吳潔

摘 要：小學科學課堂教學實驗中會出現(xiàn)一些誤差較大的極端數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)不可漠視。從四方面來講，闡述了對此類數(shù)據(jù)的分析處理：一、關(guān)注特殊數(shù)據(jù)、關(guān)注可疑，智慧處理;二、聆聽不同的聲音，營造有利于交流的課堂氛圍;三、巧妙應(yīng)用實驗器材，為生成數(shù)據(jù)精心預(yù)設(shè);四、引導(dǎo)學生正視極端數(shù)據(jù)，培養(yǎng)科學探究素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：“極端”數(shù)據(jù);漠視;分析處理

科學的本質(zhì)之一就是“實證”?？茖W是要講證據(jù)的，科學是可以重復(fù)檢驗的，這就是“實證意識”。美國《國家科學課程標準》中尤其強調(diào)科學教學中要培養(yǎng)學生證據(jù)意識的重要性，而證據(jù)的許多方面需要用到數(shù)據(jù)。良好的數(shù)據(jù)意識和實證意識，有利于提升學生的科學素養(yǎng)。在科學探究活動中，學生會得到大量的數(shù)據(jù)。然而，有的時候?qū)W生做出來的實驗結(jié)果常常不盡如人意，于是，一些教師往往不自覺地忽略某些實驗極端數(shù)據(jù)。到底教師該怎樣有效地利用這種錯誤資源，讓課堂煥發(fā)出新的生命力，演繹出一道亮麗的風景線呢？

這些極端數(shù)據(jù)不是憑空產(chǎn)生的，是學生在實驗過程中得到的，是學生實驗結(jié)果的真實呈現(xiàn)，因此我們不能漠視這些數(shù)據(jù)的存在。我們該怎么處理呢？下面我就結(jié)合有關(guān)案例來談?wù)剬πW科學課堂極端數(shù)據(jù)的幾點思考：

一、關(guān)注特殊數(shù)據(jù)、關(guān)注可疑，智慧處理

平常，我們讓學生做的大部分實驗的結(jié)果都是唯一的，學生也都能得出正確的結(jié)論。對于結(jié)果不是唯一或者實驗數(shù)據(jù)異常的情況，我們的學生沒有經(jīng)歷過，老師也沒有相應(yīng)的引導(dǎo)，他們不知道怎么辦。于是，當一些學生做驗證性實驗出現(xiàn)上述情況時，特別是在明知自己的實驗結(jié)果明顯有違常理時，對“怎樣處理自己的實驗數(shù)據(jù)”無所適從。聰明的老師發(fā)現(xiàn)凡是在公開課有這種情況，便需教師巧妙地將數(shù)據(jù)羅列在一起，然后由學生去發(fā)現(xiàn)并分析產(chǎn)生極端數(shù)據(jù)的原因，這樣不僅有效地抓住了課堂生成性的資源，還讓其他小組的學生明白了產(chǎn)生錯誤數(shù)據(jù)的根源。

筆者以“吸熱和散熱”一課為例進行說明，在這節(jié)研究課上主要研究在相同的熱量情況下對四種顏色（白色、紅色、藍色、黑色）吸熱能力的比較。首先讓學生明白吸熱能力的強弱可以體現(xiàn)為溫度的升高和降低。并且溫度計液泡部分的接觸可直接顯示溫度，于是在溫度計上分別粘上這四種顏色，然后搭建裝置，調(diào)整好溫度計與燈泡的距離，使其一樣，以此保證吸收的熱量一樣。并且記錄每種顏色的初始溫度，小組分工，一人觀察一個溫度計，在喊開始時同時將燈泡插上電源。統(tǒng)一計時長6分鐘，由各小組匯報每種顏色溫度升高了多少，見下表。

從上述數(shù)據(jù)中我們發(fā)現(xiàn)第三小組的數(shù)據(jù)明顯異常，其他小組都是從中發(fā)現(xiàn)顏色越深，吸熱能力就越強。后來和大家一起探討原因是他們沒有同時開始，而且沒有及時記錄初始數(shù)據(jù)。

