科學(xué)課中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的“有效性”探析

◆成都市棕北中學(xué)西區(qū)實(shí)驗(yàn)學(xué)校小學(xué)部 宋斐華

小學(xué)科學(xué)課離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程一般為：實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備—實(shí)驗(yàn)—實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析—得出結(jié)論、獲得科學(xué)認(rèn)識(shí)，可見(jiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析是實(shí)驗(yàn)不可或缺的步驟。教師應(yīng)該有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、分析處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實(shí)證意識(shí)、質(zhì)疑精神等，提高他們的科學(xué)素養(yǎng)，擴(kuò)大知識(shí)面。

樹(shù)立良好的數(shù)據(jù)意識(shí)

小學(xué)生都喜歡做實(shí)驗(yàn)，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)?zāi)軡M足他們動(dòng)手的需求和好奇心理。然而，一些學(xué)生把實(shí)驗(yàn)當(dāng)作游戲，做實(shí)驗(yàn)時(shí)把觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、控制實(shí)驗(yàn)變量、實(shí)事求是地讀取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都拋之腦后，當(dāng)要收集數(shù)據(jù)填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)記錄單時(shí)，才發(fā)現(xiàn)該做的都沒(méi)做，為了完成任務(wù)，隨便填寫(xiě)應(yīng)付了事。

對(duì)此，教師應(yīng)引起足夠重視，引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立良好的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)意識(shí)，指導(dǎo)他們收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，關(guān)注數(shù)據(jù)背后的信息，理性對(duì)待不同數(shù)據(jù)，有效提升實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的“有效性”。

提高數(shù)據(jù)收集能力

1.注重實(shí)驗(yàn)示范，提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，教師要做好直觀的實(shí)驗(yàn)示范，使學(xué)生看到清晰、規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作，對(duì)實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)了然于胸，這樣可使學(xué)生在收集數(shù)據(jù)時(shí)少出問(wèn)題，有效降低實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的誤差率，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。

在教授《聲音的傳播》一課時(shí)，根據(jù)學(xué)生知識(shí)構(gòu)建的需要，我設(shè)計(jì)了“比較聲音在不同物質(zhì)（規(guī)格相同、材質(zhì)不同的木尺、塑料尺和鋁箔尺）中的傳播能力”實(shí)驗(yàn)。聲音探究實(shí)驗(yàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境有很高的要求，對(duì)實(shí)驗(yàn)材料的選擇也有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，為了達(dá)到理想的教學(xué)效果，我認(rèn)真篩選實(shí)驗(yàn)材料，有意識(shí)地訓(xùn)練學(xué)生，創(chuàng)造安靜的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

接下來(lái)，在學(xué)生了解聲音的傳播方式的基礎(chǔ)上，我提出有關(guān)聲音傳播能力的問(wèn)題，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)示范教學(xué)，讓學(xué)生知曉實(shí)驗(yàn)的規(guī)范操作，了解實(shí)驗(yàn)時(shí)需要注意的事項(xiàng)。最后，學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，及時(shí)收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并做好記錄。學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)匯報(bào)時(shí)，我發(fā)現(xiàn)各組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相對(duì)接近，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差率小，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度較高。

2.制訂實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，保證數(shù)據(jù)客觀性

學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)前，教師要引導(dǎo)學(xué)生先動(dòng)腦，在小組內(nèi)研究實(shí)驗(yàn)步驟和方法，討論實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意的問(wèn)題，再共同制訂一份比較完善的實(shí)驗(yàn)計(jì)劃。實(shí)驗(yàn)計(jì)劃越完善，操作也會(huì)越規(guī)范，受其他無(wú)關(guān)因素的干擾也會(huì)越少，得出的數(shù)據(jù)也越接近事實(shí)，特別是在對(duì)比實(shí)驗(yàn)中，要引導(dǎo)學(xué)生控制好變量，使實(shí)驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)真實(shí)客觀，經(jīng)得起他人驗(yàn)證。

教《擺的研究》一課時(shí)，當(dāng)學(xué)生測(cè)出擺在15秒鐘內(nèi)擺動(dòng)的次數(shù)后，我拋出探究問(wèn)題：“擺的快慢與擺長(zhǎng)、擺錘重量和擺幅這3個(gè)因素有什么關(guān)系？”學(xué)生能否設(shè)計(jì)一套科學(xué)合理的實(shí)驗(yàn)方案，是整個(gè)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)成敗的關(guān)鍵。為此，我?guī)ьI(lǐng)學(xué)生討論了以下問(wèn)題：

