在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中注重培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)分析意識

◇陸宇純（江蘇：無錫市新吳區(qū)錫梅實(shí)驗(yàn)小學(xué)）

科學(xué)實(shí)驗(yàn)的目的應(yīng)該是通過探究，獲取數(shù)據(jù)，整理、分析數(shù)據(jù)，歸納結(jié)論。而科學(xué)課堂中，數(shù)據(jù)分析過程常常被教師一帶而過，出現(xiàn)了“重結(jié)論，輕分析”的現(xiàn)象。因此，讓學(xué)生投入到數(shù)據(jù)分析的全過程中去，感受“搜集—分析—論證”的探究過程，能有效幫助學(xué)生培養(yǎng)善思好問的習(xí)慣、實(shí)事求是的精神和思辨創(chuàng)新的能力，更能在發(fā)掘、理解和利用數(shù)據(jù)中提高自己解決實(shí)際問題的能力。本文以蘇教版四年級下冊第一單元“冷和熱”中第一課《冷熱與溫度》為例，淺析如何巧用圖表，培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)分析意識，感悟數(shù)據(jù)分析的價(jià)值。

一、利用表格，數(shù)據(jù)搜集化繁為簡

數(shù)據(jù)搜集是數(shù)據(jù)分析的前提。史寧中教授曾說過：無論是學(xué)生還是老師，首先要產(chǎn)生對數(shù)據(jù)的親切感。在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，表格是實(shí)驗(yàn)結(jié)果最直接的呈現(xiàn)載體，合理利用表格，指導(dǎo)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)，搜集精準(zhǔn)且簡練的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，不僅可以調(diào)動學(xué)生的認(rèn)知情感，提升他們搜集、整理和分析數(shù)據(jù)的能力，還能發(fā)展他們猜測、驗(yàn)證、歸納、演繹的科學(xué)思維。

下面是本課在分析表格數(shù)據(jù)環(huán)節(jié)的教學(xué)片段。

師：現(xiàn)在請每組代表依次來匯報(bào)測得的數(shù)據(jù)。

（學(xué)生匯報(bào)，教師板書。）

0分鐘89 87 90 86 2分鐘78 77 80 78 4分鐘70 71 72 73 6分鐘64 64 66 68 8分鐘59 58 62 64 10分鐘54 55 58 60 12分鐘51 52 55 57

師：由于時(shí)間關(guān)系，我們暫時(shí)先看這四組的數(shù)據(jù)，你們發(fā)現(xiàn)了什么規(guī)律？

生：溫度是先快后慢地下降。

師：你是怎么得出這一規(guī)律的？

生：第一組數(shù)據(jù)，0~2 分鐘，溫度下降了11℃，2~4 分鐘，溫度下降了8℃，4~6 分鐘，溫度下降了6℃，6~8 分鐘，下降了5℃，8~10 分鐘，下降了5℃，10~12 分鐘，下降了3℃。所以溫度一開始下降得很快，后來就越來越慢。

師：你觀察得可真仔細(xì)，分析方法也很棒！這位同學(xué)計(jì)算了相鄰兩次的溫度差，得出了規(guī)律，你們同意他說的嗎？

生：老師，我們組的規(guī)律并不是很明顯，看上去好像沒有規(guī)律的。

師：如果2 分鐘你們發(fā)現(xiàn)不了規(guī)律，可以4 分鐘、4分鐘地分析。如果還是沒有規(guī)律，可能是你們在計(jì)時(shí)、讀數(shù)等環(huán)節(jié)出現(xiàn)了問題。不過，不要灰心，科學(xué)探究過程中允許失誤，這也就是多次實(shí)驗(yàn)的目的——避免誤差。老師相信你們下一次會做得更好。

四年級的學(xué)生對冷和熱有豐富的生活感知，但這層感知更多的是停留在自我感覺的層面，沒有過多關(guān)注，更無法合理解釋。而且，四年級的學(xué)生在數(shù)據(jù)分析的過程和深度方面有所欠缺，難以全面、準(zhǔn)確地進(jìn)行分析和表達(dá)。因此，首先利用學(xué)生最為熟悉的記錄數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)的方法——表格來引入，可以快速將數(shù)據(jù)搜集和數(shù)據(jù)分析、解讀密切結(jié)合。在交流過程中，教師要充分利用表格信息，引導(dǎo)學(xué)生說一說“你是怎么發(fā)現(xiàn)規(guī)律的”“出現(xiàn)誤差可能是什么原因造成的”，重視學(xué)生多角度獲取信息、分析數(shù)據(jù)的能力，這一系列思考也為后續(xù)折線統(tǒng)計(jì)圖的繪制與分析奠定了基礎(chǔ)。

