小學(xué)科學(xué)課堂培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)運(yùn)用能力的實(shí)踐研究

黃俊彬

數(shù)據(jù)作為探究實(shí)驗(yàn)中常見的記錄手段，可以清晰準(zhǔn)確地對(duì)事物、現(xiàn)象進(jìn)行定性、定量的分析，有著其他方法不可替代的作用。通過(guò)隨機(jī)訪談、問(wèn)卷調(diào)查和隨堂聽課，我們發(fā)現(xiàn)不少學(xué)生在科學(xué)探究活動(dòng)中，數(shù)據(jù)收集誤差大、分析不具體、整理不規(guī)范的現(xiàn)象，直接影響運(yùn)用數(shù)據(jù)解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的客觀性和真實(shí)性。為此，我們結(jié)合小學(xué)科學(xué)課程的特點(diǎn)和學(xué)生的認(rèn)知水平，深入開展《小學(xué)科學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)運(yùn)用能力的實(shí)踐研究》課題研究，從理論和實(shí)踐層面探索培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)運(yùn)用能力的方法與途徑，在提高學(xué)生數(shù)據(jù)收集、整理和分析能力的基礎(chǔ)上，發(fā)展學(xué)生的數(shù)據(jù)匯總、分類、甄別能力，真正讓學(xué)生學(xué)會(huì)“用數(shù)據(jù)說(shuō)話”。

一、全面、客觀地匯總實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)運(yùn)用能力，首先要讓學(xué)生學(xué)會(huì)如何科學(xué)地匯總實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，這對(duì)后續(xù)的探究至關(guān)重要。數(shù)據(jù)的收集、匯總包括兩個(gè)方面：一是所搜集的數(shù)據(jù)是否客觀真實(shí)，是否經(jīng)得起質(zhì)疑驗(yàn)證；二是所匯總的數(shù)據(jù)是否全面，有無(wú)存在誤差現(xiàn)象。如《測(cè)量擺的快慢》一課，要求每個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)重復(fù)多次，如果將每個(gè)小組每一個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都收集起來(lái)，數(shù)據(jù)變得紛繁復(fù)雜，眼花繚亂。因此，數(shù)據(jù)運(yùn)用的第一步就是數(shù)據(jù)匯總：讓學(xué)生計(jì)算出同一個(gè)實(shí)驗(yàn)多次數(shù)據(jù)的平均數(shù)，再將全班每個(gè)小組的平均數(shù)進(jìn)行匯總。這樣不僅讓數(shù)據(jù)清晰明了，更具代表性，而且讓學(xué)生掌握了一個(gè)常用的處理數(shù)據(jù)方法：計(jì)算平均數(shù)。

二、直觀、形象地分類實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

在科學(xué)探究的尋求證據(jù)，得出結(jié)論階段，我們應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生盡可能借助形象有序的符號(hào)或圖表，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分類整理，以便分析數(shù)據(jù)，找到規(guī)律。《測(cè)量擺的快慢》一課的實(shí)驗(yàn)次數(shù)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)眾多，操作難度較大，幾乎每個(gè)班都會(huì)出現(xiàn)“異?！睌?shù)據(jù)。在多次教學(xué)實(shí)踐后，筆者總結(jié)了“圖標(biāo)分類法”，先讓學(xué)生觀察數(shù)據(jù)，并根據(jù)學(xué)生的回答在表格旁做不同的記號(hào)，如表1中“□”標(biāo)識(shí)的數(shù)據(jù)說(shuō)明擺繩越長(zhǎng)，擺的速度越快的規(guī)律；“△”標(biāo)識(shí)的數(shù)據(jù)說(shuō)明擺繩越長(zhǎng)，擺的速度越慢的規(guī)律，這樣的數(shù)據(jù)分類方式既形象直觀，又條理清晰。

表1：改變擺繩長(zhǎng)度的實(shí)驗(yàn)（平均值單位：秒）

三、辯證、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)卣鐒e實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

面對(duì)著反映截然不同規(guī)律的幾組數(shù)據(jù)，學(xué)生們的腦海里打了一個(gè)大大的問(wèn)號(hào)。這是個(gè)絕好的教育契機(jī)，能教育學(xué)生一絲不茍地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

1.重新計(jì)算平均數(shù)

請(qǐng)出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)的小組將原始數(shù)據(jù)展示出來(lái)，重新計(jì)算平均數(shù)。事實(shí)證明，很多錯(cuò)誤數(shù)據(jù)就是因?yàn)閷W(xué)生認(rèn)為做完實(shí)驗(yàn)大功告成，忽視計(jì)算，計(jì)算馬虎造成的。

