科學(xué)課堂因“數(shù)據(jù)”而精彩

吳國良

【摘 要】小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)中對探究活動中產(chǎn)生的各項數(shù)據(jù)信息的處理非常重要。作為科學(xué)教師要會挖掘數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含的科學(xué)教育內(nèi)涵，具體可以從“學(xué)會甄別，選對方式——提升數(shù)據(jù)記錄的科學(xué)性”“有序整理，方法得當(dāng)——合理將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為證據(jù)”“多維比較，有機(jī)補(bǔ)充——有效提升數(shù)據(jù)分析能力”等方面入手，提升科學(xué)探究活動中數(shù)據(jù)信息處理的有效性。

【關(guān)鍵詞】數(shù)據(jù)處理 探究活動

作為具有鮮明探究特性的小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)，除了要關(guān)注探究活動的開展過程之外，對活動中生成的各種相關(guān)信息進(jìn)行比對、甄別、整理等分析處理是教學(xué)有效性的保障。這其中，數(shù)據(jù)信息處理更是重中之重。但在實際教學(xué)中，許多學(xué)生對數(shù)據(jù)的處理不夠到位，數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含著的科學(xué)教育內(nèi)涵更是沒有得到很好挖掘。那么，究竟應(yīng)該如何在課堂教學(xué)中提高學(xué)生數(shù)據(jù)處理的能力，從而提升數(shù)據(jù)的價值呢？筆者試提出以下思考。

一、學(xué)會甄別，選對方式——提升數(shù)據(jù)記錄的科學(xué)性

數(shù)據(jù)是最真實的教科書，留下了學(xué)生科學(xué)思維的軌跡，也留下了學(xué)生觀察科學(xué)現(xiàn)象的經(jīng)歷。學(xué)生只有及時、如實、全面地收集記錄實驗現(xiàn)象和實驗數(shù)據(jù)，才能得到可靠的結(jié)論。因此數(shù)據(jù)處理要從仔細(xì)觀察、真實記錄開始。

（一）對前期數(shù)據(jù)的甄別

科學(xué)課中，許多實驗需要多次重復(fù)操作，每一次的數(shù)據(jù)也許都會因為各種因素的制約而有所差異，因此要教會學(xué)生簡單的數(shù)據(jù)甄別的方法。如“測量擺的快慢”實驗，相同單擺擺10次的實驗時間記錄，4個小組測量數(shù)據(jù)匯總?cè)绫?。

在實驗中獲取數(shù)據(jù)后，要引導(dǎo)學(xué)生對數(shù)據(jù)進(jìn)行觀察，看是否存在異常的情況。如表中第三小組第四次實驗數(shù)據(jù)“7.5秒”，很明顯高于其他3個數(shù)據(jù)。這時教師應(yīng)訓(xùn)練學(xué)生對數(shù)據(jù)的質(zhì)疑精神，引發(fā)學(xué)生思考問題發(fā)生的原因，查找操作是否規(guī)范。如果時間寬裕，建議學(xué)生可自覺規(guī)范地再做1～2次實驗。又如第四組的數(shù)值很分散，到底應(yīng)該取哪一個？在原始數(shù)據(jù)的前期采集中，需采用多種不同的取值方法來確定最后數(shù)值，諸如平均值計算法、眾數(shù)取值法等等，從而有效提高學(xué)生對前期數(shù)據(jù)的處理能力。

（二）數(shù)據(jù)記錄方式的選擇

根據(jù)不同的實驗和數(shù)據(jù)生成方式，選擇合適的記錄方式，不僅能保證數(shù)據(jù)的真實性，同時也更有利于后續(xù)的分析運(yùn)用。在實踐中，我們可以采取表格、畫圖、符號、實物標(biāo)本或影像等多種記錄方式，及時地記錄實驗現(xiàn)象和實驗數(shù)據(jù)。如有教師在執(zhí)教《物體在水中的沉浮》一課時，設(shè)計了沉浮情況的記錄表，讓學(xué)生用符號來表示物體在水中的變化情況，如用“↑”表示上浮，用“↓”表示下沉。在記錄過程中，我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生的記錄清晰，記錄熱情高，記錄速度快，很快收到了極好的效果。

但需要注意的是，在學(xué)生記錄完成后，教師要留有足夠的時間讓學(xué)生充分交流記錄情況，在交流中及時糾正學(xué)生不規(guī)范的用語，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用較為科學(xué)的語言來描述現(xiàn)象或結(jié)果，并鼓勵學(xué)生珍藏、積累記錄單，培養(yǎng)求實與嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

二、有序整理，方法得當(dāng)——合理將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為證據(jù)

