文 梁東紅

在小學科學對比實驗教學中對學生數(shù)據意識的培養(yǎng)
——以蘇教版四年級《擺》為例

文 梁東紅

【案例一】

某教師在上《擺》一課時，要求學生根據實驗計劃，進行“擺線長短與擺的快慢”的對比實驗，在其他條件不變的情況下改變擺線長短，測試擺的快慢，擺線長短分別是10 cm，20 cm，30 cm。其中有一個小組在完成前面兩次實驗后，由于時間關系，并沒有實際測量而是根據猜測把最后一組實驗數(shù)據記了上去，并得出結論：擺的快慢與擺繩長度有關，長則慢，短則快。

【案例二】

同是上《擺》一課的教學中，某教師在課堂上組織學生進行對比實驗，要求只改變擺線長短，計算出10 s擺擺動的次數(shù)，教師在引導學生匯報、整理實驗數(shù)據時有一組數(shù)據與其他組是完全相反的，但是教師卻有意忽視這組數(shù)據，順利得出實驗結論。

從以上案例及平時對比實驗教學中我們不難發(fā)現(xiàn)有的學生由于教師設計的實驗記錄單不合適、小組實驗操作不規(guī)范導致數(shù)據不準確；有的教師為了達成教學目標，有意無意忽略一些“異常數(shù)據”，甚至刻意掩蓋；有的學生缺少處理異常數(shù)據的能力……這些將直接影響學生對數(shù)據的整理與分析及運用數(shù)據進行解釋預測的實效性。

“新課程標準”指出：科學探究要培養(yǎng)學生的實證意識。在我們對事物及現(xiàn)象進行定性或定量分析時，數(shù)據會使我們思路更清晰，結果更精確。通過收集、整理、分析數(shù)據并運用數(shù)據來解釋相關的問題、現(xiàn)象，這將培養(yǎng)學生實事求是的科學精神，提高科學探究效率?，F(xiàn)具體結合《擺》的課例分析，談談小學科學對比實驗教學中學生數(shù)據意識的培養(yǎng)。

一、實驗數(shù)據收集的前期準備工作

對比實驗中學生需要收集更多的實驗數(shù)據，對實驗要求高，實驗前，教師要創(chuàng)設平等寬松的課堂氛圍，了解每一組收集數(shù)據的情況，特別是數(shù)據有異常的小組。除此之外，教師更要關注提供給學生進行數(shù)據收集的“有結構材料”。“有結構材料”是指根據一堂課的教學目標，精心選擇、設計為學生探究活動所提供教學材料的有機組合。例如《擺》一課中，要研究“擺長、擺重、擺角”對擺擺動快慢的影響，一節(jié)課的時間學生不可能全部做完這些對比實驗，只能有目的選擇材料完成其中一組條件對擺擺動快慢的影響，然后聽取其他組的匯報，使得該課的對比實驗探究有一定局限性。因此，教師對實驗器材進行改良，在原有方座支架上固定一根鐵棍，在鐵棍一端安裝好刻度盤，在合適位置鉆孔，穿線固定，在線上綁上磁石，制成便于且有效調節(jié)重量的擺重，這樣方便操作的“擺的研究實驗器材”輕松地把“擺繩、擺重、擺角”三要素都考慮在內，學生在實驗過程中條件控制更精確，實驗數(shù)據將更準確、有效。

在準備有結構材料過程中，教師要熟悉教材,只有吃透教材，才能更好地優(yōu)化材料結構。例如《擺》一課中，教師理清了教材中橫向和縱向聯(lián)系，選擇出具有結構性的材料。教師還可以對每個單元的材料清單進行刪減，剔除一些不便操作的材料，增加一些容易準備且有典型性的材料。例如本課中我們利用增減磁石控制擺重，便于操作(如圖1所示)。

圖1

二、實驗數(shù)據的獲取要真實有效

正確規(guī)范的操作，實驗中細節(jié)的考量，將保證對比實驗中數(shù)據收集的真實有效，在課堂上教師還要注意培養(yǎng)學生及時記錄數(shù)據的習慣，使學生逐漸學會記錄實驗數(shù)據，例如，可以引導學生用實驗記錄單記錄實驗過程中觀測結果、實驗數(shù)據等，把每次測得的數(shù)據填在相應的表格或圖表中，使原本無序、雜亂的數(shù)據變得有序。由于對比實驗只改變某個特定條件，從收集到的數(shù)據中找出某種事物或某個量在這個特定條件發(fā)生改變時的變化規(guī)律，因此優(yōu)化實驗記錄單顯得尤為重要，它將便于學生通過數(shù)據發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律，更養(yǎng)成學生認真負責的科學態(tài)度。如《擺》一課中，書本上的實驗記錄單如下：

