◇馬水娟（浙江：奉化龍津?qū)嶒?yàn)學(xué)校）

對(duì)比實(shí)驗(yàn)是小學(xué)科學(xué)的一種重要實(shí)驗(yàn)類型，教科版小學(xué)科學(xué)大量的內(nèi)容涉及對(duì)比實(shí)驗(yàn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，教科版小學(xué)5～6 年級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中對(duì)比實(shí)驗(yàn)占比37%。筆者通過課堂觀察與問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在對(duì)比實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)中，出現(xiàn)一些與科學(xué)規(guī)律或生活常識(shí)相悖的異常數(shù)據(jù)，是一種非常普遍的現(xiàn)象。

教師如能在數(shù)據(jù)的收集、呈現(xiàn)與反思環(huán)節(jié)做好文章，將有效減少異常數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，促使課堂教學(xué)向縱深發(fā)展。

一、數(shù)據(jù)產(chǎn)生前——精準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)，收集數(shù)據(jù)

精準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)是對(duì)比實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生科學(xué)數(shù)據(jù)的前提，那么何為精準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)?zāi)?？?jiǎn)而言之，就是實(shí)驗(yàn)要有科學(xué)性，包括選擇有結(jié)構(gòu)的材料與實(shí)驗(yàn)操作過程科學(xué)。

以六年級(jí)“形狀與結(jié)構(gòu)”單元的《抵抗彎曲》一課為例，通過墊圈測(cè)試不同寬度與厚度的紙橫梁的抗彎曲能力，可以發(fā)現(xiàn)寬度會(huì)影響紙橫梁的抗彎曲能力，但厚度更會(huì)大大影響紙橫梁的抗彎曲能力。本課由于材料與實(shí)驗(yàn)操作的原因，較易產(chǎn)生異常數(shù)據(jù)，筆者通過以下方法大大降低了異常數(shù)據(jù)的產(chǎn)生。

（一）精準(zhǔn)準(zhǔn)備，提高實(shí)驗(yàn)科學(xué)性

在《抵抗彎曲》一課中，不同寬度的紙容易準(zhǔn)備，而不同厚度的紙則是本課材料準(zhǔn)備的一個(gè)難點(diǎn)。筆者嘗試了多種方法，如膠水粘貼法、紙條折疊法、訂書釘固定法等，皆不盡如人意，最后經(jīng)過與淘寶店主協(xié)商，聯(lián)系造紙廠定制了不同厚度的紙。這些紙由造紙廠用不同量的紙漿直接壓制而成，減少了膠水等其他材料的影響，相對(duì)來說更具科學(xué)性，大大提高了實(shí)驗(yàn)效果。

本課中，鐵墊圈的數(shù)量代表了紙橫梁抵抗彎曲能力的強(qiáng)弱，但鐵墊圈的大小選擇非常重要，過大過小的鐵墊圈均無法精確呈現(xiàn)紙橫梁的抵抗彎曲能力，因?yàn)檫^小的鐵墊圈疊放很費(fèi)時(shí)，而且放到一定高度時(shí)就會(huì)傾斜倒塌，而過大的鐵墊圈誤差會(huì)比較大。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，筆者發(fā)現(xiàn)疊放到30 個(gè)左右倒塌的鐵墊圈大小比較合適，既不易倒，又能比較準(zhǔn)確地顯示紙橫梁的抵抗彎曲能力強(qiáng)弱。

（二）精準(zhǔn)指導(dǎo)，減少人為誤差

在《抵抗彎曲》一課中，學(xué)生在紙橫梁上放鐵墊圈大多采用散放的形式，即使個(gè)別組采用疊放的形式也是不規(guī)范的，這是導(dǎo)致本課出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)的一個(gè)重要原因。筆者在這方面進(jìn)行了以下精準(zhǔn)的指導(dǎo)。

一是在紙橫梁的中間位置畫了一個(gè)與鐵墊圈大小相似的圓圈；二是在學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)前，教師明確指出，墊圈不能散放，要在紙橫梁中間畫著的小圓圈中進(jìn)行疊放，疊放時(shí)不能隨便亂扔，要小心地一個(gè)一個(gè)疊放，盡可能整齊疊放上去；三是加強(qiáng)巡視指導(dǎo)，及時(shí)糾正學(xué)生的不規(guī)范操作，提高了實(shí)驗(yàn)效果。下表是經(jīng)過改進(jìn)后測(cè)出來的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

