小學(xué)科學(xué)數(shù)據(jù)處理類實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐研究

舒俊波

數(shù)據(jù)處理類實(shí)驗(yàn)是小學(xué)科學(xué)探究的常態(tài)模式。數(shù)據(jù)是實(shí)驗(yàn)、測(cè)量、觀察、調(diào)查結(jié)果的呈現(xiàn)，蘊(yùn)含著研究對(duì)象的內(nèi)在規(guī)律。通過整理和分析數(shù)據(jù)，我們可以揭示規(guī)律，形成結(jié)論，建構(gòu)概念。因此，數(shù)據(jù)處理類實(shí)驗(yàn)是指利用探究活動(dòng)獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)揭示事物規(guī)律，推導(dǎo)探究結(jié)論，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)假設(shè)，其在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中極為普遍。獲取、呈現(xiàn)、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，是小學(xué)科學(xué)探究的重要過程，其主要的探究活動(dòng)形式是利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)揭示規(guī)律，在學(xué)生數(shù)據(jù)意識(shí)提高的基礎(chǔ)上培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)證意識(shí)，這一切都需要有數(shù)據(jù)處理類實(shí)驗(yàn)的教學(xué)情境?！跋鹌つ嘣谒械某粮　?一課的核心活動(dòng)是測(cè)量橡皮泥實(shí)心團(tuán)沉浮時(shí)的排開水量。通過對(duì)三種狀態(tài)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，從而得出橡皮泥上浮時(shí)排開水量大，橡皮泥下沉?xí)r排開水量少，進(jìn)而討論排開水量和物體沉浮之間的關(guān)系。本文以此課內(nèi)容為例，探討學(xué)生在做數(shù)據(jù)處理類實(shí)驗(yàn)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取與分析時(shí)常常會(huì)出現(xiàn)的問題，提出一些可行性的基本教學(xué)策略。

一、數(shù)據(jù)處理類實(shí)驗(yàn)存在的問題

小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取和分析看似水到渠成，其實(shí)內(nèi)有玄機(jī)。學(xué)生在科學(xué)探究活動(dòng)中獲取數(shù)據(jù)時(shí)常會(huì)出現(xiàn)紕漏，難以得出結(jié)論，或得出錯(cuò)誤的結(jié)論，這會(huì)阻礙探究活動(dòng)的有序進(jìn)行。

1.數(shù)據(jù)無理

在初次小組分組教學(xué)時(shí)，教師會(huì)發(fā)現(xiàn)部分小組測(cè)得的數(shù)據(jù)不符合常理，可能會(huì)發(fā)現(xiàn)第二小組測(cè)得的上浮狀態(tài)數(shù)據(jù)相同，但下沉狀態(tài)數(shù)據(jù)顯著大于上浮狀態(tài)，第五小組測(cè)得的數(shù)據(jù)呈遞減規(guī)律，第六小組所有的數(shù)據(jù)相同。我們會(huì)發(fā)現(xiàn)這些數(shù)據(jù)違背物體沉浮的自然規(guī)律，如采用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，無法得出正確結(jié)論，探究活動(dòng)也會(huì)戛然而止。

2.數(shù)據(jù)偏差

數(shù)據(jù)偏差往往會(huì)干擾學(xué)生思維，這會(huì)給分析帶來困難。在課堂教學(xué)過程中，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)有些小組測(cè)得的數(shù)據(jù)基本上能夠反映沉浮規(guī)律，但由于小學(xué)生的思維更為直觀，要讓他們理解誤差，尋找數(shù)據(jù)蘊(yùn)含的規(guī)律，就顯得更為困難。數(shù)據(jù)有所偏差，學(xué)生在分析時(shí)，就容易把注意力放在偏差上，利用偏差數(shù)據(jù)得出的結(jié)論，就會(huì)顯得牽強(qiáng)，不夠有說服力。

3.呈現(xiàn)繁亂

數(shù)據(jù)蘊(yùn)含著研究對(duì)象的內(nèi)在規(guī)律，排列無序，就很難得到內(nèi)在規(guī)律。對(duì)認(rèn)知發(fā)展處于形式運(yùn)算階段的小學(xué)生來說，用數(shù)據(jù)分析揭示規(guī)律本身就存有困難。數(shù)據(jù)無序，容易導(dǎo)致學(xué)生思維停頓，陷入茫然之中。面對(duì)大體一致的數(shù)據(jù)，弄明白都存在一定的難度，更談不上進(jìn)行分析。這會(huì)導(dǎo)致學(xué)生不知從何下手，雖然會(huì)進(jìn)行多次嘗試，但效果可能均不佳，結(jié)果只能草率了事。