這張記錄單要求學生詳細記錄對比實驗中要改變的條件、不變的條件及各組實驗數(shù)據等內容，但是對于剛接觸對比實驗的四年級學生而言，這樣的表格要求填寫的內容太多，不夠簡潔，不易于學生的書寫及數(shù)據的記錄?；趯W情分析，教師對教材中的實驗記錄單進行優(yōu)化，設計了更符合孩子探究水平、便于整理實驗數(shù)據的記錄單(見表1～3)。

表1 擺的快慢與擺角的大小的關系(15s內擺動次數(shù)的記錄)

表2 擺的快慢與擺重的重量的關系(15s內擺動次數(shù)的記錄)

表3 擺的快慢與擺繩的長度的關系(15s內擺動次數(shù)的記錄)

在引導學生充分討論并明確本課對比實驗要點的基礎上，3份實驗記錄單清楚展現(xiàn)了學生進行3個對比實驗的操作過程和實驗結果，較之原來的實驗記錄單更方便學生對實驗數(shù)據進行收集、整理從而得出實驗結論，這3份研究擺擺動快慢實驗記錄表先是研究擺重、擺長相同，擺角不同時，在相同的時間內擺擺動次數(shù)是否相同；然后研究當擺長、擺角相同，擺重不同時，在相同的時間內擺擺動次數(shù)是否相同；最后只改變擺線長短，研究擺擺動快慢是否相同。從整個實驗過程來看，實驗安排的順序也有難易之分。優(yōu)化實驗記錄單時可以考慮對比實驗中各個需要改變條件的變化順序，有利于學生展開由易到難、由表及里的思維活動，也更便于學生實驗操作及數(shù)據的收集整理。

三、實驗數(shù)據的分析要客觀有效

1.用直觀化的形式處理數(shù)據

對比實驗中得到的數(shù)據需要進行整理、分析，才能發(fā)現(xiàn)其中的聯(lián)系及規(guī)律?！稊[》一課以往是用表格收集各組數(shù)據，學生借助數(shù)據發(fā)現(xiàn)單一變化規(guī)律，但沒有對別組的數(shù)據進行比較觀察，缺乏大數(shù)據的意識。某位教師執(zhí)教時借助展板展示各組實驗數(shù)據(如圖2所示)，通過“觀察這些數(shù)據，你有什么發(fā)現(xiàn)？”的問題引導學生關注其他組數(shù)據，學生對數(shù)據進行橫向對比很快發(fā)現(xiàn)擺擺動的快慢與擺重無關，教師再引導學生對這些數(shù)據進行整理：“當擺重相同時，觀察這些數(shù)據，你又有什么收獲呢？”學生對數(shù)據進行整理、分析，發(fā)現(xiàn)了影響擺擺動快慢的因素。

圖2

2.用質疑的態(tài)度處理“可疑”數(shù)據

探究改變擺長影響擺擺快慢實驗后，學生繼續(xù)進行改變擺重重量對擺快慢影響的實驗操作，得到以下實驗數(shù)據(見表4)。

表4 擺動的時間記錄(單位：s)

表4(續(xù))

教師讓學生觀察哪些數(shù)據可以作為進一步分析時使用，哪些數(shù)據“可疑”。為了便于發(fā)現(xiàn)，教師讓學生算出兩列數(shù)據的差。學生很快發(fā)現(xiàn)第七組數(shù)據有問題，因為其他組的兩組數(shù)據差別在0.3 s之內，而第七組相差1.14 s，第七小組把測量的3次數(shù)據拿出來，發(fā)現(xiàn)掛一個鉤碼3次測量時間分別是11.22 s，13.54 s，12.95 s，在同一條件下測量的數(shù)據差別較大，所以一致認為第七組數(shù)據不可信，要剔除。學生對第八組數(shù)據也產生了疑問，因為其余七組數(shù)據都是在11秒和12秒之間，但第八組數(shù)據是13 s和14 s之間。通過第八組和其他組實驗裝置的對比，發(fā)現(xiàn)第八組的擺長比其他組的擺長長，所以擺動時間也比其他組要多一些，這組數(shù)據是可以考慮的。

當“可疑數(shù)據”出現(xiàn)時，能正確對待的教師比較少，往往教師更關注“正常”數(shù)據，從“正常”數(shù)據中總結出本課結論，但如果數(shù)據本身有問題，那依靠數(shù)據得出的結論也不正確。因此當數(shù)據出現(xiàn)錯誤或偏差時，教師要引導學生質疑數(shù)據，排除可疑數(shù)據，指導和糾正錯誤的實驗方法，甚至鼓勵學生大膽質疑實驗操作的規(guī)范性，找到影響實驗數(shù)據準確性的因素。

四、結束語

數(shù)據是小學科學對比實驗教學中最重要的實證之一，是對比實驗中得出結論、做出解釋最重要的依據。在對比實驗教學中，教師要引導學生正確收集、整理數(shù)據，充分利用數(shù)據說話，從而推進學生的科學探究活動，以建立正確的科學認識。

作者信息

梁東紅，本科，一級教師。福州市倉山區(qū)教師進修學校，350007