重視科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)意識與能力研究

王薇斌

摘 要：學(xué)生通過觀察、測量、實(shí)驗(yàn)、記錄等方式獲得的數(shù)據(jù)，是他們科學(xué)探究的依據(jù)。教師在帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的過程中，要確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，應(yīng)先保證收集到的數(shù)據(jù)真實(shí)、可靠、準(zhǔn)確，還要培養(yǎng)學(xué)生對數(shù)據(jù)的敏感性，通過分析、整理、判斷、歸納，得到準(zhǔn)確的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：科學(xué)教學(xué);科學(xué)實(shí)驗(yàn);實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù);準(zhǔn)確性;敏感性

在科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)中，數(shù)據(jù)是對事物、現(xiàn)象進(jìn)行定性、定量分析的基礎(chǔ)，它能使我們獲得更準(zhǔn)確可靠的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。但在現(xiàn)在的科學(xué)課堂中，很多學(xué)生卻沒有意識到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)觀察、記錄和收集的重要性。因此科學(xué)探究的過程中，教師引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)合理地運(yùn)用采集的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，關(guān)注實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)背后的信息，不僅能使學(xué)生獲得知識，而且還能提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力和實(shí)證意識。

一、確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性

科學(xué)教學(xué)中的數(shù)據(jù)，是指學(xué)生在科學(xué)探究活動中通過觀察、實(shí)驗(yàn)等得到的相關(guān)數(shù)據(jù)，這是他們科學(xué)探究的依據(jù)。不懂得數(shù)據(jù)在科學(xué)教學(xué)中的重要性，就不能充分理解科學(xué)的本質(zhì)。如何才能有效培養(yǎng)學(xué)生關(guān)注數(shù)據(jù)的意識呢？筆者在實(shí)踐中進(jìn)行了初步的探究。

1.精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案

精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，目的是保證實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性、穩(wěn)定性和教學(xué)的可行性，這樣才能確保學(xué)生收集到的數(shù)據(jù)是真實(shí)、可靠、準(zhǔn)確的。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案時首先要考慮教學(xué)目的、教學(xué)內(nèi)容、與教材前后知識的聯(lián)系、學(xué)生的年齡特點(diǎn)等;其次要考慮所任教班級學(xué)生的接受能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α⑿〗M合作的能力等。例如，在教學(xué)“吸熱和散熱”一課時，教材上的做法是將白紙的一半涂黑，然后將黑白紙拿到陽光下曬過一會兒，用手摸一摸，感受黑紙和白紙溫度的不同。按照教學(xué)計(jì)劃，進(jìn)入這一課教學(xué)的時候已經(jīng)是冬季，太陽光光照較弱，無法得到準(zhǔn)確的結(jié)論。筆者就改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)，用100 W白熾燈當(dāng)作熱源，在離白熾燈同等距離的位置放置大小一樣、黑白不同的紙盒，過一會兒，用溫度計(jì)測量紙盒內(nèi)的溫度?？梢钥吹剑谏埡袃?nèi)的溫度比白色紙盒內(nèi)的溫度高4 ℃～5 ℃。學(xué)生可以很容易從收集到的數(shù)據(jù)中，得出黑色物體比白色物體吸熱性能好這一結(jié)論。

2.巧用實(shí)驗(yàn)記錄單

實(shí)驗(yàn)記錄單的設(shè)計(jì)應(yīng)以學(xué)生為主體，注重實(shí)效性，同時還要緊緊圍繞教學(xué)目標(biāo)，既要滿足具體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和操作需求，又要給學(xué)生自我發(fā)揮的空間，提高學(xué)生自主探究的能力，這樣記錄的價(jià)值會大大提升，能真正提高記錄單的實(shí)效性。實(shí)驗(yàn)記錄單的形式可以靈活多樣，常用的有表格式、圖表式等，目的在于讓學(xué)生快速獲取客觀、準(zhǔn)確、充足的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。筆者在教學(xué)“折形狀”時，為探究各種紙筒的承受力，根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要，設(shè)計(jì)了一份表格式記錄單。

這份實(shí)驗(yàn)記錄單簡潔明了，可操作性強(qiáng)，既能讓學(xué)生快速記錄，又能激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的探究欲望。

3.收集數(shù)據(jù)存在的問題

在科學(xué)課堂中，學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)收集會出現(xiàn)誤差，存在這樣幾種常見情況：一是學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中，受實(shí)驗(yàn)條件、本身觀察能力、記錄速度等客觀和主觀因素的限制，實(shí)驗(yàn)時收集數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，或?qū)x器操作不熟練，使用不規(guī)范，從而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有較大偏差;二是在實(shí)驗(yàn)探究過程中，學(xué)生爭著搶著要操作儀器，而不愿意去當(dāng)記錄員，即便被安排當(dāng)了記錄員，也只是在記錄單上敷衍了事地隨便填一填，從而造成了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。例如，在教學(xué)“熱水變涼”一課時，教師要求學(xué)生每兩分鐘記錄一次熱水的溫度。有的小組操作錯誤導(dǎo)致數(shù)據(jù)沒有規(guī)律可循，還有的小組實(shí)驗(yàn)過程中沒有記錄，等全班匯報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果時，在記錄單上胡亂編造了幾個數(shù)據(jù)。教師發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)偏差后，應(yīng)及時進(jìn)行指正并作有針對性的處理，讓學(xué)生意識到自己的錯誤，從而在今后的實(shí)驗(yàn)過程中，讓學(xué)生對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的收集更加重視。

