指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

王興林

在小學(xué)科學(xué)學(xué)習(xí)中，學(xué)生通過觀察、實(shí)驗(yàn)、測量等探究活動(dòng)會(huì)得到大量數(shù)據(jù)，為探尋科學(xué)規(guī)律、解釋科學(xué)現(xiàn)象提供了有力的證據(jù)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，數(shù)據(jù)分析是教學(xué)過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是運(yùn)用分析、歸納、推理等方法對記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、得出正確結(jié)論的過程，為運(yùn)用數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋、說明提供了充分的準(zhǔn)備。因此，如何指導(dǎo)學(xué)生有效地進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，是小學(xué)科學(xué)教師需要思考和研究的一個(gè)課題。

一、運(yùn)用表格整理，指導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)的規(guī)律

在收集各種數(shù)據(jù)時(shí)，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生明白，數(shù)據(jù)的本身并沒有意義，重要的是數(shù)據(jù)所給予的啟示。特級教師路培琦曾說過：“科學(xué)課既強(qiáng)調(diào)學(xué)生親歷探究的過程，還重視在實(shí)驗(yàn)過程中搜集和積累數(shù)據(jù)，強(qiáng)調(diào)對事物的認(rèn)識(shí)，不僅要在質(zhì)上認(rèn)識(shí)，更要從量的分析中得出結(jié)論。”學(xué)生收集、記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)完成后，教師指導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行重新整理和分析，使原本無序、雜亂的數(shù)據(jù)變得有序，不但能幫助學(xué)生深入挖掘數(shù)據(jù)背后隱藏的規(guī)律，為學(xué)生更好地總結(jié)、歸納概括科學(xué)規(guī)律提供依據(jù)和建議，也有利于發(fā)揮數(shù)據(jù)應(yīng)有的作用，對現(xiàn)象作出客觀的解釋，學(xué)會(huì)從各種數(shù)據(jù)中選擇有效的數(shù)據(jù)并把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為證據(jù)。

在教學(xué)《豌豆莢里的豌豆》一課時(shí)，學(xué)生收集的40個(gè)豌豆夾里的豌豆粒數(shù)如下：4、5、3、1、4、5、7、6、4、6、8、4、6、3、4、6、5、7、5、4、6、7、4、5、6、3、0、2、5、5、6、6、7、9、5、5、6、5、6、5。這些數(shù)據(jù)很真實(shí)地記錄了每個(gè)豌豆莢里的豌豆粒數(shù)，但是很雜亂無章，很難發(fā)現(xiàn)碗豆莢里種子粒數(shù)的分布規(guī)律。在學(xué)生完成搜集數(shù)據(jù)之后，教師指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用表格對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析。如下表：

學(xué)生對表格中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析如下：

生：我發(fā)現(xiàn)了5粒的最多。

生：我發(fā)現(xiàn)了沒有種子的只有1個(gè)。

生：我發(fā)現(xiàn)一個(gè)碗豆莢里種子最多有8個(gè)。

生：我發(fā)現(xiàn)8粒和1粒的各有一個(gè)，而9粒和9粒以上的都沒有。

生：大多數(shù)都在4～6粒種子之間。

師：豌豆莢里的豌豆種子數(shù)是多少？怎樣回答比較合理？哪一些種子數(shù)量比較多一些？

生：4粒、5粒、6粒。在4～6個(gè)之間的數(shù)量比較多。

這樣，原本無序的數(shù)據(jù)變得清晰有序，學(xué)生很輕松地發(fā)現(xiàn)豌豆種子粒數(shù)分布的大致規(guī)律。雖然不能確切地說出碗豆莢里的種子數(shù)，但在整理分析后，得到了一個(gè)合理的推論，更重要的是培養(yǎng)了學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，增強(qiáng)了學(xué)生對數(shù)據(jù)的敏感性。這一過程，將潛移默化地影響著學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)，對于學(xué)生探究事物的內(nèi)在規(guī)律將起到至關(guān)重要的作用。

二、運(yùn)用直觀圖表，指導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的變化規(guī)律

將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)按一定規(guī)律用直觀圖表的方式表達(dá)出來是記錄和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)最常用的方法。圖表設(shè)計(jì)要求對應(yīng)關(guān)系清楚、簡單明了、有利于發(fā)現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。對于一般比較簡單的探究問題，學(xué)生通過對統(tǒng)計(jì)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析就可以發(fā)現(xiàn)事物內(nèi)在規(guī)律，而一些稍復(fù)雜的內(nèi)容，光看數(shù)據(jù)就不那么容易了，通過統(tǒng)計(jì)圖、分布圖等圖表的運(yùn)用，能直觀反映出數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，有利于學(xué)生發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)背后蘊(yùn)含的規(guī)律。

