收集數(shù)據(jù) 呈現(xiàn)數(shù)據(jù) 研討數(shù)據(jù)

〔摘""要〕"科學(xué)實(shí)驗(yàn)是小學(xué)科學(xué)課程的重要學(xué)習(xí)活動(dòng)之一，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)又是呈現(xiàn)科學(xué)規(guī)律的支撐。本文聚焦在日常教學(xué)中，學(xué)生出現(xiàn)的獲取數(shù)據(jù)方法不精準(zhǔn)、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)無方法、研討時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)的分析不全面等問題，提出了相應(yīng)的解決策略：收集數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化，發(fā)展學(xué)生的分析思維能力；呈現(xiàn)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)具體化，助力邏輯思維能力發(fā)展；研討數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)深度化，拓展創(chuàng)新能力發(fā)展。每個(gè)策略對(duì)應(yīng)有相應(yīng)的案例或?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行說明，闡述了如何循序漸進(jìn)地發(fā)展學(xué)生的高階思維能力。

〔關(guān)鍵詞〕"小學(xué)科學(xué)；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；高階思維

〔中圖分類號(hào)〕"G424""""""""〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕"A"""""〔文章編號(hào)〕"1674-6317""（2025）"06""085-087

高階思維能力集中體現(xiàn)了知識(shí)時(shí)代對(duì)人才素質(zhì)提出的新要求，是適應(yīng)知識(shí)時(shí)代發(fā)展的關(guān)鍵能力。高階思維能力包括創(chuàng)新能力、問題求解能力、決策力和批判性思維能力以及元認(rèn)知、決策、推理、邏輯、反思等。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是學(xué)生課堂研究學(xué)習(xí)的重要成果，而對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析能力是高階思維能力發(fā)展的表現(xiàn)形式之一。

目前在小學(xué)科學(xué)課堂上，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理還存在著一些問題，如獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)方法不精準(zhǔn)，處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)無方法，研討時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)的分析不全面。教師在小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)中如何設(shè)計(jì)有效的教學(xué)方法以更好地解決上述問題，讓學(xué)生高階思維能力得到提升？筆者對(duì)此進(jìn)行了研究，并整理了相對(duì)應(yīng)的策略。

一、收集數(shù)據(jù)——實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化，發(fā)展學(xué)生分析思維能力

精準(zhǔn)收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，是科學(xué)探究活動(dòng)的基礎(chǔ)。在實(shí)際的教學(xué)中，學(xué)生獲得的數(shù)據(jù)仍不可靠，比如：一些學(xué)生想真實(shí)記錄數(shù)據(jù)，但是部分物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不易觀察，學(xué)生的操作稍有不規(guī)范，就有可能造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果不精準(zhǔn)。筆者提出的改進(jìn)措施是可以利用軟件輔助教學(xué)，將定性實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為定量實(shí)驗(yàn)。另有一些學(xué)生期待數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，他們?cè)谧鰧?shí)驗(yàn)前往往都會(huì)憑借自己的經(jīng)驗(yàn)，先對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果做出預(yù)測(cè)，若得到的數(shù)據(jù)與期待的不一樣，便會(huì)立刻修改實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。對(duì)此，筆者建議如實(shí)記錄，以便二次論證。

（一）優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方法，精準(zhǔn)收集數(shù)據(jù)

隨著科技的發(fā)展，科學(xué)教師也越來越多地嘗試用一些軟件來輔助教學(xué)，比如Phyphox，Dislab，金數(shù)據(jù)，Excel等。這一方面可以更好地將無法感知的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象用數(shù)據(jù)展示，另一方面可以匯聚全班學(xué)生的數(shù)據(jù)，為后續(xù)的分析、比較和揭示規(guī)律鞏固基礎(chǔ)。

【教學(xué)片段】

交流生活事例。（PPT出示人們用熱水熱牛奶，將金屬湯勺放在鍋邊，一會(huì)兒勺子邊緣也變熱）

師：同學(xué)們，請(qǐng)大家觀看這兩幅圖，牛奶和湯勺邊緣是怎么變熱的？誰能說說。

交流：圖一熱牛奶，熱水把熱量傳遞給牛奶，牛奶變熱。圖二湯勺邊緣變熱，鍋的熱量傳遞給了湯勺。

總結(jié)熱量傳遞方向。

師：當(dāng)兩個(gè)物體之間發(fā)生熱量傳遞時(shí)，你發(fā)現(xiàn)有什么規(guī)律嗎？（生：從溫度高轉(zhuǎn)向溫度低）