4.規(guī)律難尋

在課堂上，我們會(huì)嘗試讓學(xué)生聚焦一組數(shù)據(jù)自行進(jìn)行分析，從而得出簡(jiǎn)單的結(jié)論，但要想讓學(xué)生進(jìn)一步地挖掘數(shù)據(jù)中的規(guī)律，就顯得更為困難。雖然有教師的多次“點(diǎn)撥”，但依舊困難重重，最后費(fèi)盡“千辛萬苦”得出的數(shù)據(jù)，也沒有發(fā)揮其應(yīng)有的功能。

二、數(shù)據(jù)處理類實(shí)驗(yàn)問題歸因分析

1.探究目標(biāo)不清晰

“汝果欲學(xué)詩(shī)，功夫在詩(shī)外?！痹谔骄繒r(shí)出現(xiàn)失誤，自然就無法獲得真實(shí)數(shù)據(jù)。在測(cè)量橡皮泥排開水量的活動(dòng)中，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)有的小組會(huì)把橡皮泥一分為四，每次試驗(yàn)橡皮泥大小不同;也有小組當(dāng)橡皮泥浮起時(shí)，會(huì)往中間添加橡皮、筆套等小物件，再測(cè)量其排開的水量;還有的小組壓的橡皮泥過寬，卡在燒杯的內(nèi)壁上，無法判定其沉浮狀態(tài)。這些都是因?yàn)閷W(xué)生對(duì)探究目標(biāo)了解得不夠清晰，所以無法測(cè)得準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，無法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2.實(shí)驗(yàn)操作不當(dāng)

小學(xué)生處于具體運(yùn)算向抽象運(yùn)算的轉(zhuǎn)變階段，容易忽視細(xì)節(jié)，在把橡皮泥浸入水中后取出，難免會(huì)帶出一些水，使原有的水量已經(jīng)發(fā)生變化。如此一來，所有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都會(huì)偏小，且會(huì)越來越小，如果在教學(xué)中沒有強(qiáng)調(diào)這一環(huán)節(jié)，就容易導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)偏差，無法得出正確結(jié)論。此外，不恰當(dāng)?shù)牟牧弦矔?huì)讓實(shí)驗(yàn)誤入歧途，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，得出錯(cuò)誤的結(jié)論。例如，采用實(shí)驗(yàn)室燒杯（250毫升）進(jìn)行測(cè)試，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)這一燒杯的最小刻度為25毫升，但橡皮泥沉浮狀態(tài)排開水量的差距往往低于25毫升，使得學(xué)生只能用“估”的方法獲取數(shù)據(jù)，自然也就不夠準(zhǔn)確。

3.關(guān)注線索過多

小學(xué)五年級(jí)學(xué)生的抽象思維能力正處于起步階段，過多關(guān)注線索會(huì)影響他們思維的發(fā)展。教材中記錄了5種數(shù)據(jù)，希望學(xué)生能夠通過數(shù)據(jù)分析得出“實(shí)心排開水量最少、空心下沉排開水量略大、上浮排開水量最大”的結(jié)論，進(jìn)而得出“橡皮泥排開水量越大，越容易上浮”。此外，教材中也希望學(xué)生比較上浮橡皮泥的3種不同狀態(tài)，從而得出“橡皮泥上浮時(shí)，排開的水量相同”這一結(jié)論。這么多的線索，即使是成年人都需要一一理順，何況是小學(xué)生呢？

4.數(shù)據(jù)分析不力

掌握數(shù)據(jù)分析的方法，是得出探究結(jié)論的重要因素，但是讓小學(xué)生從抽象數(shù)據(jù)中獲取結(jié)論存在不小的難度，需要不同組、不同行數(shù)據(jù)之間的比較，從而得出橡皮泥沉浮狀態(tài)排開水量不同，或者橡皮泥上浮時(shí)排開水量不變。數(shù)據(jù)分析的過程是比較復(fù)雜的，學(xué)生若不會(huì)看數(shù)據(jù)、比較數(shù)據(jù)，在發(fā)現(xiàn)規(guī)律、得出結(jié)論方面就會(huì)遇到不小的困難。此外，還有時(shí)間問題。教學(xué)過程中，需要在課堂上提出問題，討論方法，實(shí)驗(yàn)操作，收集數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，使得時(shí)間很緊張，最后只能匆匆忙忙地寫出結(jié)論。

