探尋實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的本質(zhì)屬性
——從學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理談科學(xué)本質(zhì)的教學(xué)

江蘇丹陽(yáng)市實(shí)驗(yàn)小學(xué)(212300)

傅 赟

在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，我們不難發(fā)現(xiàn)，教師在引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展科學(xué)探究的過(guò)程中，往往更注重指導(dǎo)學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得科學(xué)結(jié)論，關(guān)注學(xué)生對(duì)理論的學(xué)習(xí)，而對(duì)學(xué)生怎樣獲得科學(xué)的數(shù)據(jù)，以及對(duì)所獲得的數(shù)據(jù)如何科學(xué)處理缺乏必要的關(guān)注與指導(dǎo)。比如在蘇教版小學(xué)科學(xué)四年級(jí)下冊(cè)《擺》一課教學(xué)中，在數(shù)擺擺動(dòng)的次數(shù)時(shí)，會(huì)有學(xué)生在測(cè)量時(shí)更改數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)貼近標(biāo)準(zhǔn)答案，忽視了數(shù)據(jù)的真實(shí)性。筆者以為，學(xué)生能否得出合乎邏輯的研究結(jié)論，取決于學(xué)生獲得怎樣的數(shù)據(jù)，以及如何對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。這個(gè)過(guò)程實(shí)際上反映了學(xué)生思維的深刻性、批判性以及獨(dú)創(chuàng)性，是學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的一個(gè)方面，也是科學(xué)教學(xué)需要關(guān)注的一個(gè)重點(diǎn)。筆者通過(guò)《擺》一課教學(xué)中學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，探尋數(shù)據(jù)處理、分析和獲取合乎邏輯的科學(xué)結(jié)論的方法，以及其對(duì)于學(xué)生理解科學(xué)本質(zhì)的意義。

【案例呈現(xiàn)】

《擺》是一節(jié)經(jīng)典課，通過(guò)學(xué)生制作擺、玩擺，發(fā)現(xiàn)不同的擺的擺動(dòng)有快有慢，在此基礎(chǔ)上探究影響擺擺動(dòng)快慢的因素，進(jìn)而解釋生活中與擺有關(guān)的現(xiàn)象。在對(duì)影響擺擺動(dòng)快慢的因素的探究中，教師往往希望學(xué)生根據(jù)所獲得的數(shù)據(jù)，探究出擺線長(zhǎng)短與擺動(dòng)快慢有關(guān)系，并從具體的數(shù)據(jù)中探究出擺錘的輕重、擺輻的大小與擺動(dòng)快慢沒(méi)有關(guān)系。

下面是某次教學(xué)中，學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得的一組數(shù)據(jù)。

擺錘的輕重與擺動(dòng)快慢的關(guān)系

擺幅的大小與擺動(dòng)快慢的關(guān)系

擺線的長(zhǎng)短與擺動(dòng)快慢的關(guān)系

師：請(qǐng)第6小組匯報(bào)你們的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

生1：我們認(rèn)為擺動(dòng)的快慢與擺錘的輕重有關(guān)系。

師：好。其他同學(xué)有什么意見(jiàn)？

生2：我們認(rèn)為擺動(dòng)的快慢與擺錘的輕重有關(guān)系，但是關(guān)系很小，因?yàn)槲覀儍纱螌?shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)只相差0.03秒。

生3：我們認(rèn)為擺動(dòng)的快慢與擺錘的輕重有一定的關(guān)系。

生4：我發(fā)現(xiàn)第6小組的數(shù)據(jù)與我們第7小組和第9小組的數(shù)據(jù)相差很大，他們是不是算錯(cuò)了？

……

師：現(xiàn)在，我們把各小組獲得的數(shù)據(jù)綜合起來(lái)進(jìn)行比較，大家覺(jué)得哪個(gè)因素跟擺動(dòng)快慢的關(guān)系最密切？為什么？

生5：我覺(jué)得擺動(dòng)快慢與擺線長(zhǎng)短的關(guān)系最大，與擺幅大小的關(guān)系最小，因?yàn)閿[線長(zhǎng)短的平均數(shù)相差最大，而擺輻大小的平均數(shù)相差最小。

……

【案例分析】

真實(shí)數(shù)據(jù)是事實(shí)和現(xiàn)象的客觀反映，是開(kāi)展科學(xué)探究活動(dòng)的基礎(chǔ)。因此，科學(xué)結(jié)論應(yīng)該建立在真實(shí)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，科學(xué)結(jié)論也應(yīng)該是學(xué)生科學(xué)思維的結(jié)果，而不是教材中給出的結(jié)論，更不應(yīng)該是教師希望獲得的主觀結(jié)論。唯有合乎邏輯的推理，才是真正的科學(xué)思維，這樣的科學(xué)探究也才有意義。