師：生活當(dāng)中經(jīng)常用到鋁、銅、鐵制的工具，這三種材料的傳熱性能一樣嗎？

傳統(tǒng)課堂上會(huì)利用蠟，將蠟均勻地涂抹在鋁、銅、鐵金屬片上，用打火槍或酒精燈加熱，觀察蠟的熔化順序。但是由于很難保證蠟的涂抹厚度、涂抹面積一致，所以這種實(shí)驗(yàn)誤差較大，甚至經(jīng)常出現(xiàn)與規(guī)律相反的情況。

如何讓實(shí)驗(yàn)結(jié)果更明顯呢？教師利用DISLab數(shù)據(jù)采集器、溫度傳感器等，讓學(xué)生親眼觀察到銅的導(dǎo)熱性最快。

本實(shí)驗(yàn)經(jīng)過改進(jìn)后，用現(xiàn)代技術(shù)軟件幫助學(xué)生獲取精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，將定性實(shí)驗(yàn)變?yōu)槎繉?shí)驗(yàn)，將模糊的現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為具體的數(shù)字，從而更好地讓學(xué)生分析理解了“物體的導(dǎo)熱性能”。

（二）如實(shí)記錄數(shù)據(jù)，便于二次論證

學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中，有時(shí)會(huì)碰到和自己心里的假設(shè)不一樣的數(shù)據(jù)或結(jié)果，在反復(fù)地實(shí)驗(yàn)后，有時(shí)仍能遇到和自己預(yù)期不同或者與其他同學(xué)不一樣的數(shù)據(jù)。比如，在教科版五年級(jí)上冊(cè)《時(shí)間在流逝》這一課中，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，線香的燃燒時(shí)間并不均勻，如表1所示：線香在燃燒到四分之三的時(shí)候，按規(guī)律應(yīng)該是336秒，燃燒一整支香的時(shí)間應(yīng)該是448秒。

該組如實(shí)記錄數(shù)據(jù)，得到的結(jié)論是線香燃燒的時(shí)間并不均勻，不可以用來做計(jì)時(shí)工具。但事實(shí)上，為什么會(huì)出現(xiàn)表1中的數(shù)據(jù)，真正的原因可能是受到外界因素的干擾，比如風(fēng)；或是在觀察實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生比較著急得到結(jié)果，用嘴吹了線香；也可能是計(jì)時(shí)不準(zhǔn)確。雖然這個(gè)結(jié)果和我們預(yù)期的結(jié)果不一致，但經(jīng)過論證我們會(huì)得到這樣的結(jié)論：線香計(jì)時(shí)不夠準(zhǔn)確，因此人們又發(fā)明了更多計(jì)時(shí)類工具。有時(shí)看似錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)，也可能隱藏著重要意義，科學(xué)從來就不是絕對(duì)的。這樣準(zhǔn)確的記錄，為后續(xù)的二次研討打下了基礎(chǔ)，學(xué)生的分析思維能力由此得到進(jìn)一步發(fā)展。

二、呈現(xiàn)數(shù)據(jù)——實(shí)現(xiàn)具體化，助力學(xué)生邏輯思維能力發(fā)展

在科學(xué)教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在做完實(shí)驗(yàn)后，面對(duì)大量數(shù)據(jù)往往不知所措，處理實(shí)驗(yàn)的能力不足，主要體現(xiàn)在獲取數(shù)據(jù)后，對(duì)數(shù)據(jù)的整理無方法，不明白數(shù)據(jù)背后隱含的科學(xué)知識(shí)。

（一）借助大數(shù)據(jù)，呈現(xiàn)數(shù)據(jù)整體

目前，小學(xué)科學(xué)課堂上常用的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)方式有如下幾種：學(xué)生在記錄本上記錄下數(shù)據(jù)，組內(nèi)分享匯總，得到相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，并向全班宣讀；小組成員將自己的結(jié)果先匯總在一張記錄單上，然后放在教室投影儀前展示數(shù)據(jù)，分析自己小組的實(shí)驗(yàn)情況；大數(shù)據(jù)形式：采用班級(jí)記錄表的形式，將全班學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果匯總在一張記錄單上。

（二）借助圖表，分析數(shù)據(jù)規(guī)律

將匯總的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，找到差異，這也是培養(yǎng)高階思維能力的一個(gè)過程。以四年級(jí)天氣單元為例，本單元采用項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的方式，圖表可幫助學(xué)生更好地進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