三、數(shù)據(jù)處理類實(shí)驗(yàn)的基本教學(xué)策略

在教學(xué)“橡皮泥在水中的沉浮”時(shí)，教師要對(duì)遇到的問題進(jìn)行反思和分析，從而改進(jìn)課堂教學(xué)，提高課堂教學(xué)效果。

1.明確過程—求簡(jiǎn)

學(xué)生是否明確了解探究的過程和方法，這是獲得準(zhǔn)確數(shù)據(jù)的關(guān)鍵。他們?cè)矫鞔_地了解探究目的，其獲得數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)的過程就會(huì)越簡(jiǎn)單。

第一，強(qiáng)化問題。問題是探究的起點(diǎn)，強(qiáng)化問題可以激發(fā)學(xué)生明確方法。教師設(shè)置情境，讓學(xué)生快速聚焦問題，引發(fā)思考，進(jìn)而明確問題，推進(jìn)探究。教師可以在上課之初就呈現(xiàn)出透明玻璃杯，把橡皮泥放入水中，讓學(xué)生清楚地觀察到水位的上升。然后，把橡皮泥做成船形，再放入水中，再一次讓學(xué)生觀察水位上升。之后，直接拋出本課核心問題：對(duì)比兩種情況，哪一次排開的水量更多。這就讓研究問題得以強(qiáng)化，基本上也確定了本節(jié)課的探究流程。此外，教師還可以在隨后的探究活動(dòng)中，把橡皮泥切開測(cè)試，或把其他物體放入進(jìn)行觀察。

第二，簡(jiǎn)化環(huán)節(jié)。整合環(huán)節(jié)，讓活動(dòng)變得精致，既節(jié)省時(shí)間，又提高課堂效率。40分鐘的課堂時(shí)間，承載內(nèi)容較多，要想讓學(xué)生有充足地獲取與分析數(shù)據(jù)的時(shí)間，必須簡(jiǎn)化環(huán)節(jié)。在改進(jìn)教學(xué)中，教師可以把教材中“觀察橡皮泥沉浮”和“讓橡皮泥浮在水上”這兩個(gè)環(huán)節(jié)合并，以一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)引入課堂，讓學(xué)生猜橡皮泥在水中是沉是浮，然后觀察橡皮泥沉入水中的水位變化，從而引出探究問題，時(shí)間控制在5分鐘，并將猜測(cè)和討論實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)時(shí)間控制在8分鐘，探究活動(dòng)用時(shí)12分鐘，最后進(jìn)行數(shù)據(jù)觀測(cè)和分析的時(shí)間大約為15分鐘。這樣，在時(shí)間上有了保證，才有可能更好地鍛煉學(xué)生的數(shù)據(jù)分析能力。

第三，演化過程。在探究活動(dòng)展開前，教師可以讓學(xué)生嘗試演示或述說這一探究過程，對(duì)他們明確探究方法大有裨益，能使學(xué)生的想法外顯化，而且教師也不需要過多講述注意事項(xiàng)。例如，教師可以讓學(xué)生思考如何測(cè)量橡皮泥浸入水中排開的水量，學(xué)生就會(huì)出現(xiàn)不同的想法，或是說將橡皮泥放入水中后觀察水位上升情況，或是說要知道之前水位情況才會(huì)了解上升情況。通過演示，發(fā)現(xiàn)學(xué)生的認(rèn)知差距，及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)充和豐富，避免他們?cè)谔骄炕顒?dòng)中出現(xiàn)疏漏，防患于未然。

2.關(guān)注細(xì)節(jié)—求精

細(xì)節(jié)決定成敗。探究活動(dòng)的細(xì)節(jié)決定這一實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確，也會(huì)影響探究規(guī)律的發(fā)現(xiàn)。教師可以在下列方面進(jìn)行改進(jìn)。

