科學(xué)素養(yǎng)視角下小學(xué)生數(shù)據(jù)意識培養(yǎng)路徑研究

福建省漳州市漳浦縣大南坂學(xué)校 林春燕

隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，數(shù)據(jù)在生活、工作和學(xué)習(xí)中的價(jià)值愈發(fā)凸顯，且數(shù)據(jù)早已滲透到社會生活的方方面面，成為社會發(fā)展不可或缺的因素。眾所周知，科學(xué)研究是以大量的數(shù)據(jù)為支撐的，可以說數(shù)據(jù)是進(jìn)行科學(xué)研究的有力保障，一旦離開數(shù)據(jù)，科學(xué)研究將無從談起。在科學(xué)研究發(fā)展過程中，數(shù)據(jù)的搜集與分析成為推動(dòng)研究發(fā)展的動(dòng)力。小學(xué)科學(xué)是科學(xué)研究基礎(chǔ)課程，教學(xué)活動(dòng)的實(shí)施離不開數(shù)據(jù)。在核心素養(yǎng)培養(yǎng)背景下，數(shù)據(jù)能力被視為學(xué)生必須形成的基本能力之一。因此，在實(shí)施小學(xué)科學(xué)教學(xué)的時(shí)候，教師要立足該學(xué)科特點(diǎn)和核心素養(yǎng)培養(yǎng)要求，結(jié)合教學(xué)所需，采用多樣的策略，著力培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)意識，使學(xué)生在數(shù)據(jù)意識的驅(qū)動(dòng)下，自主地分析數(shù)據(jù)、應(yīng)用數(shù)據(jù)，潛移默化地提升數(shù)據(jù)能力，為發(fā)展科學(xué)素養(yǎng)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。筆者在組織小學(xué)科學(xué)教學(xué)活動(dòng)的過程中，立足科學(xué)素養(yǎng)視角，如此培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)意識。

一、創(chuàng)設(shè)情境，催發(fā)數(shù)據(jù)需求

數(shù)據(jù)是晦澀、復(fù)雜的，對于大部分小學(xué)生而言，數(shù)據(jù)是“高不可攀”的，他們對數(shù)據(jù)不感興趣。在參與教學(xué)活動(dòng)的時(shí)候，只有遇到具體情況，才會萌發(fā)些許的數(shù)據(jù)需求，對數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集和分析。數(shù)據(jù)意識是在日積月累的數(shù)據(jù)搜集和分析過程中形成的，需要學(xué)生有強(qiáng)烈的數(shù)據(jù)需求做保障。因此，在實(shí)施小學(xué)科學(xué)教學(xué)的時(shí)候，要想培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)意識，教師首先要引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生數(shù)據(jù)需求。數(shù)據(jù)是存在于具體場景中的，所以，教師可以借助情境教學(xué)法，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)具體情境，催發(fā)學(xué)生的數(shù)據(jù)需求，并使學(xué)生在體驗(yàn)情境的過程中，感知到數(shù)據(jù)在解決問題中的重要性，進(jìn)而自主地重視數(shù)據(jù)，產(chǎn)生數(shù)據(jù)意識。

以“溫度和氣溫”為例，在組織教學(xué)活動(dòng)的時(shí)候，為了使學(xué)生萌發(fā)數(shù)據(jù)需求，筆者先立足科學(xué)與現(xiàn)實(shí)生活的聯(lián)系，創(chuàng)設(shè)如此情境：“在課間活動(dòng)的時(shí)候，小紅和小明就今天的天氣進(jìn)行討論。小紅說，今天真熱啊。小明卻說，今天不太熱，待在教室里很舒服。他們覺得自己的感覺是不會出錯(cuò)的，由此對天氣爭論不休。那么，你們怎樣才能知道今天到底是熱還是不熱呢？”在體驗(yàn)現(xiàn)實(shí)生活的時(shí)候，學(xué)生也曾遇到過類似的情況，由此，在情境的驅(qū)動(dòng)下，他們調(diào)動(dòng)已有的生活經(jīng)驗(yàn)，想出不同的方法。有的學(xué)生說可以用溫度計(jì)來測量今天的氣溫，看看數(shù)據(jù)是多少，由此判斷是熱還是不熱。對于學(xué)生提出的做法，筆者首先給予了肯定，并順其自然地引出這節(jié)課的內(nèi)容：“數(shù)據(jù)是最公正的，數(shù)據(jù)不會說謊，今天就讓我們一起學(xué)習(xí)溫度和氣溫吧。”如此創(chuàng)設(shè)情境，不僅使學(xué)生產(chǎn)生了學(xué)習(xí)興趣，還使他們自主地產(chǎn)生了數(shù)據(jù)需求，并帶著這種需求走進(jìn)新知活動(dòng)，探尋數(shù)據(jù)。