二、引入折線圖，數(shù)據(jù)分析由淺入深

統(tǒng)計(jì)圖已經(jīng)成為小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理分析中呈現(xiàn)結(jié)果的常用工具，其中折線統(tǒng)計(jì)圖的使用最為廣泛。本課教學(xué)，嘗試將科學(xué)和數(shù)學(xué)進(jìn)行統(tǒng)整，在課堂中融入并重點(diǎn)介紹了數(shù)學(xué)中折線統(tǒng)計(jì)圖的內(nèi)容，幫助四年級學(xué)生在掌握科學(xué)知識的同時(shí)獲取重要的數(shù)據(jù)分析技能。

下面是本課在講解單式折線統(tǒng)計(jì)圖環(huán)節(jié)的教學(xué)片段。

師：今天老師要介紹一種更簡便的方法，叫作折線統(tǒng)計(jì)圖。在科學(xué)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析中，為了更直觀地研究數(shù)據(jù)變化的規(guī)律，我們通常會使用統(tǒng)計(jì)圖。

師：先觀察一下，每一張折線統(tǒng)計(jì)圖都有水平和豎直兩條軸，水平方向的稱為橫軸，豎直方向的稱為縱軸（PPT 用紅色凸顯）。通過觀察，我們可以發(fā)現(xiàn)，橫軸和縱軸分別表示什么？

生：橫軸表示時(shí)間，縱軸表示溫度。

師：以剛才第一組同學(xué)的數(shù)據(jù)為例，0 分鐘時(shí)，水溫是89℃，我們先在橫軸上找到0 分鐘這個(gè)點(diǎn)，再根據(jù)縱軸上標(biāo)注的刻度確定89℃這一點(diǎn)，點(diǎn)出來。（教師演示）

師：2 分鐘時(shí)測得的溫度是79℃，2 分鐘在這里，79℃在哪里？你來試一試。

（學(xué)生上臺演示。）

師：誰再來找一找4分鐘對應(yīng)的點(diǎn)在哪兒？

（學(xué)生上臺演示。）

師：等這些點(diǎn)都找到后，用直尺將它們連起來，一張折線統(tǒng)計(jì)圖就完成了。下面，根據(jù)你們小組記錄的數(shù)據(jù)在圖紙上繪制“熱水變涼溫度變化規(guī)律折線統(tǒng)計(jì)圖”。

（學(xué)生繪制折線統(tǒng)計(jì)圖，教師巡視。）

師：（展臺展示學(xué)生作品）大家看，折線圖都是間隔相同的時(shí)段，但每一小段的坡度并不相同。比如這段，明顯要陡一些，這說明了什么？最后一個(gè)兩分鐘比較平緩，又說明了什么？

生：線段越陡說明這兩分鐘內(nèi)溫度下降得越快，越平說明下降得越慢。

師：所以，從折線統(tǒng)計(jì)圖中線段的陡峭和平緩程度，我們也能發(fā)現(xiàn)：這12 分鐘內(nèi)，熱水是先快后慢地變涼的。

師：下面，老師要考考你們了。這是老師課前測得的一組熱水變涼的數(shù)據(jù)，你能根據(jù)折線圖，思考以下幾個(gè)問題嗎？

哪個(gè)兩分鐘溫度下降得最快？哪個(gè)兩分鐘下降得最慢？

0～2 分鐘和8～10 分鐘溫度分別下降了多少？

如果這杯水一直放在教室里，它的溫度最終會變到多少？請根據(jù)繪制的折線統(tǒng)計(jì)圖來預(yù)測下。

師：第一個(gè)問題很簡單，一起告訴老師。

（生齊答。）

師：第二個(gè)問題呢？

生：0～2 分鐘下降了10℃，10～12 分鐘下降了3℃。

師：最后一個(gè)問題，誰來？

生1：我覺得會降到0℃。

生2：我覺得不會到0℃，我發(fā)現(xiàn)折線越來越平緩，也就是說，溫度下降越來越小，最終應(yīng)該是平的，不會降到0℃。而且，平時(shí)我們喝的冷水也沒有到0℃，如果是0℃的話，就要結(jié)冰了。