（1）遇到一個(gè)事物與多個(gè)變量有關(guān)時(shí)，應(yīng)該怎么研究？

（2）能不能用兩個(gè)不同重量的擺錘來(lái)研究擺長(zhǎng)問(wèn)題？

（3）對(duì)比實(shí)驗(yàn)中相同的因素和不同的因素（變量）分別是什么？

通過(guò)討論，我們制訂了對(duì)比實(shí)驗(yàn)控制變量方案。學(xué)生們正想動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，我又追問(wèn)：“在實(shí)驗(yàn)中我們還應(yīng)該注意些什么，可以讓探究更加有效，數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確呢？”在對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行討論后，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)操作細(xì)節(jié)加以關(guān)注：①做3次實(shí)驗(yàn)或以上，求平均數(shù)——重復(fù)做，盡量排除偶發(fā)因素；②對(duì)比實(shí)驗(yàn)同時(shí)做——省時(shí)、直觀而且便于計(jì)時(shí)；③由一個(gè)人操作——把人為因素影響控制到最小……這些都強(qiáng)調(diào)測(cè)量要準(zhǔn)確，保證了數(shù)據(jù)的客觀性，使學(xué)生收集的數(shù)據(jù)更有效。

學(xué)會(huì)數(shù)據(jù)處理方法

1.大膽質(zhì)疑，分析、處理異常數(shù)據(jù)

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)是很正常的，不用教師提醒，學(xué)生也會(huì)提出異議。這時(shí)，教師要允許學(xué)生有不同意見(jiàn)，引導(dǎo)他們明白科學(xué)探究的答案有時(shí)不是唯一的，真正意義上的科學(xué)探究是對(duì)客觀世界中未知領(lǐng)域的探究，是無(wú)法完全預(yù)知結(jié)果的。

《運(yùn)動(dòng)起來(lái)會(huì)怎樣》一課要求學(xué)生測(cè)量自己1分鐘內(nèi)心跳或呼吸的次數(shù)，我首先告訴他們?nèi)绾尾潘愫粑淮?、心臟跳動(dòng)一次，其次指導(dǎo)他們?cè)鯓邮褂霉ぞ?，如秒表、?jiǎn)易聽(tīng)診器，明確實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)，最后，學(xué)生測(cè)量自己在平靜狀態(tài)下1分鐘內(nèi)呼吸的次數(shù)，測(cè)量了3次。學(xué)生匯報(bào)數(shù)據(jù)時(shí)，我發(fā)現(xiàn)大家的數(shù)據(jù)存在差異，其實(shí)這正是我所預(yù)料的結(jié)果，我就順?biāo)浦圩寣W(xué)生進(jìn)行質(zhì)疑，在爭(zhēng)論中解決問(wèn)題。學(xué)生提出了許多疑問(wèn)：“實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有沒(méi)有問(wèn)題？”“實(shí)驗(yàn)材料有沒(méi)有問(wèn)題？變量控制是否到位？”“測(cè)量時(shí)環(huán)境是否安靜？”……當(dāng)學(xué)生找到問(wèn)題的癥結(jié)所在，我就讓學(xué)生進(jìn)行調(diào)整，再反復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，看看實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是否有變化。如果學(xué)生通過(guò)反思沒(méi)有找出問(wèn)題，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是正確的，但仍應(yīng)進(jìn)行重復(fù)實(shí)驗(yàn)，以驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

2.用圖表呈現(xiàn)數(shù)據(jù)，揭示事物規(guī)律

在有些課型中，教師引導(dǎo)學(xué)生用圖表呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以幫助他們加深對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的理解，從而更好地發(fā)現(xiàn)事物的規(guī)律。

《溫度與氣溫》一課中，在學(xué)生學(xué)會(huì)科學(xué)使用溫度計(jì)測(cè)量室外溫度的基礎(chǔ)上，我給每組學(xué)生配備了一個(gè)溫度計(jì)，并讓他們測(cè)量一天中清晨、上午、中午、下午、傍晚的氣溫，感受一天中氣溫的變化，探究其中的科學(xué)道理。當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)束學(xué)生匯報(bào)數(shù)據(jù)時(shí)，我先要求他們根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)繪制折線圖，再讓他們觀察折線圖，學(xué)生們很快發(fā)現(xiàn)一天中氣溫“低—高—低”的變化規(guī)律。通過(guò)用圖表呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并認(rèn)真觀察，學(xué)生們了解了常態(tài)下一天中氣溫的變化軌跡，大大提高了科學(xué)認(rèn)識(shí)。

綜上所述，在科學(xué)課上，教師指導(dǎo)學(xué)生及時(shí)收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，認(rèn)真分析和處理各種實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律，并自覺(jué)運(yùn)用數(shù)據(jù)來(lái)解釋實(shí)驗(yàn)中相關(guān)的問(wèn)題或現(xiàn)象，可提高實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的“有效性”。