二、自主體驗(yàn)，經(jīng)歷數(shù)據(jù)搜集

科學(xué)研究是以事實(shí)為依據(jù)的，數(shù)據(jù)作為事實(shí)的一種，在科學(xué)研究過程中起著重要作用。而且，科學(xué)研究是以大量的數(shù)據(jù)為支撐的。所以，在進(jìn)行科學(xué)研究的時(shí)候，科學(xué)家一般會先大量地搜集數(shù)據(jù)，接著進(jìn)行分析、探究。在科學(xué)教學(xué)活動(dòng)實(shí)施過程中培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)意識，同樣離不開數(shù)據(jù)的搜集，可以說，搜集數(shù)據(jù)是學(xué)生發(fā)展數(shù)據(jù)意識的重要環(huán)節(jié)，同時(shí)，在此過程中，學(xué)生也可以體驗(yàn)到搜集數(shù)據(jù)的樂趣，產(chǎn)生更為強(qiáng)烈的數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)興趣，為增強(qiáng)數(shù)據(jù)意識打好基礎(chǔ)。因此，筆者在組織科學(xué)教學(xué)的時(shí)候，會圍繞教學(xué)所需，引導(dǎo)學(xué)生搜集數(shù)據(jù)。做事情是講求方式方法的，數(shù)據(jù)的搜集也是如此，需要學(xué)生應(yīng)用適宜的方法，否則將出現(xiàn)適得其反的效果。

對此，筆者在實(shí)施教學(xué)活動(dòng)的過程中，會先教給學(xué)生搜集數(shù)據(jù)的方法，如觀察、測量、實(shí)驗(yàn)等。之后，再結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，鼓勵(lì)學(xué)生使用不同的方法搜集數(shù)據(jù)。

以“風(fēng)向和風(fēng)速”為例，在實(shí)施教學(xué)活動(dòng)的時(shí)候，筆者為學(xué)生發(fā)放了風(fēng)向標(biāo)工具。在發(fā)放工具之后，筆者并沒有直接引導(dǎo)學(xué)生操作工具進(jìn)行測量，而是先組織了小組討論活動(dòng)，鼓勵(lì)學(xué)生聯(lián)系自身的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，合作設(shè)計(jì)測量方案，并分析風(fēng)向標(biāo)的使用方法，以及在使用風(fēng)向標(biāo)的過程中可能會遇到的問題。在學(xué)生完成了這些任務(wù)之后，筆者再將他們帶到室外，將他們劃分為不同的小組，有的小組在操場上測量，有的小組在背風(fēng)處測量，有的小組在風(fēng)口上測量，并做好數(shù)據(jù)記錄。通過如此切身的體驗(yàn)，學(xué)生可以獲取大量真實(shí)的數(shù)據(jù)，積累數(shù)據(jù)搜集經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也為接下來分析和進(jìn)一步地探究數(shù)據(jù)做好準(zhǔn)備。而且，學(xué)生也可以潛移默化地獲得數(shù)據(jù)意識的發(fā)展，一舉多得。

三、小組合作，討論分析數(shù)據(jù)

