如何處理學(xué)生探究活動后的數(shù)據(jù)

浙江諸暨榮懷學(xué)校小學(xué)部（311800） 趙偉秀

新課程標(biāo)準(zhǔn)指出：“科學(xué)學(xué)習(xí)要以探究為核心?！倍茖W(xué)探究的分目標(biāo)中有一條：“能在已有知識、經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)有信息的基礎(chǔ)上，通過簡單的思維加工，作出自己的解釋或結(jié)論?！币龑?dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析進(jìn)而得出結(jié)論，是我們在科學(xué)探究活動中常用的方式?？墒?，在平時的課堂教學(xué)中，大多數(shù)教師對待實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的矛盾處時，或視而不見，或一筆帶過，不能進(jìn)行科學(xué)的、有效的分析與指導(dǎo)。因此，筆者就數(shù)據(jù)處理的現(xiàn)狀及處理的策略方面提出自己的一些看法和做法。

現(xiàn)象一：這是一張研究“紙的形狀與抗彎曲能力”實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總單，我們來看看匯總后師生之間的交流。

形狀小組 一LW口UO 1 0 3 6 2 0 36 37 3 0 5 13 49 4 0 3 5 31 45 5 0 6 5 39 6 0 20 5 35 7 0 2 39 14 8 0 4 3

師：你們有什么發(fā)現(xiàn)？

生1：“一”型最弱，“W”型最強(qiáng)。

生2：改變形狀后的紙的抗彎曲能力也會改變。

生3：不同形狀的紙可以承受不同的力。

師：以上數(shù)據(jù)可以看出，改變了材料的形狀，它的抗彎曲能力也會改變。不同的形狀，它的抗彎曲能力不同。

反思：這位教師把每個小組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計在一張表格中，“輕而易舉”地得出了結(jié)論：“一”型紙的抗彎曲能力最弱；改變了物體的形狀，它的抗彎曲能力也會改變。這正是這堂課要得出的科學(xué)概念，表面看起來，課堂任務(wù)完成了，教學(xué)目標(biāo)達(dá)成了，所以教師對個別數(shù)據(jù)視而不見：同樣是“W”型紙，為什么有的小組能放20個墊圈，有的小組卻只能放2個？同樣是“口”型紙，為什么有的小組可以放36個墊圈，有的小組卻只能放3個？小組間有這么大的差異，而這位教師竟能視而不見。

現(xiàn)象二：一位教師在執(zhí)教“我們的小纜車”時，匯報用最少的墊圈讓小車動起來的實(shí)驗(yàn)記錄后的交流如下。

小 組 墊圈數(shù)1 2 2 2 3 2 4 2 5 3 6 2 7 5→4

師：你們是怎么測得最少的墊圈個數(shù)的？

生：先放一個，再放一個。

師：第7小組的同學(xué)們，你們本來寫的是5個，后來怎么變成了4個了？

生：我們一開始放了5個，小車能動起來，我們以為是5個，后來減少了一個試試，發(fā)現(xiàn)小車也能動起來，所以就寫了4個。

師：那么3個行不行？

生：不行。

師：第5小組寫的是3個，你們是怎么做的？

生：放兩個墊圈的車動了一下，然后不動了，又加了一個。

師：對，所以說要有一定的重力，小車才能動起來。

反思：從5個墊圈到4個墊圈，雖然只相差了一個墊圈，但這位教師沒有視而不見，而是認(rèn)真詢問學(xué)生改變數(shù)字的原因，大部分小組測得的墊圈數(shù)是2個，有一個小組是3個，教師也沒有視而不見，而是問問他們是怎么做的。影響小車動起來的因素是很多的，如組與組之間桌子的光滑程度，因此墊圈的個數(shù)不同也是很正常的。但正是這位教師注意了這些我們看起來很平常的數(shù)據(jù)差異，并追尋了原因，使得學(xué)生的探究能力得到進(jìn)一步的提升。

兩位教師對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)矛盾處不同的處理方式，讓我想起了杭州的李家緒老師在設(shè)計“比較水的多少”時曾說過的一句話：“教學(xué)目標(biāo)的不同，是因?yàn)榻處煂滩牡牟煌斫庖约皩W(xué)生發(fā)展定位的不同而引起的?！痹O(shè)置了不同的教學(xué)目標(biāo)，就勢必在教學(xué)活動的安排上有所不同，不同的教學(xué)活動會產(chǎn)生不一樣的教學(xué)效果，不一樣的教學(xué)效果就可能影響學(xué)生向不同的方向發(fā)展。所以，我想兩位教師之所以對數(shù)據(jù)的處理方式截然不同，也是因?yàn)榻處煂?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的期望不同，而不同的教學(xué)期望折射出來的是教師本身的教學(xué)理念不同。分析我們的探究活動和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，從得出的結(jié)論來看，教師的教學(xué)期望一般分成以下兩大類。