組別1倍厚2倍厚4倍厚1 1 11 2 1 12 3 1 11 4 1 11 5 1 11 6 1 10 7 1 10 8 1 13 9 1 11 25 21 26 20 20 29 20 27 21

二、數(shù)據(jù)產(chǎn)生中——可視呈現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)規(guī)律

數(shù)據(jù)作為證據(jù)，呈現(xiàn)是使用數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)規(guī)律的重要過程，小學(xué)生由于邏輯思維能力有待養(yǎng)成，對(duì)數(shù)據(jù)的應(yīng)用能力還有待提升。那么在教學(xué)中，教師如何引導(dǎo)學(xué)生合理選擇數(shù)據(jù)并可視呈現(xiàn)、發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)背后的規(guī)律呢？

（一）運(yùn)用數(shù)學(xué)思維，合理選擇數(shù)據(jù)

小學(xué)科學(xué)對(duì)比實(shí)驗(yàn)一般要求學(xué)生至少3 次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，每一個(gè)組在實(shí)驗(yàn)后會(huì)出現(xiàn)6～9 個(gè)數(shù)據(jù)，學(xué)生們面臨選擇，即把哪一個(gè)數(shù)據(jù)作為自己組的研究成果匯報(bào)給全班同學(xué)。但由于他們的邏輯思維能力還有待發(fā)展，因此，面對(duì)大量的數(shù)據(jù)學(xué)生往往比較迷茫，缺乏有效處理數(shù)據(jù)的方法，常易出現(xiàn)信息過多難以聚焦、難以厘清各種關(guān)系、不能發(fā)現(xiàn)背后隱藏的規(guī)律等困難。

筆者通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，五六年級(jí)的學(xué)生在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中已經(jīng)學(xué)會(huì)了一定的數(shù)學(xué)方法，并初步掌握了一些數(shù)學(xué)技能。因而筆者認(rèn)為，在小學(xué)科學(xué)對(duì)比實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)適當(dāng)引入數(shù)學(xué)方法與數(shù)學(xué)思維，無疑有助于學(xué)生對(duì)大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行合理處理。小學(xué)階段一般常用平均數(shù)、中位數(shù)與眾數(shù)這幾種數(shù)據(jù)選擇方法，那么哪一種取值方法適用于自己的研究成果呢？這肯定需要根據(jù)實(shí)際情況合理選擇。如在《我們的小纜車》一課中，學(xué)生使用秒表對(duì)不同拉力下小車運(yùn)動(dòng)的時(shí)間進(jìn)行了記錄，下表是其中一個(gè)小組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

拉力大小（墊圈個(gè)數(shù)）實(shí)驗(yàn)次數(shù)選擇最能代表小組實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)據(jù)1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3小車行駛時(shí)間8秒23 8秒96 8秒55 6秒12 6秒25 6秒24 5秒12 5秒05 4秒96 8秒55 6秒24 5秒05

本記錄表選擇了取中間數(shù)的方法。這是因?yàn)楦鶕?jù)本課的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如果取平均數(shù)，計(jì)算量較大，花時(shí)較多，眾數(shù)出現(xiàn)的可能性也比較小，而取中間數(shù)則不僅取值迅速，而且也容易被學(xué)生所接受。

（二）合理運(yùn)用圖表，呈現(xiàn)可視數(shù)據(jù)

把抽象難懂的數(shù)據(jù)與直觀形象的幾何圖形、位置關(guān)系結(jié)合起來，通過抽象思維與形象思維的結(jié)合，能夠有效地幫助學(xué)生簡(jiǎn)化信息，搭建分析的“腳手架”，便于學(xué)生發(fā)現(xiàn)信息之間的關(guān)系，解構(gòu)信息的內(nèi)在規(guī)律及其成因，提升分析思維能力。小學(xué)科學(xué)常用的有柱狀圖、折線圖、扇形統(tǒng)計(jì)圖這幾種圖表。

在實(shí)際教學(xué)中，我們需根據(jù)教學(xué)內(nèi)容合理選擇圖表。例如在五年級(jí)《怎樣得到更多的光和熱》一課中，學(xué)生測(cè)試不同顏色紙袋的吸熱能力，其中一個(gè)組得到如下表中的數(shù)據(jù)。這種數(shù)據(jù)表示的是氣溫的變化。

紙的種類黑紙紅紙白紙起始溫度28 28 28 2分鐘31 31 29 4分鐘35 34 31 6分鐘39 35 31 8分鐘39 35 30 10分鐘39 35 30