其實，對于實驗數(shù)據(jù)中應(yīng)變量隨自變量有規(guī)律變化的情況，需要對各組數(shù)據(jù)進行排序整理，這樣更有助于學生觀察數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)的順序中發(fā)現(xiàn)規(guī)律。

二、聆聽不同的聲音，營造有利于交流的課堂氛圍

關(guān)注每一個學生，創(chuàng)設(shè)有利于交流的課堂氛圍。在探究活動中，教師要親身介入學生的探究活動，了解每一小組的探究情況。特別是那些數(shù)據(jù)和現(xiàn)象有異常的小組，教師要了解好。在交流時，教師要讓學生充分地發(fā)表不同的現(xiàn)象和看法，要彎下腰來傾聽學生的聲音。如果那些數(shù)據(jù)和現(xiàn)象有異常的小組不敢發(fā)言，沒有拿出自己的真實數(shù)據(jù)。教師應(yīng)耐心地啟發(fā)他們，使他們放下膽怯和顧慮，愉快地展示自己的真實數(shù)據(jù)，說說自己的想法。同時，也要讓其他的學生認真傾聽，尊重這些學生的探究結(jié)果，引導(dǎo)學生思考這些不同的聲音，一起想一想為什么，使每一位學生在探究交流中既關(guān)注別人，又反思自己，不簡單地否認自己或別人。只有營造了這種民主、和諧的課堂環(huán)境，學生才有安全感。他們才會愿意把自己在探究過程中發(fā)現(xiàn)的“不一樣”告訴同學們、告訴老師，讓大家來討論。

在交流討論過程中，教師也不要過早的出示結(jié)論。要肯花時間讓學生對每一個感興趣的現(xiàn)象，進行深入探討。引導(dǎo)學生明白科學探究的答案有時不是唯一的，要允許學生存有己見。培養(yǎng)學生尊重事實，準確記錄每一組的實驗數(shù)據(jù)，不隨意修改，不隨意在數(shù)據(jù)中挑選符合自己想法的內(nèi)容……

因為很多學生有從眾的心理，可有時真理卻掌握在少數(shù)人手里。比如我在執(zhí)教《擺》一課，在研究擺的快慢可能與擺錘輕重有關(guān)，絕大多數(shù)學生認為擺錘越重擺得越快，擺錘越輕擺得越慢。只有少數(shù)幾個學生嚷嚷著沒有關(guān)系。開始我還不以為然，反正要通過實驗來驗證的。可等他們做完實驗一個個向我匯報實驗結(jié)果的時候，我開始傻眼了——數(shù)據(jù)跟我設(shè)計預(yù)想的大相徑庭。

面對學生得出的“有理”的結(jié)論，我開始尋找原因，原來學生的螺片的系法有問題，有的系在了中間，有的系在了邊上，在擺的過程中撞到了柱子上，影響了實驗結(jié)果，而且后來讓學生明白實驗是有誤差的，允許一個到兩個左右之間的數(shù)據(jù)差距。后來又讓學生做了一遍，學生都得出“擺錘的輕重與擺的快慢無關(guān)”的結(jié)論。所以，我們教師要拓展學生的學習路徑和思維空間，迅速找到問題解決的癥結(jié)，并發(fā)現(xiàn)解疑的“金鑰匙”。

三、巧妙應(yīng)用實驗器材，為生成數(shù)據(jù)精心預(yù)設(shè)