師：這位同學(xué)說得很有道理。其實(shí)，這杯熱水最終會降到的溫度與它周圍環(huán)境的溫度有關(guān)，我們把這個(gè)溫度稱之為室溫。

師：看來，折線統(tǒng)計(jì)圖不僅能幫助我們直觀地發(fā)現(xiàn)物體變化的規(guī)律，還能幫助我們預(yù)測物體的發(fā)展趨勢。

小學(xué)四年級的學(xué)生首次接觸折線統(tǒng)計(jì)圖，對它的認(rèn)識和理解有一定困難，因此，教師要采用“扶放”結(jié)合的方法，加深學(xué)生對數(shù)據(jù)的分析與解讀，推動數(shù)據(jù)分析走向深處。在繪制的過程中，要“扶”得多一點(diǎn)，描點(diǎn)、連線都要詳細(xì)進(jìn)行講解和演示；而在利用折線統(tǒng)計(jì)圖分析過程中則“放”得多一點(diǎn)，讓學(xué)生充分交流，拓展他們獨(dú)立思辨、自我提升的張力，發(fā)展他們互相交流、協(xié)同生長的能力，讓他們發(fā)現(xiàn)更多單式折線統(tǒng)計(jì)圖的優(yōu)勢和特點(diǎn)。教師要引導(dǎo)學(xué)生觀察單式折線統(tǒng)計(jì)圖，發(fā)現(xiàn)問題、提出問題并嘗試解決問題，體會數(shù)據(jù)分析的意義，也為下課時(shí)引入復(fù)式折線統(tǒng)計(jì)圖打好基礎(chǔ)。通過有效的實(shí)驗(yàn)材料，統(tǒng)計(jì)圖繪制、問題干預(yù)，學(xué)生的數(shù)據(jù)分析能力也會逐步提升。

三、再用折線圖，數(shù)據(jù)價(jià)值由內(nèi)向外

數(shù)據(jù)分析的價(jià)值不應(yīng)該僅僅停留在課堂上，隨課的結(jié)束而停止，應(yīng)該要由課內(nèi)向課外延伸，指導(dǎo)生活實(shí)踐。本課作為一節(jié)學(xué)科統(tǒng)整課，需要將科學(xué)與數(shù)學(xué)的知識有效聯(lián)結(jié)、利用、融合成一個(gè)整體，促進(jìn)學(xué)生對知識的全面理解。因此，本課另外增設(shè)一課時(shí)，在學(xué)生了解“熱水變涼規(guī)律”的基礎(chǔ)上，深挖教材，進(jìn)一步拓展延伸，利用復(fù)式折線統(tǒng)計(jì)圖探究“怎樣讓熱水快速變涼”，以項(xiàng)目為載體，創(chuàng)設(shè)學(xué)生熟悉的生活情境，讓學(xué)生自覺產(chǎn)生對已有單式折線統(tǒng)計(jì)圖知識經(jīng)驗(yàn)的提取需求，深入對折線統(tǒng)計(jì)圖的理解，實(shí)現(xiàn)經(jīng)驗(yàn)的銜接與后續(xù)生長。

下面是本課在講解復(fù)式折線統(tǒng)計(jì)圖環(huán)節(jié)的教學(xué)片段：

師：回顧上節(jié)課學(xué)習(xí)的知識，我們總結(jié)了繪制折線統(tǒng)計(jì)圖的步驟：先描點(diǎn)，再標(biāo)數(shù)，最后連線。接下來請大家動筆，將這三組數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成折線統(tǒng)計(jì)圖。

（學(xué)生繪制三張折線統(tǒng)計(jì)圖。）

師：（展示學(xué)生的統(tǒng)計(jì)圖）像這樣的，只有一根折線的折線統(tǒng)計(jì)圖，我們稱為單式折線統(tǒng)計(jì)圖，多張結(jié)構(gòu)一樣的單式折線統(tǒng)計(jì)圖可以合并成一張復(fù)式折線統(tǒng)計(jì)圖。下面，看老師如何合并。

