依托實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)

王偉蘭

在小學(xué)科學(xué)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)收集中，往往存在很多特殊數(shù)據(jù)。在實(shí)際教學(xué)中，老師往往會(huì)疏忽對(duì)這類數(shù)據(jù)的分析，阻礙了學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的深度發(fā)展。本文通過(guò)集體論證來(lái)樹立科學(xué)意識(shí)、合理設(shè)計(jì)來(lái)提高操作規(guī)范性、改進(jìn)材料從而保障實(shí)驗(yàn)有效性等方法，讓學(xué)生大膽質(zhì)疑，深入剖析原理，充分分析數(shù)據(jù)，探究背后的原因，促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知建構(gòu)的發(fā)展，提高思維和探究能力的水平，促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)。

在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，收集和整理數(shù)據(jù)是小學(xué)科學(xué)教學(xué)中很重要的一個(gè)部分，尤其是在小學(xué)高段教學(xué)中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)分析的實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束之后，要對(duì)所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而驗(yàn)證假設(shè)，揭示規(guī)律，推導(dǎo)結(jié)論，是學(xué)生思考與獲取科學(xué)結(jié)論的重要依據(jù)，也是學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)的有效途徑。但是在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)收集時(shí)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)在這些大量的數(shù)據(jù)中，往往存在特殊數(shù)據(jù)。它不同于實(shí)驗(yàn)中的一般數(shù)據(jù)，給我們的結(jié)果揭示帶來(lái)一定的障礙。而在實(shí)際教學(xué)中，老師往往會(huì)疏忽對(duì)這類數(shù)據(jù)的分析，而直接以老師的小結(jié)作為實(shí)驗(yàn)結(jié)論。這樣的教學(xué)容易讓學(xué)生形成“隨大流”心態(tài)，造成對(duì)自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果不自信以及對(duì)教學(xué)內(nèi)容的不認(rèn)可，阻礙了學(xué)生思維能力的發(fā)展，學(xué)生深度學(xué)習(xí)的目的亦無(wú)法實(shí)現(xiàn)。筆者對(duì)關(guān)于實(shí)驗(yàn)中特殊數(shù)據(jù)的產(chǎn)生進(jìn)行闡述，大膽質(zhì)疑，深入剖析原因，分享正確對(duì)待特殊數(shù)據(jù)的策略。

特殊數(shù)據(jù)主要分為三大類：一類是得到的數(shù)據(jù)與理論看起來(lái)不符合;一類是與正確范圍相差不多;一類是與正確范圍相差較大。在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中面對(duì)特殊數(shù)據(jù)時(shí)，一定要分析這些數(shù)據(jù)產(chǎn)生的背后原因，讓學(xué)生的思維、能力、科學(xué)素養(yǎng)等在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中得到不斷的鍛煉和提升，從而達(dá)到深度學(xué)習(xí)的目的。

一、變“沖突”為“共識(shí)”，樹立科學(xué)意識(shí)

科學(xué)理論是對(duì)某種現(xiàn)象或事實(shí)的科學(xué)解說(shuō)和系統(tǒng)解釋，是由一系列特定的概念、原理（命題）以及對(duì)這些概念、原理（命題）的嚴(yán)密論證組成的知識(shí)體系。科學(xué)理論為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的得出提供了一定的理論支撐，使得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更加具有說(shuō)明性。在科學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得與正確分析能夠幫助學(xué)生得出某些科學(xué)理論或者道理，但是有時(shí)候?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)會(huì)出現(xiàn)與理論不相符合的現(xiàn)象。學(xué)生遇到此類情況，經(jīng)常會(huì)疑惑：數(shù)據(jù)和理論真的不符合嗎？

例如，六年級(jí)上冊(cè)“能量”單元《電磁鐵》一課，從理論上說(shuō)，通電的線圈能產(chǎn)生磁性，斷電后磁性消失。而在實(shí)際的測(cè)量中，斷電后，電磁鐵還能吸起1～2個(gè)大頭針。這種現(xiàn)象似乎與理論不相符。對(duì)六年級(jí)的學(xué)生而言，存在一定的誤解。但是如果細(xì)細(xì)分析，就會(huì)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)與理論是符合的，由于通電之后會(huì)使得鐵釘磁化，因此雖然斷電，鐵釘還是暫時(shí)處于被磁化的狀態(tài)。如果繼續(xù)放置，鐵釘會(huì)消磁，也就吸不起大頭針了。

科學(xué)的發(fā)展其實(shí)也是一個(gè)不斷試錯(cuò)糾錯(cuò)的過(guò)程，這些錯(cuò)誤數(shù)據(jù)的出現(xiàn)本身就是一個(gè)很好的內(nèi)容。當(dāng)此類錯(cuò)誤數(shù)據(jù)出現(xiàn)時(shí)，我們應(yīng)該樹立科學(xué)意識(shí)，實(shí)事求是地記錄，而不應(yīng)該因?yàn)閿?shù)據(jù)與理論有所沖突而丟棄。通過(guò)建立學(xué)生研討交流的平臺(tái)、形成集體論證的氛圍等方式，使得實(shí)驗(yàn)的匯報(bào)交流也不再是簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)和結(jié)論得出，而是不斷對(duì)話、推理和證明的過(guò)程。通過(guò)分析錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，能夠極大地引發(fā)學(xué)生的思維沖突，當(dāng)學(xué)生在沖突中學(xué)會(huì)分析、找尋道理、探尋其真正的內(nèi)在聯(lián)系時(shí)，學(xué)生的認(rèn)知體系便得以重新梳理，思維能力也得以大幅度提升，從而達(dá)到深度學(xué)習(xí)的目的。