驅(qū)動(dòng)性問題：天氣不斷變化，影響著人們的出行和生活。為了方便學(xué)生實(shí)時(shí)感知天氣變化，我們學(xué)校決定建一所氣象站。如何利用身邊的材料設(shè)計(jì)并建造一個(gè)布局合理、功能完備的氣象站？請(qǐng)小小設(shè)計(jì)師們一起為學(xué)校獻(xiàn)策獻(xiàn)計(jì)。

在實(shí)際的教學(xué)中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生利用電子表格等軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理。如第三小組將自己收集到的氣溫相關(guān)數(shù)據(jù)輸入到Excel表格中，做出對(duì)應(yīng)的折線統(tǒng)計(jì)圖。也有小組將測(cè)量的降雨量做成了柱狀圖。下面是我校三年級(jí)6班某小組學(xué)生統(tǒng)計(jì)的10月份的最高氣溫和最低氣溫。從折線統(tǒng)計(jì)圖上，全班學(xué)生能夠較清楚地觀察到溫州10月份天氣的變化情況，晝夜溫差相差10℃，白天溫度仍然較高。

（三）設(shè)計(jì)探究活動(dòng)，轉(zhuǎn)化科學(xué)數(shù)據(jù)

科學(xué)探究活動(dòng)的設(shè)計(jì)，也會(huì)影響學(xué)生數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)。將較大數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為較小數(shù)據(jù)、將陌生事物轉(zhuǎn)化為熟悉事物，是常見的轉(zhuǎn)化科學(xué)數(shù)據(jù)的方法。比如，教科版小學(xué)科學(xué)三年級(jí)上冊(cè)第二單元中的《一袋空氣的質(zhì)量是多少》一課，學(xué)生在經(jīng)過前一課的學(xué)習(xí)后，學(xué)會(huì)了測(cè)量20桶空氣的質(zhì)量。這一袋的空氣質(zhì)量有100筒空氣，雖然看起來與上一課并無差別，但是學(xué)生并不能想到將這一袋空氣轉(zhuǎn)化為5個(gè)皮球里空氣的質(zhì)量。本節(jié)課的重點(diǎn)是讓學(xué)生知道空氣質(zhì)量很輕，即使是100筒空氣的質(zhì)量，也僅僅相當(dāng)于幾顆黃豆的質(zhì)量，或者幾枚回形針的質(zhì)量。可選擇多種物體，如綠豆、回形針、乒乓球、螺帽等，多次調(diào)節(jié)使用天平。這一方面可以鍛煉學(xué)生的動(dòng)手操作能力，另一方面也讓學(xué)生了解到相同質(zhì)量的物體，大小卻并不一樣，暗含著不同物體的密度不同。于是，學(xué)生經(jīng)過實(shí)驗(yàn)后得到如下大數(shù)據(jù)：

由上表可發(fā)現(xiàn)，11個(gè)小組的學(xué)生測(cè)得的100筒空氣的質(zhì)量并不是完全一致的，但是學(xué)生能夠發(fā)現(xiàn)100筒空氣的質(zhì)量很輕，100筒空氣的體積比相同質(zhì)量的黃豆和回形針的體積大。這種轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)的思想，需要教師不斷引導(dǎo)，通過這種類似的實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生深度理解“密度”的概念，為小初銜接打好基礎(chǔ)。

三、研討數(shù)據(jù)——實(shí)現(xiàn)深度化，增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新能力

數(shù)據(jù)是學(xué)生觀察和實(shí)驗(yàn)的實(shí)證之一，能夠幫助學(xué)生形成科學(xué)概念。傳統(tǒng)的科學(xué)課重視活動(dòng)，卻忽略了研討的環(huán)節(jié)。學(xué)生做完實(shí)驗(yàn)獲得數(shù)據(jù)后，由于課時(shí)的關(guān)系，研討環(huán)節(jié)經(jīng)常匆匆結(jié)束。這無疑是虎頭蛇尾，沒有利用好學(xué)生獲得的數(shù)據(jù)，實(shí)際上這些數(shù)據(jù)背后都隱藏著學(xué)生的思維過程。

