基于數據收集的小學科學探究課型探討

蘇旭娜

（南昌市紅谷灘新區紅嶺學校，江西 南昌 330038）

前言

小學科學課程是培養學生科學素養的啟蒙課程，科學素養的形成離不開實驗數據的支撐。在探究過程中，通過觀察、實驗等活動所得的相關數字，即為數據。小學生的數據整理與分析能力的強弱，將直接影響其科學概念的建構。當前的科學課堂，偏重于“問題提出”，“猜想與假設”，“觀察”等探究技術的指導。對實驗數據進行收集與分析，是學生實證意識的體現，也是克服目前科學教學中普遍存在的“動手有余，動腦不足”問題的有效途徑。

一、實驗現象的記錄

數據收集整理是對實驗事實的尊重，對探究過程的信賴，對實驗結論的謹慎。在探究活動中，學生通過觀察、實驗等操作，所得的相關現象和數據是證據的重要組成部分，是驗證猜想、假說的依據[1]。在實驗時，要及時地把數據收集起來，并且要尊重事實，不能隨意偽造、修改，數據要具有真實性，否則就失去了其作為證據存在的意義。科學思想的核心是“尊重數據、尊重事實”，學生應基于觀察到的事實，做出客觀的分析與解釋。教師也會反復的告誡學生們，想象不是事實，要相信自己的實驗操作，不能隨意涂改數據以迎合結論和老師。學生應該深刻的體會到實驗數據對于結論的重要性，給每一個數據“說話”的權利。在正常的誤差范圍之內，引導學生合理地認識：是操作不當、小組沒配合好、記錄時出現差錯……我們要充分地尊重事實，仔細分析數據錯誤的原因，增強學生的證據意思，同時，有利于提高學生的反思能力以及實驗操作能力[2]。

二、為小學科學數據收集創造條件

（一）以指向分成進行數據記錄

在小學科學教學中，學生最樂于參與的就是做實驗，要培養學生的數據記錄能力，防止學生的實驗數據失真、不全面，就要讓學生明確實驗記錄的方法。在學生動手實驗、收集數據之前，教師要引導學生先動腦，在討論中明確實驗的步驟和方法，以及實驗中應該注意的問題，共同制定出一份完善的實驗方案。實驗方案越完善，操作就越規范，實驗數據也就越準確[3]。

例如在《抵抗彎曲》一課的教學中，雖然六年級學生對比實驗設計已經很熟練，但是這個實驗中還是有很多須要注意的細節，因此教師須設計一個有層次的活動，逐步引導學生明確實驗方案。實驗前具體的指導活動應注意兩點。活動一中紙梁的寬度與抗彎曲能力有什么關系？教師先讓學生在記錄單上完成實驗計劃，再小組討論，做好班級匯報，補充質疑。活動二采用直接讓學生匯報實驗計劃，重點讓學生在實驗計劃的基礎上思考實驗的注意事項，啟發學生思考以下幾個問題：紙梁上放墊圈到什么時候為止？什么樣的紙梁抗彎曲能力大，什么樣的紙梁抗彎曲能力小？墊圈的個數怎么計算？這樣兩個有層次的活動，由小組討論到獨立完成，教師對學生做到了從扶到放，學生通過層層深入的討論交流，明確實驗方案，為實驗數據的準確收集打下了堅實的基礎。

（二）精確科學實驗數據

在嚴謹的實驗方案之后，學生要有效地開展探究活動，為學生精心選擇有結構、有層次的探究材料，這同樣是實驗數據記錄能否準確的保障。有結構、有層次的材料是指各種材料與教學內容有層層遞進的關系，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生認知發現的邏輯層次。在數字化時代，科學材料也開始采用信息化、數字化設備。很多學校已引進各類數據采集器（DISLab），將無法明顯感知的實驗現象用數據明確，讓學生從定性認識上升到定量認識。

例如，在課堂教學中可以提問學生，比較銅、鋁、鋼的傳熱性能一樣嗎？傳統科學課上做這個實驗時，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熱性能。但是由于很難保證每次滴的蠟一樣多，造成實驗數據非常接近，學生記秒表上的時間也有一定難度，因此經常出現與規律相反的情況。在這種情況下需要教師為學生精心設計、選擇、組合材料，將他們有序、有層次地呈現給學生，讓學生進行探索，使他們的科學概念得到進一步升華。

（三）分析實驗誤差

在班級數據呈現中常會出現實驗誤差，很多情況下，學生會基于部分真實數據得出實驗結論，避開那些實驗誤差，忽視這些數據的存在。因此，在教學中教師要讓學生養成觀察每個數據的習慣，如果是個人實驗操作失誤導致的數據異常，那么就應該引導學生規范實驗操作；如果是材料問題就應該改進實驗器材保證每組數據的準確。如果小組代表發言后，組和組之間沒有互動交流，沒有全班的相互論證，對個別小組的實驗誤差不加分析。那么學生的實證意識就是片面的，他們的批判思維也沒有得到體現。因此，在教學中可以組織學生在組內個體論證的基礎上，引導全班同學對其他小組的數據比較分析、質疑批駁、解釋評價，讓小組之間通過不同觀點的相互辯解，產生思維的碰撞，理解數據背后的科學。

例如，在《電磁鐵的磁力》一課的教學中“電磁鐵磁力大小與線圈圈數關系”的實驗活動，沒有控制電池這個變量，那么在實驗之后會得到表4 中的數據，在小組匯報中，教師須引導分析全班數據，并對實驗誤差展開討論，進行多元論證。在相互的質疑論證中，學生知道了電磁鐵線圈圈數越多磁力越大的道理，同時對實驗誤差提出了自己的解釋。在二次論證中學生進一步強化對對比實驗的認識，認為只能有一個變量，沒有控制好相同條件有可能讓實驗數據出現問題。通過層層分析與交流、質疑與解釋，學生的匯報交流就不再是僅僅為結論服務，而是在不斷的質疑中促進自身思維的發展。

結束語

科學教學活動中教師要引導學生主動收集數據，善于整理數據，關注每個數據，培養學生分析概括能力，能基于證據發現現象，更要基于證據提出批判性的問題。通過培養學生的實驗數據收集和分析的能力，使學生認識到用數據來證明觀點，讓探究活動變得更真實有效。