2.檢查實(shí)驗(yàn)變量的控制

對(duì)一些出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)的小組，教師應(yīng)提示學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中是否控制好各種變量，比如怎樣改變擺繩的長(zhǎng)度？怎樣保持?jǐn)[錘重量、擺動(dòng)幅度不變？通過(guò)檢測(cè)，往往會(huì)發(fā)現(xiàn)到操作失誤的細(xì)節(jié)，比如測(cè)量了繩子長(zhǎng)度后才系上擺錘，實(shí)際上繩子長(zhǎng)度減少了?；蛘唛_始實(shí)驗(yàn)時(shí)擺錘拉得太高，擺幅沒(méi)有控制好等等。學(xué)生在檢查變量控制中深刻體會(huì)到規(guī)范操作實(shí)驗(yàn)的重要性。

3.再次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

重做實(shí)驗(yàn)時(shí)一定要有教師或其他學(xué)生在一旁仔細(xì)觀察，及時(shí)找出錯(cuò)誤的真正原因。有一個(gè)小組上一節(jié)課沒(méi)做完實(shí)驗(yàn)，下一節(jié)課繼續(xù)做該實(shí)驗(yàn)時(shí)，換了另一根繩子，結(jié)果出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)。

值得一提的是，“甄別數(shù)據(jù)”對(duì)科學(xué)學(xué)習(xí)很重要，因?yàn)橹挥姓_的數(shù)據(jù)才能得出正確的結(jié)論，這一過(guò)程也再一次回顧了實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生真正“理解科學(xué)”。

四、科學(xué)、合理地尋找規(guī)律

從紛繁復(fù)雜的數(shù)據(jù)中尋找正確的規(guī)律，不是一件容易的事情。例如，有學(xué)生根據(jù)表2就肯定地得出了三個(gè)規(guī)律：1.擺錘的重量不影響擺的速度（“□”標(biāo)識(shí)）；2.擺錘重量越大，擺的速度越慢（“△”標(biāo)識(shí)）；3.擺錘重量增大，擺的速度越快（其余數(shù)據(jù)說(shuō)明）。

表2：改變擺錘重量的實(shí)驗(yàn)（平均值單位：秒）

單純從數(shù)據(jù)上看，學(xué)生的分析是有一定道理的。如何糾正學(xué)生的偏差呢？與其牽強(qiáng)附會(huì)地解釋，不如讓學(xué)生自己感悟。于是筆者將表1與表2放在一起，請(qǐng)學(xué)生進(jìn)行比較：“兩組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)之間有什么區(qū)別？”學(xué)生立刻發(fā)現(xiàn)原來(lái)繩長(zhǎng)與兩倍擺繩的時(shí)間差別很大，而一個(gè)擺錘與兩個(gè)擺錘的時(shí)間差別不大。這時(shí)，教師再讓學(xué)生看著電子表，親自感受一下3秒（繩長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)最小的差別）和0.30秒時(shí)間的差別。學(xué)生馬上領(lǐng)悟到擺錘重量雖然增加了一倍，可對(duì)擺的快慢影響卻微乎其微。所以，擺的快慢與擺錘重量無(wú)關(guān)。

那么這些微小的差別又是怎樣產(chǎn)生的呢？這個(gè)問(wèn)題一提出，幾乎每個(gè)班的學(xué)生都能找出“計(jì)時(shí)不準(zhǔn)確”“計(jì)數(shù)不合理”等原因，并且主動(dòng)強(qiáng)調(diào)操作一定要規(guī)范，實(shí)驗(yàn)一定要細(xì)致。這是，教師適當(dāng)引入“誤差”概念，幫助學(xué)生理解誤差是實(shí)驗(yàn)中無(wú)法完全避免的現(xiàn)象，分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)一定要分清楚“真正的差別”和“誤差”?？梢姡瑢ふ乙?guī)律時(shí)要用數(shù)據(jù)說(shuō)話，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)的敏感性，以事實(shí)數(shù)據(jù)來(lái)證明規(guī)律。

科學(xué)是用證據(jù)說(shuō)話的，數(shù)據(jù)運(yùn)用能力的高低決定著證據(jù)的合理性和真實(shí)性。隨著課題研究的深入，我們注重啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用匯總、分類、甄別、表述等數(shù)據(jù)處理方式，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系與蘊(yùn)含的規(guī)律，尋找合理的數(shù)據(jù)證明自己的觀點(diǎn)，自覺(jué)運(yùn)用數(shù)據(jù)解釋相關(guān)的問(wèn)題或現(xiàn)象，促使學(xué)生的數(shù)據(jù)運(yùn)用能力得到有效提升。

【作者單位：廣州市花都區(qū)獅嶺鎮(zhèn)振興第一小學(xué) 廣東】