三、數(shù)據(jù)產(chǎn)生后——及時(shí)反思，改進(jìn)探究方法

反思，即回顧思考過去的事情，從中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)得失。從心理學(xué)角度來說，反思是指對(duì)自己思維和學(xué)習(xí)過程的自我意識(shí)和自我監(jiān)控，是思維的一種高級(jí)形式，反思有利于人的成長(zhǎng)。小學(xué)生由于年齡與經(jīng)歷的限制，反思能力還有很大的提升空間。而在小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)中，借助異常數(shù)據(jù)產(chǎn)生的契機(jī)，引導(dǎo)學(xué)生反思自己的探究過程，有助于學(xué)生發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤與不足，改進(jìn)探究方法，提高思維能力，有效建構(gòu)科學(xué)概念。

（一）反思科學(xué)態(tài)度是否實(shí)事求是

數(shù)據(jù)即證據(jù)，基于自己實(shí)驗(yàn)的證據(jù)發(fā)表觀點(diǎn)是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度的一個(gè)重要方面。但在教學(xué)中，發(fā)現(xiàn)還是有許多學(xué)生唯書唯權(quán)威。

六年級(jí)科學(xué)上冊(cè)《電磁鐵》一課，引導(dǎo)學(xué)生在制作一個(gè)鐵釘電磁鐵的基礎(chǔ)上，再通過實(shí)驗(yàn)研究電磁鐵的南北極與什么有關(guān)。教學(xué)的設(shè)想是各個(gè)組自行組裝電磁鐵，用指南針檢測(cè)南北極，利用各個(gè)組出現(xiàn)的不同數(shù)據(jù)引導(dǎo)學(xué)生用實(shí)驗(yàn)探究電磁鐵南北極與什么因素有關(guān)。

組別釘尖釘尾1 N S 2 N S 3 N S 4 N S 5 N S 6 N S 7 N S 8 N S 9 N S

一次執(zhí)教本課時(shí)，我請(qǐng)學(xué)生在Excel 表格上輸入各個(gè)組的檢測(cè)結(jié)果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)各個(gè)組的數(shù)據(jù)出奇地一致。為什么會(huì)有這種現(xiàn)象？難道真的是全班不約而同采用了相同的電池連接方法與導(dǎo)線纏繞方法，還是學(xué)生存在謊報(bào)數(shù)據(jù)的現(xiàn)象呢？

于是，我請(qǐng)全班學(xué)生思考這份數(shù)據(jù)記錄，提出疑問。他們提出了兩種思路：第一種，電磁鐵的南北極與釘子方向有關(guān)，所有電磁鐵的釘尖即為N，釘尾即為S；第二種，有不真實(shí)的數(shù)據(jù)存在。那怎么判別呢？有學(xué)生提出請(qǐng)幾個(gè)組上臺(tái)演示，在實(shí)物投影下請(qǐng)全班觀察指南針，并判斷鐵釘電磁鐵兩極的南北極。演示結(jié)果顯示，有個(gè)別組出現(xiàn)的現(xiàn)象并不一致。那么，黑板上呈現(xiàn)的各個(gè)組相同的數(shù)據(jù)是如何出現(xiàn)的呢？經(jīng)過了解，原來第一個(gè)上報(bào)數(shù)據(jù)的是班長(zhǎng)，他是班里的權(quán)威，其余的個(gè)別組擔(dān)心自己的數(shù)據(jù)出錯(cuò)，于是改掉實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，出現(xiàn)了前面的結(jié)果。

我認(rèn)識(shí)到，這是一個(gè)非常好的教育契機(jī)，于是引導(dǎo)學(xué)生就此現(xiàn)象開展了反思。

師：我們?cè)賮砜磩偛鸥鹘M上報(bào)的數(shù)據(jù)，現(xiàn)在你有什么想法？

學(xué)生們沉默下來，很多學(xué)生不好意思地低下了頭。

生：以后不能隨意更改自己的數(shù)據(jù)。

師：為什么不能改動(dòng)自己的數(shù)據(jù)？

生：這是自己實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。

師：是啊，每一個(gè)數(shù)據(jù)都是我們自己辛苦實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，都是值得尊重的，即使是錯(cuò)的，也是值得尊重的。那么怎么看待別人的數(shù)據(jù)，比如說班長(zhǎng)的數(shù)據(jù)？