類型記錄數(shù)據(jù)的目的教師的期望典型的案例學(xué)生記錄的數(shù)據(jù)是否影響結(jié)論的得出教師的處理方式第一類得出結(jié)論每組或每次的數(shù)據(jù)一樣1．?dāng)[的次數(shù)跟擺錘重量的關(guān)系2．測量衣服外面跟衣服里面的溫度數(shù)據(jù)不同，尤其是同一個組幾次測量數(shù)據(jù)不同影響認(rèn)真處理，從多角度、多層面去尋求原因第二類得出結(jié)論無所謂，不同組得出的數(shù)據(jù)總會有所不同1．紙的形狀與抗彎曲能力2．不同坡度的斜面的省力情況數(shù)據(jù)也不同不影響一筆帶過、視而不見

很明顯，當(dāng)教師的期望與學(xué)生的實(shí)踐數(shù)據(jù)有出入時，教師就會去重視這些數(shù)據(jù)，從多角度去分析原因，而當(dāng)數(shù)據(jù)的出入與得出結(jié)論無關(guān)時，教師就會一筆帶過或視而不見。那么在實(shí)際的教學(xué)中，我們應(yīng)該怎樣來面對、處理數(shù)據(jù)呢？筆者認(rèn)為要從以下幾點(diǎn)做起。

一、樹立正確的理念——數(shù)據(jù)不能只為“結(jié)論”服務(wù)

雖然說很多科學(xué)結(jié)論的獲得要靠數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)是強(qiáng)有力的證據(jù)，可數(shù)據(jù)不能只為結(jié)論服務(wù)，如上面提到的現(xiàn)象一，通過對每個組橫向數(shù)字的比較，是可以“輕而易舉”地獲得結(jié)論，但是我們再仔細(xì)看看組與組之間的數(shù)據(jù)：同樣是“W”型紙，有點(diǎn)小組只放了2個墊圈，而有的小組放了13個、20個；同樣是“口”型紙，有的小組放了3個墊圈，有的小組卻放了36個。為什么小組之間會有那么大的差距呢？教師不妨讓學(xué)生自己來討論一些可能的原因，然后再對原因進(jìn)行驗(yàn)證。實(shí)際上，我也上過這一課，自己也做過這個實(shí)驗(yàn)?！翱凇毙图埛€(wěn)定性差，當(dāng)墊圈放上去后，很容易往左或右傾斜，但不是真正意義上的承受不了，而學(xué)生的標(biāo)準(zhǔn)是只要紙到地面上了，就認(rèn)為承受不住了。對于“O”型紙也是，因?yàn)樗旧碜约阂獫L動，墊圈很難固定在上面，操作起來就更難。這些都會影響到實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)，但有些教師卻因?yàn)榈贸隽私Y(jié)論，就對特別數(shù)據(jù)視而不見，這樣的處理方式怎談科學(xué)？得出的結(jié)論又怎能科學(xué)？因此，我們必須要正視特殊數(shù)據(jù)，引導(dǎo)學(xué)生從多方面、多角度去尋找原因。

二、刨根究底——多方面尋找原因

小組與小組之間的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有差距，原因是多方面的，我們不妨從以下幾個方面來尋找原因。

1．審視實(shí)驗(yàn)器材的合理性和科學(xué)性

實(shí)驗(yàn)器材是否合理、科學(xué)，是實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵。實(shí)驗(yàn)器材本身不科學(xué)，得出的結(jié)論怎么會科學(xué)呢？例如，在探究“磁鐵的性質(zhì)”這一課時，懸掛的小磁針轉(zhuǎn)了幾圈停下來后，總是N極朝南，S極朝北，這與實(shí)際結(jié)論完全相反。究其原因，是小磁針長時間跟大磁鐵放在一起，被磁化了，N極已不再是N極了。因此，在實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)生錯誤時，首先應(yīng)該檢查一下實(shí)驗(yàn)器材，如電池是否有電；小電珠、電線是否完好；等等。

2．審視實(shí)驗(yàn)操作的科學(xué)性

（1）相關(guān)變量的控制。五、六年級有很多探究實(shí)驗(yàn)都必須確定在一個變量的前提下進(jìn)行，否則得出的結(jié)論肯定是不科學(xué)的。例如，在探究“擺的次數(shù)跟擺錘的關(guān)系”時，就要嚴(yán)格控制擺繩的長度和擺的角度，否則得出的數(shù)據(jù)肯定不同。再如，在探究“摩擦力與運(yùn)動物體重量的關(guān)系”時，也要保證在同一個接觸面上進(jìn)行，不然接觸面的光滑程度不同，就會大大影響實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)。

（2）實(shí)驗(yàn)順序的控制。實(shí)驗(yàn)的順序也是不容忽視的，先做什么，再做什么或者先放什么，再放什么，有些實(shí)驗(yàn)都有講究。順序錯了，有些現(xiàn)象就難以觀察到，甚至?xí)霈F(xiàn)完全不同的現(xiàn)象，例如，在探究“水和酒精的混合”實(shí)驗(yàn)中，先倒酒精再倒水和先倒水再倒酒精，觀察到的現(xiàn)象完全不同：前者是溶解在一起，而后者是分層的。