師：（邊演示邊講解）這是第一張單式折線統(tǒng)計(jì)圖，我們要把第二張合并到這里，找到橫軸0分鐘，對應(yīng)的水溫是89℃；1 分鐘對應(yīng)的水溫是65℃；2分鐘的點(diǎn)在哪兒？

（學(xué)生上臺演示。）

師：等找齊這些點(diǎn)就可以把它們連起來了。為了區(qū)分，這條折線用虛線表示。

（教師邊講解邊演示。）

師：第三張折線圖也可以按照同樣的方法繪制在這一張上。為了區(qū)分，第三條折線用紅筆繪制。下面，請大家根據(jù)小組記錄的數(shù)據(jù)在圖紙上完成復(fù)式折線統(tǒng)計(jì)圖。最后別忘了寫好統(tǒng)計(jì)圖的名稱。

（學(xué)生繪制復(fù)式折線統(tǒng)計(jì)圖，教師巡視。）

師：（展臺展示）同學(xué)們看，這張復(fù)式折線統(tǒng)計(jì)圖的橫軸都間隔了相同的時(shí)間，但即使是同一個(gè)兩分鐘，三種折線的坡度都不一樣，這說明了什么？

生：線段越陡說明這兩分鐘內(nèi)溫度下降得越快，越平說明下降得越慢。

師：所以，從折線統(tǒng)計(jì)圖中線段的陡峭和平緩程度，我們也能發(fā)現(xiàn)：這三種方式中，能夠使熱水最先降到40℃的是哪種方式？

生：持續(xù)吹風(fēng)。

師：下面進(jìn)入快問快答時(shí)間。2分鐘時(shí)，幾號燒杯中的水溫度最低？你是怎么看出來的？

生：我找到了橫軸上2 分鐘這個(gè)點(diǎn)，向上看，分別有三個(gè)點(diǎn)，點(diǎn)越低，說明此時(shí)的溫度越低。

師：你的發(fā)現(xiàn)很有用，原來不用標(biāo)出具體數(shù)值，利用折線圖中點(diǎn)的位置高低的，也能比較數(shù)值的大小。

師：通過這兩節(jié)課的學(xué)習(xí)我們發(fā)現(xiàn)：單式折線統(tǒng)計(jì)圖能幫助我們直觀地發(fā)現(xiàn)物體變化的規(guī)律，也能幫助我們預(yù)測物體的發(fā)展趨勢。而復(fù)式折線統(tǒng)計(jì)圖在此基礎(chǔ)上，還能同時(shí)比較多組數(shù)據(jù)在變化與發(fā)展中的差異，便于我們對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

師：其實(shí)，復(fù)式折線統(tǒng)計(jì)圖在生活中應(yīng)用十分廣泛，比如以下情況：

（PPT 出示：無錫市和鹽城市2021年各月降水量統(tǒng)計(jì)圖、第20-24屆冬奧會中國隊(duì)和韓國隊(duì)獲獎牌情況統(tǒng)計(jì)圖、0~10 歲東東和明明身高情況統(tǒng)計(jì)圖）

從表格到單式折線統(tǒng)計(jì)圖，再到復(fù)式折線統(tǒng)計(jì)圖，在科學(xué)課堂引入統(tǒng)計(jì)學(xué)知識，重要的不是繪制統(tǒng)計(jì)圖，而是幫助學(xué)生樹立利用數(shù)據(jù)的意識，發(fā)展學(xué)生數(shù)據(jù)分析的能力。課堂最后環(huán)節(jié)，耦合生活，鏈接生活中復(fù)式折線統(tǒng)計(jì)圖的應(yīng)用，讓學(xué)生感受數(shù)據(jù)分析的價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義，體會科學(xué)與數(shù)學(xué)源于生活，也服務(wù)于生活。

數(shù)據(jù)分析意識和觀念的培養(yǎng)并非一朝一夕就能完成的，也非科學(xué)教師以一人之力可以達(dá)到的。縱觀科學(xué)實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)分析和小學(xué)數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)圖表的教學(xué)，教師要密切兩者之間的關(guān)聯(lián)性，打通兩者之間的承接性，降低學(xué)習(xí)內(nèi)容的抽象性，增強(qiáng)生動性和形象性，讓圖表成為學(xué)生數(shù)據(jù)分析的有力抓手，更好地發(fā)展學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。■