很多科學教師在指導(dǎo)學生實驗之前應(yīng)該先問自己一個問題：“我做過這個實驗了嗎？”課前自己做一做，不是一遍，而是多遍，目的是發(fā)現(xiàn)實驗中較難控制的無關(guān)變量。而有很多都是實驗材料選擇得不夠巧妙。只有選擇這些“有結(jié)構(gòu)的材料”，才能承載著客觀的數(shù)據(jù)，在被使用時才能從源頭保證數(shù)據(jù)的客觀性。比如我在一次外出教研活動聽到一節(jié)課《洗澡盆里的秘密》，這節(jié)課上得很巧妙，有一定的示范性，上課教師首先巧妙借助自然科學史進行知識的遷移，并且把阿基米德的故事有所拓展延伸，讓學生很受啟發(fā)，連沉下去的砝碼也受到來自水中的浮力，接著就此提問：物體在水中所受到的浮力與物體排開水的重量有無一定的關(guān)系呢？教師為學生提供了一組材料（洗澡盆——自溢杯，杯子，鉤碼，彈簧秤）并提醒學生注意點：澡盆里要放滿水并且按照實驗步驟進行實驗，測出實驗結(jié)果見下表。

顯然整個過程是流暢的，唯一美中不足的是得出的結(jié)論太過牽強，值得贊揚的是上課教師還親自自制了自溢杯，來幫助教學。假設(shè)教師換了別的實驗器材，也許出來的實驗數(shù)據(jù)就五花八門了。其實我課后思考了一下，可以把砝碼換成木塊，或者做的澡盆再大一些，可能實驗誤差應(yīng)該來的更小些。自制教具需要教師在漫長的教學過程中，不斷發(fā)現(xiàn)教學中存在的困難和漏洞，并通過自身思考努力制作出合適的、有助于學生學習的教具。

四、引導(dǎo)學生正視極端數(shù)據(jù)，培養(yǎng)科學探究素養(yǎng)

教師要引導(dǎo)學生明白在探究過程中出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)是很正常的，引導(dǎo)學生明白科學探究的答案有時不是唯一的，要允許學生存有己見。讓學生體驗到：真正意義上的科學探究，是對客觀世界中人類未知領(lǐng)域的探究，是無法完全預(yù)知結(jié)果的。

面對異常數(shù)據(jù)，要引導(dǎo)學生反思。首先，讓學生仔細地梳理一下自己探究的全過程：實驗的設(shè)計有沒有問題、實驗的過程是否嚴格按照設(shè)計進行、實驗的材料有沒有異樣、實驗過程中變量的控制是否到位？實驗操作有沒有到位？有沒有及時記錄數(shù)據(jù)？如果找到問題的癥結(jié)所在，就應(yīng)該調(diào)整失誤之處，再進行重復(fù)實驗，看看實驗的結(jié)果有否變化。如果在反思中沒有找出問題，說明自己的數(shù)據(jù)是正確的，但仍應(yīng)進行重復(fù)實驗，強調(diào)實驗結(jié)論的可驗證性。對“多次重復(fù)實驗”的數(shù)據(jù)也要學會進行判斷與取舍。有的實驗中，我們讓學生對同一個實驗至少做三次，以此來提高實驗數(shù)據(jù)的真實性。但是在實驗過程中存在著一定的難度。學生不明白對于幾次實驗中的數(shù)據(jù)到底應(yīng)該去哪一個。對于這樣的多次重復(fù)實驗，教師應(yīng)該在長期的教學過程中，教會學生判斷與取舍的方法。同時，應(yīng)鼓勵學生勇敢地把自己的發(fā)現(xiàn)實事求是地講出來，然后師生共同求證完成探究的歷程。這樣，才能提高學生的科學探究素養(yǎng)。

對于科學課堂中的數(shù)據(jù)，我們一方面既期待著能夠順順利利的，學生能夠很快地有所發(fā)現(xiàn)，研究有所收獲，能獲得成功的體驗。但一些極端的乃至錯誤的數(shù)據(jù)會給我們獲得最后的結(jié)論增加難度，但就在這充滿崎嶇的山路上行走，學生才有一種征服的成功與喜悅，師生一起去偽存真、去粗取精、細致分析、精密推斷，這樣不是更有利于學生的理性思維與科學精神的培養(yǎng)嗎？