如在六年級《抵抗彎曲》一課的教學(xué)中，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)獲得了一組關(guān)于紙的厚度與所承受墊圈數(shù)量的數(shù)據(jù)。這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較抽象，教師引導(dǎo)學(xué)生利用這組數(shù)據(jù)制作出一份曲線圖，使抽象的數(shù)變?yōu)橹庇^，很容易建立數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律。

學(xué)生根據(jù)紙的厚度與所承受墊圈的數(shù)據(jù)完成的統(tǒng)計(jì)圖如下：

折線統(tǒng)計(jì)圖更直觀有效地反映了紙的厚度與抵抗彎曲能力之間的關(guān)系。統(tǒng)計(jì)圖讓學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到：隨著紙的厚度的增加，承受墊圈的個(gè)數(shù)大大增加，抵抗彎曲的能力也顯著增強(qiáng)。通過運(yùn)用直觀圖表的方法，讓學(xué)生更形象、更容易地找到了事物變化的規(guī)律。

三、運(yùn)用縱橫比較，指導(dǎo)學(xué)生建立實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的聯(lián)系

在小學(xué)科學(xué)教材中，有許多實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)是具有高度明晰、數(shù)據(jù)內(nèi)在高度規(guī)律化的，此時(shí)學(xué)生很容易從數(shù)據(jù)上輕而易舉地解釋現(xiàn)象，并從現(xiàn)象中概括結(jié)論。有的教師此時(shí)往往就此滿足，未能開展學(xué)生數(shù)據(jù)分析方法的提煉，學(xué)生因此失去形成數(shù)據(jù)分析方法的理性思考機(jī)會(huì)，以后在遇到較為復(fù)雜的數(shù)據(jù)時(shí)就表現(xiàn)為茫然失措，不知從何入手。如果教師引領(lǐng)學(xué)生對通過實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行縱橫比較，很容易發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)之間的變化規(guī)律，建立不同實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，提升實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析的有效性。教師引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，可以采用橫向比較、縱向比較、同一類縱向比、不同類橫向比等等，學(xué)生自然就會(huì)對數(shù)據(jù)分析具有了一定的分析策略，數(shù)據(jù)分析能力將會(huì)有較大的提高。

如一位科學(xué)教師執(zhí)教教科版六年級上冊《形狀與結(jié)構(gòu)》單元的《抵抗彎曲》一課時(shí)，教材引領(lǐng)學(xué)生用對比實(shí)驗(yàn)的方法研究梁的抗彎曲能力與其寬度、厚度之間的關(guān)系。學(xué)生得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：（單位為1角錢硬幣的重量）

在兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中，改變寬度和厚度都要成倍地改變，很容易看出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)變化的規(guī)律。學(xué)生可以發(fā)現(xiàn)：紙的寬度增加，抗彎曲能力會(huì)增強(qiáng)；紙的厚度增加，抗彎曲能力會(huì)大大增強(qiáng)。這位教師沒有就此收場，而是引領(lǐng)學(xué)生把增加紙的寬度和厚度所收集的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行縱橫比較，把兩個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行溝通，架構(gòu)了兩個(gè)實(shí)驗(yàn)之間的聯(lián)系，很容易發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)之間的規(guī)律。學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)：要增強(qiáng)抗彎曲的能力，增加厚度比增加寬度更加有效。這樣提升了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析能力，促進(jìn)了學(xué)生思維的深刻性。

四、通過差異比較，引領(lǐng)學(xué)生把數(shù)據(jù)分析推向深刻

學(xué)生在探究活動(dòng)中會(huì)得到大量的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)間的差異是客觀存在的，有時(shí)是不可靠的，甚至是錯(cuò)誤的?？茖W(xué)教師不應(yīng)該回避這些差異，而應(yīng)積極面對，正確對待學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的差異，必要時(shí)引領(lǐng)學(xué)生重復(fù)實(shí)驗(yàn)，以期得到可靠的且具有一定信度的數(shù)據(jù)，增強(qiáng)學(xué)生對數(shù)據(jù)的敏感性，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、認(rèn)真負(fù)責(zé)的科學(xué)態(tài)度，使學(xué)生的數(shù)據(jù)意識(shí)在處理這些數(shù)據(jù)時(shí)得以培養(yǎng)，能自覺地學(xué)會(huì)用數(shù)據(jù)來描述事物或?qū)σ恍┈F(xiàn)象進(jìn)行解釋。學(xué)生數(shù)據(jù)分析能力雖然可以從高度明晰化的數(shù)據(jù)分析中逐漸得到提升，但是更大的提升來源于對于數(shù)據(jù)差異的分析，而且在數(shù)據(jù)差異處把數(shù)據(jù)分析引向深刻，促使學(xué)生返回去審視自己實(shí)驗(yàn)操作的科學(xué)性和正確性、審視實(shí)驗(yàn)器材的合理性與科學(xué)性、審視實(shí)驗(yàn)進(jìn)程先后順序的科學(xué)性等等，對于提高學(xué)生今后實(shí)驗(yàn)開展的嚴(yán)謹(jǐn)性、自我審視能力等都會(huì)起到很大的作用。