第一，改進(jìn)教具。工欲善其事，必先利其器。合適的教具可以幫助學(xué)生更有效地關(guān)注細(xì)節(jié)。本次實(shí)驗(yàn)采用實(shí)驗(yàn)室燒杯（250毫升）進(jìn)行測(cè)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)不能準(zhǔn)確測(cè)得數(shù)據(jù)。在改用量筒進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，又會(huì)發(fā)現(xiàn)量筒口徑比較小，而橡皮泥又比較大，則容易卡住筒壁。通過不斷的嘗試發(fā)現(xiàn)，我們可以對(duì)燒杯刻度進(jìn)行改良，自制刻度表，使500毫升的大燒杯能精確到兩毫升，這樣我們就能夠觀察到細(xì)微的變化，提高實(shí)驗(yàn)的精度。

第二，精選材料。我們?cè)谧鰧?shí)驗(yàn)時(shí)可以采用帶顏色的油性橡皮泥，通過杯壁清楚地看到橡皮泥在水中的狀態(tài)。此外，也要對(duì)橡皮泥的大小做出嚴(yán)格設(shè)定，其上浮和下沉?xí)r排開的水量就會(huì)有顯著差異，同時(shí)不會(huì)卡在杯壁。之后，為學(xué)生準(zhǔn)備一小杯水，隨時(shí)調(diào)整大燒杯中的水位，并提醒學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，將每次實(shí)驗(yàn)前的水位嚴(yán)格控制在500毫升。由于材料比較完備，學(xué)生的探究過程會(huì)更為順利，數(shù)據(jù)獲取也更為準(zhǔn)確。

第三，巧用演示。潤(rùn)物細(xì)無聲。合適的演示可以潛移默化地影響學(xué)生，引導(dǎo)他們關(guān)注細(xì)節(jié)，提高數(shù)據(jù)獲取的準(zhǔn)確性。在教學(xué)中，教師可以將水放在講臺(tái)高處，演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，小心取放橡皮泥，減少?gòu)谋袔С龅乃俊Ｔ趯W(xué)生進(jìn)行探究活動(dòng)時(shí)，他們也會(huì)按照教師取放橡皮泥的方法，大大地提高實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的精確性。

3.聚焦呈現(xiàn)—求晰

數(shù)據(jù)呈現(xiàn)要簡(jiǎn)潔、合理，這樣學(xué)生在分析數(shù)據(jù)、得出結(jié)論時(shí)就會(huì)比較順利。

第一，改進(jìn)表格。教師可以對(duì)教材中的表格進(jìn)行改進(jìn)，決定其舍棄內(nèi)容，如可以將空心且下沉的部分內(nèi)容去除，便于數(shù)據(jù)的收集和對(duì)比，而且物體的沉浮狀態(tài)也不需要再次重復(fù)。削減相關(guān)環(huán)節(jié)可以讓探究活動(dòng)更加深入，能夠有時(shí)間進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，從而提高數(shù)據(jù)的精確度。仔細(xì)推敲表格，對(duì)其進(jìn)行合理優(yōu)化，不僅便于我們進(jìn)行數(shù)據(jù)填寫和統(tǒng)計(jì)，還能迅速地從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)規(guī)律，得出結(jié)果。

第二，精選數(shù)據(jù)。俗話說，貪多嚼不爛。小學(xué)生的注意力分配還處于快速發(fā)展階段，把所有的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)給學(xué)生，會(huì)干擾他們的思維，效果不佳。教師要對(duì)全班學(xué)生的實(shí)驗(yàn)情況進(jìn)行全面了解，選擇有針對(duì)性的數(shù)據(jù)給予呈現(xiàn)。在匯報(bào)數(shù)據(jù)時(shí)，有意識(shí)地把有針對(duì)性的數(shù)據(jù)排列在一起。輕松突破本課的核心概念，且形成深刻的印象。

第三，前后呼應(yīng)。小學(xué)生的注意持續(xù)性較弱，經(jīng)歷長(zhǎng)時(shí)探究后，其對(duì)探究目的會(huì)有所遺忘，會(huì)造成面對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)無從下手的情況，陷入僵局。教學(xué)中，教師可以先呈現(xiàn)一些數(shù)據(jù)，讓學(xué)生嘗試發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律，在學(xué)生茫然無措時(shí)，要引導(dǎo)他們回顧探究活動(dòng)的目標(biāo)，打開他們的思路，形成數(shù)據(jù)分析的方向，得出結(jié)果。前后呼應(yīng)，不僅會(huì)讓數(shù)據(jù)分析變得輕松，也有助于提高科學(xué)概念的建構(gòu)速度。