生：我們要尊重他的數(shù)據(jù)，但是不能抄襲他的數(shù)據(jù)。

生：別人的數(shù)據(jù)不管是對(duì)的還是錯(cuò)的，我們都要尊重。

經(jīng)過這樣的討論，學(xué)生對(duì)于數(shù)據(jù)有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。相信經(jīng)過這樣的一次討論，學(xué)生會(huì)更尊重?cái)?shù)據(jù)，也會(huì)在實(shí)驗(yàn)中更謹(jǐn)慎科學(xué)地進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄。

（二）反思實(shí)驗(yàn)操作是否認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)

正確科學(xué)的實(shí)驗(yàn)操作是建構(gòu)科學(xué)概念的基礎(chǔ)。但是，小學(xué)生由于年齡特點(diǎn)，往往對(duì)實(shí)驗(yàn)操作的動(dòng)手部分比較感興趣，而缺乏嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)操作態(tài)度，實(shí)驗(yàn)操作過程中往往重動(dòng)手而輕思維，對(duì)于一些實(shí)驗(yàn)規(guī)則的態(tài)度比較隨意。

在教學(xué)三年級(jí)上冊(cè)《水能溶解多少物質(zhì)》一課中，教師在課前把20 克的食鹽與小蘇打平均分成了8 份，引導(dǎo)學(xué)生把小蘇打與食鹽分別逐份放入50ml 的水中，比較它們的溶解能力。教師匯總了全班的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

組別食鹽（份）小蘇打（份）1 7 7 2 8 8 3 8 7 4 7 7 5 8 3 6 8 2 7 8 7 8 8 7 9 7 6

實(shí)驗(yàn)后，教師組織學(xué)生進(jìn)行了討論。

師：你認(rèn)為食鹽與小蘇打哪個(gè)溶解能力更強(qiáng)？

生1：食鹽溶解能力強(qiáng)。

師：你為什么這么認(rèn)為？

生1 指著匯總數(shù)據(jù)：食鹽的溶解份數(shù)多，小蘇打少。

師：其他同學(xué)有不同的意見嗎？

生2：我感覺食鹽與小蘇打的溶解能力差不多。

生3：第2 組溶解了8 份小蘇打是錯(cuò)誤的，我看到他們組杯子底部還有許多小蘇打。

教學(xué)至此發(fā)生了轉(zhuǎn)折，教師意識(shí)到現(xiàn)在引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步反思數(shù)據(jù)比得出科學(xué)結(jié)論更重要。于是，教師讓學(xué)生再次觀察自己組溶解了食鹽與小蘇打的燒杯，并展示第2 組與第6 組溶解了小蘇打的燒杯，區(qū)別非常明顯，第2 組的燒杯底部留有很多未溶解的小蘇打。至此，教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行了明確，并讓學(xué)生進(jìn)行二次實(shí)驗(yàn)?？梢园l(fā)現(xiàn)這一次他們的實(shí)驗(yàn)更認(rèn)真了，教室里很安靜，不斷有學(xué)生把燒杯舉起來對(duì)著光仔細(xì)觀察有沒有完全溶解。以下為二次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)：

組別食鹽（份）小蘇打（份）1 7 2 2 7 3 3 7 2 4 7 2 5 6 2 6 7 2 7 7 3 8 6 2 9 7 2

當(dāng)這個(gè)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)時(shí)，全班響起了熱烈的掌聲，實(shí)驗(yàn)結(jié)論不言而喻。

總之，數(shù)據(jù)即證據(jù)，在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，經(jīng)常需要通過觀察實(shí)驗(yàn)收集數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理從而得出科學(xué)結(jié)論。但在教學(xué)實(shí)踐中，面對(duì)頻發(fā)的“異常數(shù)據(jù)”，如果處理不當(dāng)，會(huì)讓課堂陷入尷尬的境地，甚至影響學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的發(fā)展。教師在對(duì)比實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，需特別關(guān)注在數(shù)據(jù)產(chǎn)生前引導(dǎo)學(xué)生精準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)，減少異常數(shù)據(jù)的產(chǎn)生；在數(shù)據(jù)產(chǎn)生中可視呈現(xiàn)，揭示數(shù)據(jù)背后的規(guī)律；在數(shù)據(jù)產(chǎn)生后因勢(shì)利導(dǎo)，使之成為一種更能體現(xiàn)科學(xué)精神和科學(xué)價(jià)值觀的教學(xué)方式。