在搜集數(shù)據(jù)的過程中，盡管學(xué)生會獲取真實(shí)的數(shù)據(jù)，但是，所搜集到的這些數(shù)據(jù)中，有部分是與科學(xué)探究無關(guān)的，有的在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解釋和原理方面沒有實(shí)際意義，有的缺乏科學(xué)性。這些無效數(shù)據(jù)在科學(xué)探究過程中會產(chǎn)生消極影響。但無效數(shù)據(jù)的產(chǎn)生不是偶然的，在實(shí)施課堂教學(xué)的時(shí)候，如果教師無視無效數(shù)據(jù)，則會導(dǎo)致學(xué)生在繼續(xù)搜集數(shù)據(jù)的時(shí)候出現(xiàn)同樣的問題。因此，在學(xué)生搜集數(shù)據(jù)之后，教師需要在課堂上引導(dǎo)他們合作交流，分析搜集到的數(shù)據(jù)是否有效，找出無效數(shù)據(jù)，并就此展開分析，探尋無效數(shù)據(jù)的產(chǎn)生原因，進(jìn)而反思自己的數(shù)據(jù)搜集過程，找出不足，及時(shí)彌補(bǔ)，為發(fā)展數(shù)據(jù)意識、提升科學(xué)探究能力掃清障礙。

以“溫度和氣溫”教學(xué)為例，在利用溫度計(jì)測量溫度的時(shí)候，針對學(xué)生獲取的數(shù)據(jù)，筆者實(shí)施了小組合作探究活動(dòng)，要求學(xué)生將各組獲取的數(shù)據(jù)共享出來，進(jìn)行分析。在分析過程中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)，有的小組獲取的數(shù)據(jù)變化較大。于是，筆者引導(dǎo)此小組回憶搜集數(shù)據(jù)的過程，發(fā)現(xiàn)，在測量樹蔭下的溫度的時(shí)候，小組成員有的走出了樹蔭，在陽光下進(jìn)行測量，將其他地方的數(shù)據(jù)混入了樹蔭下的數(shù)據(jù)中。針對該小組出現(xiàn)的問題，筆者要求他們再次到樹蔭下測量溫度，盡量減少數(shù)據(jù)誤差。如此不僅為借助數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)探究打好了基礎(chǔ)，還潛移默化地引發(fā)了學(xué)生對數(shù)據(jù)的重視，促使學(xué)生數(shù)據(jù)意識的形成。

四、集體互動(dòng)，反思數(shù)據(jù)誤差

科學(xué)教學(xué)中的數(shù)據(jù)是指學(xué)生在參與科學(xué)探究活動(dòng)的時(shí)候，借助觀察、測量等方法獲取的數(shù)字。這些數(shù)字與科學(xué)研究內(nèi)容有著密切的聯(lián)系，其中蘊(yùn)含的某些規(guī)律是可以用來解釋、驗(yàn)證科學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的，且在得到驗(yàn)證之后，這些數(shù)據(jù)是可以被用到現(xiàn)實(shí)生活中解決現(xiàn)實(shí)生活問題的。但是，在獲取數(shù)據(jù)的過程中，學(xué)生因?yàn)閷?shù)據(jù)搜集方法掌握不當(dāng)，或自身實(shí)驗(yàn)操作問題等，出現(xiàn)數(shù)據(jù)誤差。數(shù)據(jù)誤差的存在，會影響科學(xué)研究活動(dòng)的進(jìn)一步實(shí)施，同時(shí)對學(xué)生的數(shù)據(jù)意識培養(yǎng)也會產(chǎn)生消極影響。所以，在組織科學(xué)教學(xué)活動(dòng)的時(shí)候，教師要重視學(xué)生產(chǎn)生的數(shù)據(jù)誤差，并就此指導(dǎo)他們分析產(chǎn)生數(shù)據(jù)誤差的原因，發(fā)現(xiàn)不恰當(dāng)?shù)牟僮餍袨椴⒓皶r(shí)糾正，保證數(shù)據(jù)真實(shí)有效，也使學(xué)生通過反思樹立科學(xué)態(tài)度。