（一）淺層交流，初步得到科學(xué)規(guī)律

在教學(xué)過程中，我們要先給學(xué)生小組留一定的時(shí)間，先組內(nèi)交流，學(xué)生一般會(huì)發(fā)現(xiàn)比較淺顯的規(guī)律。當(dāng)學(xué)生通過探究活動(dòng)，得到一系列的數(shù)據(jù)后，往往會(huì)不知如何分析。怎樣合理地解釋這些數(shù)據(jù)呢？如在教科版小學(xué)科學(xué)六年級(jí)上冊(cè)《不簡(jiǎn)單的杠桿》一課中，學(xué)生通過比較“用力點(diǎn)到支點(diǎn)的距離”“阻力點(diǎn)到支點(diǎn)的距離”，不難得出“支點(diǎn)到用力點(diǎn)的距離大于支點(diǎn)到阻力點(diǎn)的距離時(shí)，更省力”這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)論。通過多次改變用力點(diǎn)的位置，較容易發(fā)現(xiàn)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)越來越小，這證明用力點(diǎn)離支點(diǎn)越遠(yuǎn)越省力。將比較復(fù)雜的技術(shù)和工具化繁為簡(jiǎn)，化抽象為具體，更符合小學(xué)生的思維發(fā)展規(guī)律。

（二）聚焦差異，引導(dǎo)思維碰撞

在學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些令人意想不到的數(shù)據(jù)。當(dāng)然，這些數(shù)據(jù)對(duì)于促進(jìn)學(xué)生思維的發(fā)展也有很重要的意義。仍以《不簡(jiǎn)單的杠桿》這一課為例，石頭的自重是1.8N，當(dāng)用力點(diǎn)在小木棒的點(diǎn)1位置時(shí)，這一小組的學(xué)生測(cè)量的彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為0N，而其他小組測(cè)得的數(shù)據(jù)是0.2N。到底哪個(gè)小組的數(shù)據(jù)是正確的？很多教師往往會(huì)忽略這一點(diǎn)，認(rèn)為這樣的數(shù)據(jù)，并沒有影響整體的規(guī)律，不值得研討。事實(shí)上，這恰恰是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)證精神的關(guān)鍵階段。教師問學(xué)生0N是什么意思，很多學(xué)生就會(huì)思考，0N或者0.2N都可能是正確的。之所以出現(xiàn)這樣的情況，是因?yàn)閺椈蓽y(cè)力計(jì)本身存在誤差，或者是該實(shí)驗(yàn)裝置中的彈簧測(cè)力計(jì)輕輕壓在小木棒上，石頭就滾下去了，此刻可能沒有測(cè)到壓力。

（三）生生互動(dòng)，引發(fā)學(xué)生自我迭代

通過交流后，匯報(bào)的學(xué)生一般都表達(dá)了自己的想法，但是其他同學(xué)可能還會(huì)有疑問。此時(shí)，若能夠展開生生交流，讓學(xué)生充分表達(dá)自己的想法以及自己的疑問，這對(duì)他們來說，思考的程度會(huì)更深。那么，怎樣的交流方式才能夠讓課堂的研討深刻、數(shù)據(jù)更有效？可在研討交流環(huán)節(jié)嘗試使用“研討交流常用模板”形式。通過研討交流的形式，學(xué)生的交流將會(huì)有理有據(jù)，又非常有序。在彼此的交流研討中，學(xué)生的思維嚴(yán)謹(jǐn)性也會(huì)進(jìn)一步得到發(fā)展。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是科學(xué)探究的重要成果，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的收集、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的研討，引導(dǎo)學(xué)生一步步發(fā)展高階思維。通過精準(zhǔn)有效地獲取數(shù)據(jù)，為學(xué)生的思維鞏固基礎(chǔ)；通過直觀地呈現(xiàn)數(shù)據(jù)，為學(xué)生的邏輯思維和問題解決能力提供支架；通過深度研討實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，為高階思維能力如審辨能力、創(chuàng)新能力的提升拓寬了路徑。實(shí)驗(yàn)是一個(gè)特殊的學(xué)習(xí)過程，對(duì)所有的數(shù)據(jù)均要保持公平公正的態(tài)度，這樣才能為下一步的科學(xué)探索做支撐。

參考文獻(xiàn)

[1]李玲玲.小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的收集整理與分析[J].教學(xué)與管理，2018（8）：3.

[2]吳瑞熒.淺談小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化策略[J].教學(xué)管理與教育研究，2022（20）：2.

[3]馬水娟.優(yōu)化實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)策略"發(fā)展科學(xué)高階思維[J].小學(xué)教學(xué)參考，2021（18）：2.

[4]韓曉艷.小學(xué)科學(xué)課堂實(shí)驗(yàn)異常數(shù)據(jù)的處理策略與成因分析[J].教師教育論壇，2022（8）：3.

[5]曾夏招.指向高階思維培養(yǎng)的科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理[J].教學(xué)與管理，2022（11）：5