二、變“差距”為“標(biāo)準(zhǔn)”，提高操作規(guī)范性

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)允許存在一定的誤差范圍，造成誤差的原因很多，比如，在測(cè)量和實(shí)驗(yàn)中未發(fā)覺(jué)或未確認(rèn)的因素所引起的誤差、同一條件對(duì)同一對(duì)象反復(fù)測(cè)量并消除了系統(tǒng)誤差的影響后每次測(cè)量的結(jié)果還會(huì)有差異等。當(dāng)測(cè)量所得數(shù)據(jù)處于誤差范圍時(shí)，一定是正確的嗎？

其實(shí)不然。例如，在《測(cè)量力的大小》一課中，學(xué)生所用的測(cè)量重物的重量為一個(gè)鉤碼，一個(gè)鉤碼的重力為0.5牛，但是學(xué)生在測(cè)量過(guò)后，會(huì)提到很多數(shù)據(jù)，如0.49、0.48、0.51等，這些數(shù)據(jù)與正常范圍相差不大，處于誤差的正常范圍之內(nèi)。

如果老師聽之任之，那學(xué)生將失去一次進(jìn)行深度學(xué)習(xí)的好機(jī)會(huì)。老師應(yīng)帶著學(xué)生一起去思考：這些看似正確的數(shù)據(jù)，一定是正確的嗎？導(dǎo)致它與正確值之間存在差距的原因是什么？從實(shí)際的操作中，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)，每個(gè)人看指針的位置是不統(tǒng)一的，有些是略微高于或低于平視位置。再如，之前操作時(shí)的調(diào)零，每個(gè)人的標(biāo)準(zhǔn)也不完全統(tǒng)一，因此會(huì)造成特殊值的產(chǎn)生。盡管這些特殊值屬于正常范圍，但依然存在產(chǎn)生誤差的原因。由此可見，與正常范圍相差不多的測(cè)量值，也不一定是正確的。

當(dāng)遇到數(shù)據(jù)與正常范圍差不多時(shí)，老師應(yīng)該重視數(shù)據(jù)間的微小差距，通過(guò)組織學(xué)生充分利用數(shù)據(jù)來(lái)解釋，讓學(xué)生帶著問(wèn)題去思考，幫助學(xué)生樹立規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作的觀念。即使是細(xì)微的差距，也可以通過(guò)合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、提高操作規(guī)范性等方法來(lái)縮減。

三、變“問(wèn)題”為“思考”，保障實(shí)驗(yàn)有效性

測(cè)量值與正常范圍相差較大的現(xiàn)象也時(shí)有發(fā)生。當(dāng)所得數(shù)據(jù)與正常范圍相差較大，一定是測(cè)量的問(wèn)題嗎？面對(duì)這些“特殊值”時(shí)，無(wú)須放棄，分析一下，就會(huì)發(fā)現(xiàn)其中的奧秘所在。

還是以測(cè)量電磁鐵的磁力為例。用一節(jié)電池吸起的大頭針數(shù)量為12個(gè)，用兩節(jié)電池吸起的大頭針數(shù)量為26個(gè)，用三節(jié)電池吸起的大頭針數(shù)量?jī)H為3個(gè)。當(dāng)問(wèn)題出現(xiàn)時(shí)，小組的學(xué)生展開熱烈的討論。根據(jù)他們的經(jīng)驗(yàn)，他們都認(rèn)為這是由于測(cè)量不當(dāng)引起的，因此他們進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)，結(jié)果三節(jié)電池還是只能吸起2～3個(gè)大頭針。老師向全班學(xué)生公布后，全班學(xué)生想了很多原因：是不是導(dǎo)線的原因？是不是漆包線兩頭的漆沒(méi)有去除干凈？是不是有一節(jié)電池沒(méi)電了？在全班學(xué)生的幫助下，該小組的學(xué)生發(fā)現(xiàn)了其中的問(wèn)題所在，原來(lái)是其中的一節(jié)電池沒(méi)電了，由于這節(jié)電池在前幾次的實(shí)驗(yàn)中，電量已經(jīng)消耗殆盡，因此在進(jìn)行第三組實(shí)驗(yàn)時(shí)，這一條線路處于斷電狀態(tài)，沒(méi)辦法測(cè)出準(zhǔn)確值?？磥?lái)與正常范圍相差較大的數(shù)據(jù)，也不一定是測(cè)量的問(wèn)題。

在學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)材料是保障實(shí)驗(yàn)有效進(jìn)行的前提條件，因此好的實(shí)驗(yàn)材料在實(shí)驗(yàn)中可以起到事半功倍的作用。有時(shí)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)的出現(xiàn)也不一定是測(cè)量的問(wèn)題，材料的選擇也會(huì)導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)的偏差較大，因此改進(jìn)材料、合理選擇材料是保證數(shù)據(jù)有效的前提，這樣才能從源頭上保證數(shù)據(jù)的有效性。老師可以通過(guò)下水實(shí)驗(yàn)、精選材料、自制教具等方法為學(xué)生創(chuàng)設(shè)有效的實(shí)驗(yàn)操作環(huán)境，以獲取真實(shí)有效的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

科學(xué)課堂中存在大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，老師如果不好好利用，數(shù)據(jù)也只是一個(gè)“過(guò)客”。通過(guò)集體論證來(lái)樹立科學(xué)意識(shí)、合理設(shè)計(jì)來(lái)提高操作規(guī)范性、改進(jìn)材料從而保障實(shí)驗(yàn)有效性等方法，讓學(xué)生充分分析數(shù)據(jù)，獲取有用信息，找尋規(guī)律，探究背后的原因。只有這樣才能有效促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知建構(gòu)的發(fā)展，提高思維和探究能力的水平，促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)。