以“測量水的溫度”為例，在組織此次科學(xué)教學(xué)活動(dòng)的時(shí)候，筆者指導(dǎo)學(xué)生對同等條件下的不同溫度的水進(jìn)行測量，且測量分為三次。在測量的過程中，要求學(xué)生記錄數(shù)據(jù)。在獲取數(shù)據(jù)之后，筆者先引導(dǎo)學(xué)生小組合作分析數(shù)據(jù)，檢測本組的數(shù)據(jù)是否恰當(dāng)。之后，則鼓勵(lì)全體學(xué)生展示數(shù)據(jù)，在集體對比中我們發(fā)現(xiàn)，有些小組獲得的數(shù)據(jù)差距較大。立足較為明顯的數(shù)據(jù)差異，筆者組織了集體互動(dòng)活動(dòng)，要求學(xué)生合作分析產(chǎn)生如此誤差的原因。通過集思廣益，學(xué)生合作總結(jié)出這些原因：在進(jìn)行測量的時(shí)候，溫度計(jì)碰到了容器的邊緣或底部；在測量的時(shí)候，讀溫度計(jì)上的數(shù)字出現(xiàn)問題。立足學(xué)生總結(jié)的原因，筆者對搜集數(shù)據(jù)的過程繼續(xù)進(jìn)行說明，要求學(xué)生以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度對待數(shù)據(jù)。

五、數(shù)據(jù)反思，彌補(bǔ)數(shù)據(jù)缺失

數(shù)據(jù)在描述、解釋客觀事物方面發(fā)揮著重要的作用。且完整的數(shù)據(jù)在整個(gè)科學(xué)研究過程中起著至關(guān)重要的作用。在科學(xué)研究實(shí)施過程中，一旦出現(xiàn)數(shù)據(jù)缺失的問題，則會阻礙研究的深入發(fā)展，甚至?xí)_亂研究方向，導(dǎo)致科學(xué)研究無法繼續(xù)。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)活動(dòng)實(shí)施過程中，盡管學(xué)生經(jīng)歷了搜集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)和發(fā)現(xiàn)誤差等過程，但是受到數(shù)據(jù)能力的影響，還是會存在數(shù)據(jù)缺失問題，影響了數(shù)據(jù)意識的發(fā)展。由此，在實(shí)施科學(xué)教學(xué)的時(shí)候，教師要重視數(shù)據(jù)缺失，采取適宜的方式引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)反思數(shù)據(jù)，彌補(bǔ)缺失的數(shù)據(jù)，從而獲取真實(shí)且完整的數(shù)據(jù)，為進(jìn)一步地實(shí)施科學(xué)研究、發(fā)展科學(xué)意識打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

以“蠶長大了”為例，該科學(xué)探究經(jīng)歷的時(shí)間較長，學(xué)生需要對蠶的產(chǎn)生過程進(jìn)行觀察，借此獲取數(shù)據(jù)。但是，隨著時(shí)間的發(fā)展，受到諸多因素的影響，學(xué)生會出現(xiàn)數(shù)據(jù)遺漏問題，如此對推斷蠶的一生起到消極影響。立足于此，在實(shí)施教學(xué)的活動(dòng)的時(shí)候，筆者要求學(xué)生將蠶的一生劃分為不同的階段，對每一個(gè)階段進(jìn)行觀察，并利用紙質(zhì)形式和電子形式記錄數(shù)據(jù)，為之后借助完整的數(shù)據(jù)探索蠶的生命活動(dòng)做好準(zhǔn)備。而且，在如此多樣的記錄、保存數(shù)據(jù)的活動(dòng)參與中，學(xué)生還可以產(chǎn)生嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)的態(tài)度，便于發(fā)展數(shù)據(jù)意識。

總而言之，在實(shí)施科學(xué)教學(xué)活動(dòng)的時(shí)候，教師要立足該學(xué)科的特點(diǎn)和核心素養(yǎng)培養(yǎng)要求，創(chuàng)設(shè)情境，催發(fā)學(xué)生的數(shù)據(jù)需求；引導(dǎo)學(xué)生自主體驗(yàn)，經(jīng)歷數(shù)據(jù)搜集；組織小組合作活動(dòng)，討論分析數(shù)據(jù)；實(shí)施集體互動(dòng)，反思數(shù)據(jù)誤差；引導(dǎo)反思數(shù)據(jù)，彌補(bǔ)數(shù)據(jù)缺失，使學(xué)生在多樣的數(shù)據(jù)活動(dòng)體驗(yàn)過程中，既能利用數(shù)據(jù)輔助科學(xué)研究，加深對所學(xué)科學(xué)知識的理解，又能潛移默化地發(fā)展數(shù)據(jù)意識，為提升科學(xué)素養(yǎng)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。