當(dāng)然，除了以上幾點(diǎn)之外，實(shí)驗(yàn)的次數(shù)、環(huán)境的影響都可以影響實(shí)驗(yàn)的精確性。學(xué)生受到年齡、知識水平、經(jīng)驗(yàn)的限制，誤差不僅存在而且肯定不小。再者，實(shí)驗(yàn)室有沒有風(fēng)、濕度大不大、溫度高不高等也會影響實(shí)驗(yàn)，而不同的人因?yàn)椴僮魇謩莸牟煌?xì)小的問題也會影響實(shí)驗(yàn)的精確性。即使是成年人，一次測量恐怕也很難測得十分準(zhǔn)確。因此，必須讓學(xué)生重復(fù)做實(shí)驗(yàn)來減少誤差。

3．審視數(shù)據(jù)處理的科學(xué)性

不管在實(shí)驗(yàn)過程中怎樣謹(jǐn)小慎微，是實(shí)驗(yàn)就肯定有誤差，所以最后的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)要保持完全的一致是不可能的，也是不現(xiàn)實(shí)的。那么，對于這種無法避免的數(shù)據(jù)上的不一致，我們又怎么處理呢？

（1）同一組多次實(shí)驗(yàn)，求平均值。當(dāng)數(shù)據(jù)差異不是很大時，求平均值是一種很好的處理方式，但必須注意的是，最好是同一組多次實(shí)驗(yàn)后，再求平均值，而不是組與組之間求平均值。我們來看看下面的兩個表格。

探究“擺的次數(shù)與擺角的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

探究“心跳數(shù)與脈搏數(shù)的關(guān)系時”的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

很明顯，這兩個表格都是用平均值來說明問題，前一個表格是每個組在多次實(shí)驗(yàn)后得到的平均值，而后一個表格是組與組之間的平均值，雖然最后從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，兩個表格似乎都能夠得出科學(xué)的結(jié)論，但再仔細(xì)看看“心跳數(shù)與脈搏數(shù)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，第1組和第4組的心跳數(shù)和脈搏數(shù)相差這么多。面對差異較大的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，難道我們能視而不見，僅因?yàn)樽詈蟮钠骄迪嗤贸鲂奶鴶?shù)和脈搏數(shù)相同的結(jié)論？科學(xué)性何在？這樣的數(shù)據(jù)又有什么意義？學(xué)生能心服口服嗎？還不如教師直接告訴學(xué)生心跳數(shù)與脈搏數(shù)的關(guān)系。因此，求平均值最好是同一組在多次實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行。

（2）讓學(xué)生正視誤差，承認(rèn)誤差，并學(xué)會分析誤差、解釋誤差。如果學(xué)生在多次實(shí)驗(yàn)取平均值后，還會出現(xiàn)數(shù)據(jù)不統(tǒng)一的現(xiàn)象，這也沒關(guān)系，我們應(yīng)讓學(xué)生知道：即使我們想得很周到，實(shí)驗(yàn)過程也很謹(jǐn)慎，但還會有誤差。有實(shí)驗(yàn)就會有誤差，科學(xué)家也是如此，他們在探究時，也不是通過一次、兩次實(shí)驗(yàn)就能得出結(jié)論的，他們做了幾百次、上萬次實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過幾年、幾十年的努力才找到規(guī)律或獲取結(jié)果。我們要做的就是如何縮小誤差、分析誤差。例如，在探究“擺的次數(shù)與擺錘的關(guān)系”時，通過三次實(shí)驗(yàn)，得到了以下數(shù)據(jù)。

擺錘重量 第一次 第二次 第三次 平 均原來重量 14 14 15 14．33兩倍重量 13 13 14 13．33三倍重量 14 14 14 14

我們可以看到，在三次實(shí)驗(yàn)求平均值后，得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)還是不一樣的。那么是不是就不能得出結(jié)論了呢？非也！教師要引導(dǎo)學(xué)生分析數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)：“仔細(xì)觀察數(shù)據(jù)，對橫向數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，你有什么發(fā)現(xiàn)？對縱向數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，你又有什么發(fā)現(xiàn)？哪幾次的數(shù)據(jù)是一樣的？數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)之間差別大嗎？如果再繼續(xù)做實(shí)驗(yàn)的話，你估計會得到怎樣的數(shù)據(jù)？”這樣引導(dǎo)學(xué)生思考、討論、各抒己見，可讓學(xué)生正視誤差，逐漸增強(qiáng)學(xué)生分析數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)的能力。

章鼎兒老師在“小學(xué)科學(xué)課堂實(shí)施問題”講座中指出：“活動后是場重頭戲。”也就是說，要對信息進(jìn)行對比、甄別、整理、加工，因?yàn)榉治龊吞幚頂?shù)據(jù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)比得出一個結(jié)論來得重要。教師要在數(shù)據(jù)處理中，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的精神、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、分析數(shù)據(jù)的能力和思維能力。