數(shù)據(jù)整理成證據(jù)，才能推導(dǎo)出科學(xué)的結(jié)論。在科學(xué)探究中，教師應(yīng)細(xì)心指導(dǎo)學(xué)生，教會其對收集來的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，變雜亂為有序，充分挖掘數(shù)據(jù)背后隱藏的規(guī)律，發(fā)揮數(shù)據(jù)應(yīng)有的作用。

（一）歸納法

有時學(xué)生文字記錄雜亂，信息繁多。我們可引導(dǎo)學(xué)生有序地歸納整理，可按先后的順序，也可把相同的一類或同一方面意思?xì)w類概括。比如，在《物質(zhì)的變化》一課的“加熱白糖”活動中，學(xué)生記錄了許多觀察到的信息，比較雜亂，經(jīng)過有序梳理，發(fā)現(xiàn)有以下幾點(diǎn)變化過程：一是氣味的變化，從無味到聞到淡淡的糖香味（同時冒出黑煙），再聞到濃濃的燒焦味；二是形態(tài)的變化，從固態(tài)的白糖變成水狀的液態(tài)，最后又變成焦炭似的固態(tài)；三是顏色的變化，白糖先由白色變成淡黃色、黃色、棕色，最后變成黑色。讓學(xué)生學(xué)會歸納、總結(jié)，讓文字記錄具有層次性。

（二）排序法

數(shù)據(jù)的匯報和展示是為分析研討服務(wù)的，數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確高效，直接關(guān)系分析研討能否深入展開，最終影響到整堂科學(xué)課能否實現(xiàn)深入探究。因此，對數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總排序也是一個很有用的方法。如《不同物質(zhì)在水中的溶解能力》一課，“比較食鹽和小蘇打溶解的能力”，實驗數(shù)據(jù)匯總?cè)绫?。

在這個比較環(huán)節(jié)中，有效匯總每個小組的數(shù)據(jù)，這樣更有助于學(xué)生清楚明了觀察，從一組組數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)規(guī)律、牽引思維，提高了分析數(shù)據(jù)的能力。在多次探究運(yùn)用后，可以讓學(xué)生獨(dú)自排序，學(xué)以致用，舉一反三，觸類旁通。

（三）統(tǒng)計圖表法

統(tǒng)計圖表是一種直觀好用的數(shù)據(jù)統(tǒng)計方式，適合學(xué)生在實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計中按需選用。如《拱形的力量》一課中，以研究拱足重物數(shù)和拱形承受墊圈個數(shù)之間關(guān)系的這個環(huán)節(jié)為例，利用統(tǒng)計圖表讓學(xué)生充分認(rèn)識到：抵住拱足的重物數(shù)越多，承受的墊圈也越多。統(tǒng)計圖表法，能讓學(xué)生更形象地感知、更容易找到規(guī)律，提高教學(xué)實效。

（四）展示法

許多時候，數(shù)據(jù)的收集、整理需要很長的時間，展示數(shù)據(jù)過程也十分費(fèi)時低效。建議教師可利用多媒體（iPad、實物投影）輔助展示或小黑板（貼示法、填表法）展示。這讓教學(xué)活動變得更靈動，規(guī)律更直觀，效果更明顯，時間更節(jié)省。

三、多維比較，有機(jī)補(bǔ)充——有效提升數(shù)據(jù)分析能力

（一）多維度比較

在對比實驗中，證據(jù)是得出實驗結(jié)論的有力支撐，只有對證據(jù)進(jìn)行全面、深入的分析，學(xué)生搞清楚弄明白這些證據(jù)代表了什么、說明了什么才能得出正確的結(jié)論，否則就會出現(xiàn)兩種情況：要么等著教師來下結(jié)論，要么對其他學(xué)生的結(jié)論不知所云。那么怎么用好這些證據(jù)呢？是不是有了證據(jù)就是有了結(jié)論？怎么引導(dǎo)學(xué)生對證據(jù)進(jìn)行分析？例如《抵抗彎曲》一課，在實驗方案中，學(xué)生已經(jīng)搞明白了要研究的問題——增加橫梁的寬度、厚度能不能增強(qiáng)橫梁的抗彎曲能力？在假設(shè)中，學(xué)生猜測到如果增加橫梁的寬度、厚度后，小墊片數(shù)量增加了，就說明橫梁抗彎曲能力與寬度、厚度有關(guān)。有了這樣的猜測，再去關(guān)注數(shù)據(jù)的大小，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行兩個維度的比較，一是橫向比較，比較每一組中兩個數(shù)據(jù)的關(guān)系，二是豎著比較，比較所有搜集到的兩列數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。再次組織學(xué)生進(jìn)行實驗材料的比較。還是《抵抗彎曲》一課中，把4倍厚的紙條揭開后展開與4倍寬的紙條進(jìn)行對比：材料（紙條）一樣，但是抗彎曲的能力一樣嗎？學(xué)生比較交流后，明白了同樣的材料和數(shù)量，增加厚度比增加寬度的抗彎曲能力要強(qiáng)的道理，從而明白節(jié)儉材料的好方法。

