的相關(guān)數(shù)字，即為數(shù)據(jù)。小學(xué)生的數(shù)據(jù)整理與分析能力的強(qiáng)弱，將直接影響其科學(xué)概念的建構(gòu)。當(dāng)前的科學(xué)課堂，偏重于“問題提出”，“猜想與假設(shè)”，“觀察”等探究技術(shù)的指導(dǎo)。對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集與分析，是學(xué)生實(shí)證意識的體現(xiàn)，也是克服目前科學(xué)教學(xué)中普遍存在的“動手有余，動腦不足”問題的有效途徑。

一、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的記錄

數(shù)據(jù)收集整理是對實(shí)驗(yàn)事實(shí)的尊重，對探究過程的信賴，對實(shí)驗(yàn)結(jié)論的謹(jǐn)慎。在探究活動中，學(xué)生通過觀察、實(shí)驗(yàn)等操作，所得的相關(guān)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)是證據(jù)的重要組成部分，是驗(yàn)證猜想、假說的依據(jù)[1]。在實(shí)驗(yàn)時(shí)，要及時(shí)地把數(shù)據(jù)收集起來，并且要尊重事實(shí)，不能隨意偽造、修改，數(shù)據(jù)要具有真實(shí)性，否則就失去了其作為證據(jù)存在的意義。科學(xué)思想的核心是“尊重?cái)?shù)據(jù)、尊重事實(shí)”，學(xué)生應(yīng)基于觀察到的事實(shí)，做出客觀的分析與解釋。教師也會反復(fù)的告誡學(xué)生們，想象不是事實(shí)，要相信自己的實(shí)驗(yàn)操作，不能隨意涂改數(shù)據(jù)以迎合結(jié)論和老師。學(xué)生應(yīng)該深刻的體會到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對于結(jié)論的重要性，給每一個數(shù)據(jù)“說話”的權(quán)利。在正常的誤差范圍之內(nèi)，引導(dǎo)學(xué)生合理地認(rèn)識：是操作不當(dāng)、小組沒配合好、記錄時(shí)出現(xiàn)差錯……我們要充分地尊重事實(shí)，仔細(xì)分析數(shù)據(jù)錯誤的原因，增強(qiáng)學(xué)生的證據(jù)意思，同時(shí)，有利于提高學(xué)生的反思能力以及實(shí)驗(yàn)操作能力[2]。

二、為小學(xué)科學(xué)數(shù)據(jù)收集創(chuàng)造條件

（一）以指向分成進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄

在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，學(xué)生最樂于參與的就是做實(shí)驗(yàn)，要培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)記錄能力，防止學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)失真、不全面，就要讓學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)記錄的方法。在學(xué)生動手實(shí)驗(yàn)、收集數(shù)據(jù)之前，教師要引導(dǎo)學(xué)生先動腦，在討論中明確實(shí)驗(yàn)的步驟和方法，以及實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該注意的問題，共同制定出一份完善的實(shí)驗(yàn)方案。實(shí)驗(yàn)方案越完善，操作就越規(guī)范，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也就越準(zhǔn)確[3]。

例如在《抵抗彎曲》一課的教學(xué)中，雖然六年級學(xué)生對比實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)已經(jīng)很熟練，但是這個實(shí)驗(yàn)中還是有很多須要注意的細(xì)節(jié)，因此教師須設(shè)計(jì)一個有層次的活動，逐步引導(dǎo)學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)方案。實(shí)驗(yàn)前具體的指導(dǎo)活動應(yīng)注意兩點(diǎn)。活動一中紙梁的寬度與抗彎曲能力有什么關(guān)系？教師先讓學(xué)生在記錄單上完成實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，再小組討論，做好班級匯報(bào)，補(bǔ)充質(zhì)疑。活動二采用直接讓學(xué)生匯報(bào)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，重點(diǎn)讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)計(jì)劃的基礎(chǔ)上思考實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)，啟發(fā)學(xué)生思考以下幾個問題：紙梁上放墊圈到什么時(shí)候?yàn)橹梗渴裁礃拥募埩嚎箯澢芰Υ螅裁礃拥募埩嚎箯澢芰π。繅|圈的個數(shù)怎么計(jì)算？這樣兩個有層次的活動，由小組討論到獨(dú)立完成，教師對學(xué)生做到了從扶到放，學(xué)生通過層層深入的討論交流，明確實(shí)驗(yàn)方案，為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確收集打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（二）精確科學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

在嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)方案之后，學(xué)生要有效地開展探究活動，為學(xué)生精心選擇有結(jié)構(gòu)、有層次的探究材料，這同樣是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄能否準(zhǔn)確的保障。有結(jié)構(gòu)、有層次的材料是指各種材料與教學(xué)內(nèi)容有層層遞進(jìn)的關(guān)系，一是材料承載的知識信息需要有層次性，二是材料要有推動學(xué)生認(rèn)知發(fā)現(xiàn)的邏輯層次。在數(shù)字化時(shí)代，科學(xué)材料也開始采用信息化、數(shù)字化設(shè)備。很多學(xué)校已引進(jìn)各類數(shù)據(jù)采集器（DISLab），將無法明顯感知的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象用數(shù)據(jù)明確，讓學(xué)生從定性認(rèn)識上升到定量認(rèn)識。

例如，在課堂教學(xué)中可以提問學(xué)生，比較銅、鋁、鋼的傳熱性能一樣嗎？傳統(tǒng)科學(xué)課上做這個實(shí)驗(yàn)時(shí)，在銅、鋁、鋼相同的距離處用蠟塊固定住火柴，從火柴掉下來的順序判斷三種材料的導(dǎo)熱性能。但是由于很難保證每次滴的蠟一樣多，造成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)非常接近，學(xué)生記秒表上的時(shí)間也有一定難度，因此經(jīng)常出現(xiàn)與規(guī)律相反的情況。在這種情況下需要教師為學(xué)生精心設(shè)計(jì)、選擇、組合材料，將他們有序、有層次地呈現(xiàn)給學(xué)生，讓學(xué)生進(jìn)行探索，使他們的科學(xué)概念得到進(jìn)一步升華。

（三）分析實(shí)驗(yàn)誤差

在班級數(shù)據(jù)呈現(xiàn)中常會出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)誤差，很多情況下，學(xué)生會基于部分真實(shí)數(shù)據(jù)得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，避開那些實(shí)驗(yàn)誤差，忽視這些數(shù)據(jù)的存在。因此，在教學(xué)中教師要讓學(xué)生養(yǎng)成觀察每個數(shù)據(jù)的習(xí)慣，如果是個人實(shí)驗(yàn)操作失誤導(dǎo)致的數(shù)據(jù)異常，那么就應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作；如果是材料問題就應(yīng)該改進(jìn)實(shí)驗(yàn)器材保證每組數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。如果小組代表發(fā)言后，組和組之間沒有互動交流，沒有全班的相互論證，對個別小組的實(shí)驗(yàn)誤差不加分析。那么學(xué)生的實(shí)證意識就是片面的，他們的批判思維也沒有得到體現(xiàn)。因此，在教學(xué)中可以組織學(xué)生在組內(nèi)個體論證的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)全班同學(xué)對其他小組的數(shù)據(jù)比較分析、質(zhì)疑批駁、解釋評價(jià)，讓小組之間通過不同觀點(diǎn)的相互辯解，產(chǎn)生思維的碰撞，理解數(shù)據(jù)背后的科學(xué)。

例如，在《電磁鐵的磁力》一課的教學(xué)中“電磁鐵磁力大小與線圈圈數(shù)關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)活動，沒有控制電池這個變量，那么在實(shí)驗(yàn)之后會得到表4 中的數(shù)據(jù)，在小組匯報(bào)中，教師須引導(dǎo)分析全班數(shù)據(jù)，并對實(shí)驗(yàn)誤差展開討論，進(jìn)行多元論證。在相互的質(zhì)疑論證中，學(xué)生知道了電磁鐵線圈圈數(shù)越多磁力越大的道理，同時(shí)對實(shí)驗(yàn)誤差提出了自己的解釋。在二次論證中學(xué)生進(jìn)一步強(qiáng)化對對比實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識，認(rèn)為只能有一個變量，沒有控制好相同條件有可能讓實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)問題。通過層層分析與交流、質(zhì)疑與解釋，學(xué)生的匯報(bào)交流就不再是僅僅為結(jié)論服務(wù)，而是在不斷的質(zhì)疑中促進(jìn)自身思維的發(fā)展。

結(jié)束語

科學(xué)教學(xué)活動中教師要引導(dǎo)學(xué)生主動收集數(shù)據(jù)，善于整理數(shù)據(jù)，關(guān)注每個數(shù)據(jù)，培養(yǎng)學(xué)生分析概括能力，能基于證據(jù)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象，更要基于證據(jù)提出批判性的問題。通過培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)收集和分析的能力，使學(xué)生認(rèn)識到用數(shù)據(jù)來證明觀點(diǎn)，讓探究活動變得更真實(shí)有效。