因此，教師指導(dǎo)學(xué)生獲得科學(xué)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)需認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)具有以下特征：(1)真實(shí)性。首先，真實(shí)性應(yīng)該是結(jié)果的真實(shí)，而不是為了得出所謂的正確結(jié)論而尋找相關(guān)的證據(jù)，更不能是假數(shù)據(jù)、假證據(jù)。同時(shí)，真實(shí)性也不只是結(jié)果的真實(shí)，應(yīng)該包括方法的準(zhǔn)確、操作的恰當(dāng)。(2)明確性。明確性既包括可量化的、明確的數(shù)據(jù)，又包含定性的、理性的分析。(3)暫時(shí)性。既得的數(shù)據(jù)是在一定條件下所得的數(shù)據(jù)，具有暫時(shí)性，應(yīng)該尊重學(xué)生的認(rèn)識(shí)規(guī)律，引導(dǎo)學(xué)生做出合乎邏輯的判斷。(4)片面性。學(xué)生所獲得的數(shù)據(jù)會(huì)受實(shí)驗(yàn)條件和操作水平的影響存在片面性，教師要引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)可能存在的誤差，進(jìn)行理性分析。

上述案例中，每個(gè)實(shí)驗(yàn)小組能結(jié)合本組實(shí)驗(yàn)所收集的數(shù)據(jù)，推理出本組的結(jié)論。尤其可貴的是第7小組，學(xué)生能理性分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的細(xì)微差別，雖然只相差0.03秒，并不能分析得出擺動(dòng)的快慢與擺錘的輕重有關(guān)系，但這種對(duì)數(shù)據(jù)的敏感依然可貴。課堂教學(xué)中，教師應(yīng)讓學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)的真實(shí)性有充分的認(rèn)識(shí)，讓學(xué)生養(yǎng)成尊重?cái)?shù)據(jù)、不隨意更改數(shù)據(jù)的良好習(xí)慣。如著名氣象學(xué)家竺可楨幾十年如一日認(rèn)真觀察天氣變化、科學(xué)考察隊(duì)員不畏艱險(xiǎn)克服種種困難登上珠穆朗瑪峰頂測(cè)量山峰高度等，都是源于對(duì)客觀真實(shí)數(shù)據(jù)的尊重。因此，教師應(yīng)該幫助學(xué)生樹(shù)立尊重事實(shí)的意識(shí)，進(jìn)行理性分析。

科學(xué)教學(xué)不應(yīng)該停留在表層的數(shù)據(jù)分析上，讓學(xué)生的思維浮于表面?？茖W(xué)探究要觸及學(xué)生思維的最深處，所以教師要挖掘?qū)W生思維的深度，引導(dǎo)學(xué)生從多角度、多層面對(duì)問(wèn)題進(jìn)行綜合分析。如上述案例，學(xué)生正是通過(guò)比較各小組實(shí)驗(yàn)探究所獲得的數(shù)據(jù)，才獲得了“擺線長(zhǎng)短與擺動(dòng)快慢有關(guān)，與擺輻的關(guān)系最小”這一結(jié)論，從而重新建構(gòu)起他們對(duì)影響擺動(dòng)快慢因素的認(rèn)識(shí)。盡管這一結(jié)論不科學(xué)，但在這節(jié)課上，學(xué)生所獲得的結(jié)論的局限性，恰好反映出學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)的尊重，反映出學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解。

培養(yǎng)學(xué)生尊重客觀事實(shí)的良好習(xí)慣，從尊重一個(gè)個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)開(kāi)始。用假數(shù)據(jù)代替實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，這樣做的結(jié)果只能是和真理背道而馳。突出科學(xué)本質(zhì)的教育教學(xué)，還需要發(fā)展學(xué)生的質(zhì)疑精神，引導(dǎo)學(xué)生形成批判的科學(xué)思維。如上述案例中第7小組對(duì)第6小組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的質(zhì)疑，很好地引發(fā)了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程的反思：出現(xiàn)這樣的問(wèn)題是數(shù)據(jù)計(jì)算錯(cuò)誤，還是實(shí)驗(yàn)方法不當(dāng)？由此，學(xué)生懂得在控制變量的實(shí)驗(yàn)中，如何更規(guī)范地開(kāi)展探究活動(dòng)，獲取準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。