（二）補(bǔ)充證據(jù)支持解釋

科學(xué)注重證據(jù)?？茖W(xué)探究過程就是學(xué)生在獲取科學(xué)事實的基礎(chǔ)上，在所獲事實的支撐下進(jìn)行有序的邏輯思維，最終達(dá)到概念認(rèn)識的過程。那么，如果這個事實是不全面的，甚至歪曲的，也就說明不了問題了。所以在科學(xué)探究中必須全面收集證據(jù)，并適當(dāng)補(bǔ)充證據(jù)，注重證據(jù)的充分性。例如《熱是怎樣傳遞的》一課，“火柴掉落順序”的試驗，教師根據(jù)各組學(xué)生的實驗匯報，把數(shù)據(jù)記錄匯總?cè)绫?。

表格中的數(shù)據(jù)反映了學(xué)生實驗的真實情況，雖然各組不盡一致，但仔細(xì)觀察，可以說明問題了。待各組匯報結(jié)束后教師小結(jié)如下：

師：大家來觀察各個小組的實驗數(shù)據(jù)，有什么發(fā)現(xiàn)？可以說明什么問題嗎？

生1：大部分小組的火柴棒是離火苗近的先掉落，然后再到遠(yuǎn)的，所以可以說明，熱是從近處傳到遠(yuǎn)處的。

生 2：我認(rèn)為有幾個小組的順序是不一樣的，這樣大家有不同意見，應(yīng)該不能說明問題的。

師微笑，不置可否。

生3：我發(fā)現(xiàn)有幾個小組的順序雖然不一樣，但總的來說也是近處的先掉落，遠(yuǎn)處的后掉落，所以應(yīng)該可以說明熱是從近處傳向遠(yuǎn)處的。

師：（微笑，指黑板上表格）那第五組怎么會B和C同時掉落，第六組的B比A先掉落，第八組D比C先掉落呢？讓我們先來聽聽他們自己的解釋。請實事求是說好了。

生（第五組）：也許它們本身距離就很近嘛，熱傳得快，就一起掉下來了。

生（第六組）：我好像給A上的黃油涂得太多了，它一下子化不完就讓B先掉下來了。

生（第八組）：我們也可能C的黃油涂得太多了。

師：同學(xué)們分析得很認(rèn)真，也很有道理，下面請大家來看一個短片，是剛才同學(xué)們做實驗時老師現(xiàn)場拍攝的。（利用多媒體播放剛拍的短片：火柴從距熱源近的地方開始逐一掉下來）剛才我們班大多數(shù)小組是這樣的實驗現(xiàn)象。下面再請看一個短片，是前幾天我在別的班拍的。（播放：從涂黃油開始到火柴掉落的過程中，由于黃油涂得有多有少，火柴與銅棒粘得有直有斜，最后掉落的順序有點(diǎn)亂）

思考本案例足見教師預(yù)設(shè)的充分、全面。課中，在已經(jīng)能說明問題的數(shù)據(jù)下，教師再補(bǔ)充課前和課中準(zhǔn)備的證據(jù)并不是多余的，這樣是對課中學(xué)生的解釋的進(jìn)一步驗證，也為整個實驗過程補(bǔ)充了一份證據(jù)。最后，才得出一個基于證據(jù)的科學(xué)結(jié)論，同時在師生交流中對學(xué)生進(jìn)行了一次證據(jù)意識的養(yǎng)成教育。

總之，加強(qiáng)學(xué)生數(shù)據(jù)處理能力的培養(yǎng)，是促進(jìn)學(xué)生尊重證據(jù)科學(xué)態(tài)度形成的一個重要載體，這既需要教師在教學(xué)實踐中加強(qiáng)指導(dǎo)，也需要學(xué)生在一次次自主探究中體驗、感悟，逐漸形成。只有這樣才能使學(xué)生在探究中學(xué)會探究，在數(shù)據(jù)中尋找證據(jù)，在邏輯思辨中得到可靠的結(jié)論。

（浙江省杭州市余杭區(qū)文瀾未來科技城學(xué)校 311100）