如，在研究紙的寬度與抵抗彎曲的能力之間的關(guān)系時(shí)，統(tǒng)計(jì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下（單位為1個(gè)墊圈的重量）：

教師指導(dǎo)學(xué)生通過比較，先觀察比較第1組學(xué)生的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)：隨著紙的寬度增加，抵抗彎曲的能力也隨著增加。教師引領(lǐng)學(xué)生比較這4組的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)第4組的4倍寬的紙承重32個(gè)墊圈的重量，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了其他三個(gè)小組的數(shù)據(jù)。教師沒有放棄這個(gè)差異，而是引領(lǐng)學(xué)生共同探討這一組為什么出現(xiàn)了這么大的差異。下面是這一環(huán)節(jié)的教學(xué)：

師：請第4組的同學(xué)把這張紙拿到前面來。展示給大家看看。

學(xué)生把這張4倍寬的紙展示給大家。

師：為什么他們的紙能承受的墊圈數(shù)比你們的多這么多？他這組的紙和你們小組的有什么區(qū)別？

生：他們的紙有折痕。

生：他們的紙有點(diǎn)像半圓形，我們的紙是平的。

生：他們紙的邊都折起來，有點(diǎn)像工字形。我覺得紙的形狀也能增強(qiáng)抵抗彎曲的能力。

……

師：紙的形狀與抵抗彎曲的能力到底有沒有關(guān)系？我們下節(jié)課再研究。

對于這個(gè)與其他組相比差異很大的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，教師沒有回避，沒有放棄，而是組織學(xué)生進(jìn)行研討。學(xué)生通過研討，發(fā)現(xiàn)了紙的形狀也與抵抗彎曲的能力有關(guān)這一值得研究的問題，恰恰是下一課需要研究的問題。本節(jié)課雖然沒有研究，卻給學(xué)生下一階段的學(xué)習(xí)埋下了伏筆，使學(xué)生產(chǎn)生了進(jìn)一步探究的欲望，這不正是我們科學(xué)課所期待的嗎？

五、培養(yǎng)數(shù)據(jù)意識(shí)，提高學(xué)生的分析能力

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)展示在學(xué)生面前時(shí)，學(xué)生不一定馬上能從數(shù)據(jù)表或圖中找到規(guī)律，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生重視實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，指導(dǎo)學(xué)生選用適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行分析數(shù)據(jù)，培養(yǎng)學(xué)生分析數(shù)據(jù)的能力和習(xí)慣。這一過程是十分重要的。教師可以從以下幾方面入手：

教師自己要關(guān)注數(shù)據(jù)。教師可以借助放大的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表或者運(yùn)用多媒體把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)放大進(jìn)行展示，通過問題的設(shè)置來引領(lǐng)學(xué)生關(guān)注數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、探尋規(guī)律。在整理數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，指導(dǎo)學(xué)生一步步分析數(shù)據(jù)，給學(xué)生提供訓(xùn)練分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的機(jī)會(huì)，使學(xué)生養(yǎng)成分析數(shù)據(jù)的習(xí)慣。

在教學(xué)中，教師應(yīng)當(dāng)有意識(shí)地要求學(xué)生從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)出發(fā)，通過分析思考，運(yùn)用數(shù)學(xué)工具得出規(guī)律性結(jié)論。這樣做不僅能使學(xué)生加深對科學(xué)規(guī)律的總結(jié)過程和本質(zhì)內(nèi)涵的理解，并且有助于培養(yǎng)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力，使學(xué)生經(jīng)歷由數(shù)據(jù)推出結(jié)果的過程。

在分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生像數(shù)學(xué)解題那樣，要說出整個(gè)數(shù)據(jù)分析思考的過程，學(xué)會(huì)選用合適的方法進(jìn)行表達(dá)。長此以往，學(xué)生的表達(dá)能力會(huì)不斷提升，同時(shí)也促進(jìn)學(xué)生思維能力的提升。

提升和培養(yǎng)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力是一項(xiàng)長期的任務(wù)，不是一朝一夕就能完成的。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，教師要通過各種形式指導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，教給學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法，從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中挖掘有用的信息，不斷探尋實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中所隱含的內(nèi)在規(guī)律，為運(yùn)用數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋、說明提供充分的準(zhǔn)備。

（江蘇省徐州市銅山區(qū)大彭實(shí)驗(yàn)小學(xué) 221150）