二、培養(yǎng)學(xué)生對數(shù)據(jù)的敏感性

在科學(xué)教學(xué)過程中，很多問題的解決都依賴于數(shù)據(jù)。切實(shí)提高學(xué)生對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的敏感性，讓學(xué)生樂于接受、主動參與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的收集、記錄、整理、分析，并能依據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)自主獲取結(jié)論，從而切實(shí)提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)效性，可以從以下幾個方面著力。

1.明確收集數(shù)據(jù)的目的

科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，為什么要收集數(shù)據(jù)？這個問題必須讓學(xué)生明確知曉。一是要讓學(xué)生明白科學(xué)實(shí)驗(yàn)是檢驗(yàn)科學(xué)結(jié)論是否正確的唯一標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)是進(jìn)行科學(xué)分析的根據(jù)，如果不進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不收集科學(xué)數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)探究便無法進(jìn)行下去，所探究問題的結(jié)論也就不可能形成。二是讓學(xué)生明白實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與最后結(jié)論之間存在的邏輯關(guān)系。在收集數(shù)據(jù)的過程中，如果所收集數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，將會對探究結(jié)果產(chǎn)生嚴(yán)重影響，甚至有可能得出與真正的科學(xué)結(jié)果完全相反的結(jié)論。

例如，“小車的運(yùn)動”一課主要讓學(xué)生研究拉力和載重量對小車行駛快慢的影響，筆者先讓學(xué)生進(jìn)行預(yù)測，再讓學(xué)生小組討論設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較、分析，最終得出拉力大，小車行駛快，載重量小，小車行駛快的結(jié)論。如果學(xué)生沒有收集到具體的數(shù)據(jù)，憑空去想象，是無法得到準(zhǔn)確的結(jié)論的。

2.指導(dǎo)收集數(shù)據(jù)的過程

在科學(xué)課中，學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)過程的重點(diǎn)在于讓學(xué)生親歷收集數(shù)據(jù)的全過程，讓他們養(yǎng)成觀察和記錄的習(xí)慣。但小學(xué)生對于實(shí)驗(yàn)操作中按照規(guī)范要求去做的意識比較薄弱，在實(shí)驗(yàn)過程中往往會隨意更改實(shí)驗(yàn)計(jì)劃及實(shí)驗(yàn)步驟，導(dǎo)致得到的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，看到其他組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和自己不一樣時，還會隨意篡改自己的數(shù)據(jù)，因此，指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)時規(guī)范操作，樹立實(shí)事求是的精神就顯得尤為重要了。

首先，教師要講清實(shí)驗(yàn)的基本步驟和要求，先做什么，再做什么，每個環(huán)節(jié)要注意什么。其次，教師在實(shí)驗(yàn)前要著重指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的方法，在數(shù)據(jù)收集過程中，有時會用到一些專用儀器，比如測力計(jì)、秒表、溫度計(jì)等，教師應(yīng)教給學(xué)生儀器的使用方法。再次，在實(shí)驗(yàn)過程中，教師要給予適當(dāng)?shù)膸椭?，如做反沖實(shí)驗(yàn)時可以幫助學(xué)生扎孔，做單擺實(shí)驗(yàn)時可以幫助學(xué)生固定鐵架臺。

3.做好數(shù)據(jù)的整理分析

實(shí)驗(yàn)中獲得的原始數(shù)據(jù)，是用以分析、整理、判斷、歸納，進(jìn)而得出結(jié)論的第一手資料。教師要引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察數(shù)據(jù)、比較數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)。可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行橫向和縱向比較，看看有什么發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)之間的差別大不大，可能是什么原因造成的數(shù)據(jù)差異，等等。教師要一步步引導(dǎo)學(xué)生觀察、發(fā)現(xiàn)、揭示數(shù)據(jù)的內(nèi)在聯(lián)系，讓學(xué)生自主獲取結(jié)論。那么，教學(xué)中如何真正有效地幫助學(xué)生整理分析數(shù)據(jù)呢？筆者做出了如下總結(jié)：（1）實(shí)驗(yàn)前，教師要設(shè)計(jì)出簡潔合適的數(shù)據(jù)表，在數(shù)據(jù)表中要羅列出需要控制的變量。（2）指導(dǎo)學(xué)生觀察數(shù)據(jù)的變化情況。（3）可以將各組學(xué)生得到的數(shù)據(jù)制成一張匯總表，指導(dǎo)學(xué)生分析數(shù)據(jù)變化的原因。（4）對數(shù)據(jù)進(jìn)行提煉、概括、總結(jié)，此時要教給學(xué)生如何根據(jù)數(shù)據(jù)繪制圖表，最終形成結(jié)論。

三、結(jié)語

總之，數(shù)據(jù)的觀察、記錄、整理、分析是科學(xué)實(shí)驗(yàn)中不可或缺的重要環(huán)節(jié)。教師要關(guān)注影響科學(xué)教學(xué)的諸多方面，精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，認(rèn)真做實(shí)驗(yàn)，細(xì)心記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性;要在實(shí)驗(yàn)過程中培養(yǎng)學(xué)生對數(shù)據(jù)的敏感性，讓學(xué)生明確收集數(shù)據(jù)的目的，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能、創(chuàng)新能力，全面提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]涂桂慶.小學(xué)科學(xué)課程教與學(xué)的實(shí)踐研究[M].北京：首都師范大學(xué)出版社，2011.

[2]樓曙光.小學(xué)科學(xué)教學(xué)觀察實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的依據(jù)和方法[J].小學(xué)科學(xué)，2018（01）.

[3]王攀.小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生動手能力的培養(yǎng)[J].中國農(nóng)村教育，2018（20）.