第四，醒目標(biāo)示。適當(dāng)?shù)臉?biāo)示是引導(dǎo)學(xué)生“看”數(shù)據(jù)的好方法。標(biāo)示可以吸引學(xué)生的注意力，使規(guī)律變得更為突出。對(duì)處于形象思維向抽象思維過渡的學(xué)生來說，運(yùn)用不同顏色的橫線、圖標(biāo)，或借助電子設(shè)備進(jìn)行展示，可以充分利用學(xué)生的無意注意，讓他們對(duì)數(shù)據(jù)有所側(cè)重與取舍，提升數(shù)據(jù)分析的效率。

4.深入挖掘—求拓

教師應(yīng)該最大限度地發(fā)揮數(shù)據(jù)的作用，并利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)拓展學(xué)生的思維，拓寬他們的認(rèn)知，實(shí)現(xiàn)用數(shù)據(jù)說話，讓他們養(yǎng)成實(shí)證意識(shí)和科學(xué)精神。

第一，及時(shí)追問。學(xué)生的想法有時(shí)很難表達(dá)得很清楚，教師應(yīng)抓住學(xué)生發(fā)言的精髓，進(jìn)行引導(dǎo)和追問，幫助他們發(fā)現(xiàn)問題，形成認(rèn)知。例如，在本課中，有學(xué)生就會(huì)說他發(fā)現(xiàn)各組的實(shí)心團(tuán)排開的水量是一樣的。這時(shí)教師要及時(shí)追問這說明什么問題，并層層引導(dǎo)，讓學(xué)生不斷地發(fā)現(xiàn)問題，歸納探究結(jié)果，最后形成結(jié)論。

第二，窮舉原因。如何讓學(xué)生感受誤差、直面誤差、理解誤差，窮舉原因是一種合適的手段，可以讓學(xué)生更全面地看問題，最終形成科學(xué)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)觀念。通過窮舉原因，學(xué)生會(huì)列舉更多的可能影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的因素，他們的思維嚴(yán)密性和完整性都會(huì)得到很好發(fā)展。

第三，聚焦分析。合理的方法可以快速地發(fā)現(xiàn)規(guī)律，得出結(jié)論。當(dāng)數(shù)據(jù)數(shù)量增加后，學(xué)生往往會(huì)茫然而不知所措。如何教會(huì)學(xué)生合理觀察分析數(shù)據(jù)呢？聚焦是數(shù)據(jù)分析的基本方法。教師可以先要求學(xué)生只關(guān)注一組的數(shù)據(jù)，聚焦比較橡皮泥上浮和下沉?xí)r排開水量的不同，再觀測(cè)其他組是否有相同的規(guī)律。學(xué)生學(xué)會(huì)聚焦后，這一探究活動(dòng)就可以化繁為簡(jiǎn)，變難為易，輕松找到規(guī)律，得出結(jié)論。

第四，關(guān)注異常。對(duì)于異常數(shù)據(jù)，很多教師會(huì)選擇放棄或遺忘，以免帶來“麻煩”。異常數(shù)據(jù)的解釋是驗(yàn)證意識(shí)培養(yǎng)的契機(jī)，不可輕言放棄。合理的解釋可以加深學(xué)生探究意識(shí)的發(fā)展。在課堂巡視時(shí)，教師如果發(fā)現(xiàn)有小組的數(shù)據(jù)與眾不同，或者該數(shù)據(jù)得出的結(jié)論和其他小組的正好相反，要把該小組的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)給學(xué)生，引導(dǎo)他們分析原因，通過分析引發(fā)學(xué)生進(jìn)一步思考，深入挖掘數(shù)據(jù)，真正達(dá)成實(shí)驗(yàn)效果。

數(shù)據(jù)處理類實(shí)驗(yàn)是小學(xué)科學(xué)探究的常態(tài)模式。數(shù)據(jù)是事實(shí)，把數(shù)據(jù)中的信息集中、提煉出來，就可以找到研究對(duì)象的內(nèi)在規(guī)律。分析數(shù)據(jù)可以使數(shù)據(jù)成為信息，幫助人們做出判斷，以便采取適當(dāng)行動(dòng)。任何策略都不能適用于所有的情境，在具體的、不同的新情境中，總會(huì)不斷遇到新的問題。我們要相信，學(xué)生分析與處理數(shù)據(jù)能力的加強(qiáng)，可以有效地促進(jìn)他們的全面發(fā)展和快樂成長(zhǎng)。

（作者單位： 浙江省杭州市周浦小學(xué)）

（責(zé)任編輯：孫建輝）