正確應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)中的“特殊數(shù)據(jù)”

◇楊會(huì)娟（陜西：西安電子科技大學(xué)長(zhǎng)安綠地城小學(xué)）

一、“特殊數(shù)據(jù)”的含義

為了取得良好的課堂教學(xué)效果，在進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)之前，教師總是會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的教學(xué)效果。然而，課堂教學(xué)的情境錯(cuò)綜復(fù)雜，學(xué)生存在個(gè)體差異，對(duì)于具有多個(gè)變量的復(fù)雜實(shí)驗(yàn)，學(xué)生的數(shù)據(jù)讀取錯(cuò)誤、盲從等情況，都難以與教師的設(shè)計(jì)相吻合，因此在我們常規(guī)的實(shí)驗(yàn)探究課程中，經(jīng)常會(huì)搜集到一些“特殊數(shù)據(jù)”。所謂“特殊數(shù)據(jù)”，就是有別于教材結(jié)論所需要的數(shù)據(jù)。這類“特殊數(shù)據(jù)”一般有“少數(shù)數(shù)據(jù)”“異常數(shù)據(jù)”“錯(cuò)誤數(shù)據(jù)”等類型。

二、“特殊數(shù)據(jù)”的形成原因

產(chǎn)生“特殊數(shù)據(jù)”的原因很多，教師只有真正深入研究這些數(shù)據(jù)背后的起因，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)規(guī)律，才能在后期的教學(xué)設(shè)計(jì)活動(dòng)中，做到有的放矢。在探究實(shí)驗(yàn)中，“特殊數(shù)據(jù)”的產(chǎn)生可能與實(shí)驗(yàn)材料、工具的選擇、操作環(huán)境、學(xué)生認(rèn)知水平以及實(shí)驗(yàn)操作技能等因素有關(guān)。

（一）實(shí)驗(yàn)材料引發(fā)“特殊數(shù)據(jù)”

實(shí)驗(yàn)材料是學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)最基本的保證。小學(xué)科學(xué)提倡為學(xué)生提供有結(jié)構(gòu)的探究材料，但好的材料不一定能實(shí)現(xiàn)理想的教學(xué)效果。

在三年級(jí)上冊(cè)《空氣有質(zhì)量嗎》這一課中，做“空氣有質(zhì)量嗎”氣球驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師的下水實(shí)驗(yàn)和第一個(gè)班級(jí)實(shí)驗(yàn)都很成功，明顯能看到漏氣的那一端上升，而不漏氣的一端下降，但在后面第二個(gè)班級(jí)，特殊情況就出現(xiàn)了：氣球漏氣后并沒有上升，因此就無(wú)法得出空氣有質(zhì)量的結(jié)論。經(jīng)過(guò)與教材實(shí)驗(yàn)對(duì)比后，教師才發(fā)現(xiàn)，自己使用的杠桿，支架太短、杠桿橫梁臂也比較短。這就造成了一種尷尬局面，如果氣球太小，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象幾乎看不到，而如果氣球過(guò)大，則氣球底端就抵住了杠桿底座，使這一端的氣球無(wú)法自主下降，因此自然無(wú)法得出結(jié)論。

在三年級(jí)上冊(cè)《固體的混合與分離》一課中，做“比較固體混合前后占據(jù)空間的多少”實(shí)驗(yàn)，學(xué)生選擇量筒進(jìn)行測(cè)量，因?yàn)榱客擦砍逃邢?，所以我們每個(gè)小組設(shè)定的是量取黃豆、綠豆、玉米粒（實(shí)驗(yàn)中沒有玉米粉，用小顆粒的玉米粒替代）各15ml，然后將三者混合再測(cè)量總體積，只有個(gè)別小組發(fā)現(xiàn)總體積小于45ml，而大部分小組都是等于45ml，或者幾乎沒怎么變化。原因是量筒太細(xì)，三種固體顆粒混合不均勻，小顆粒無(wú)法完全填補(bǔ)大顆粒的空隙。因此，在第二個(gè)班級(jí)再上課時(shí)，教師讓學(xué)生改用50ml的燒杯作為測(cè)量工具，因?yàn)闊趶酱?，有足夠的空間，可以讓三種固體顆粒充分混合，實(shí)驗(yàn)效果也很明顯。

四年級(jí)上冊(cè)《彈力》一課中，在讓學(xué)生使用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量身邊物體有多重的時(shí)候，其中有個(gè)學(xué)生反復(fù)測(cè)了幾次自己的文具袋，得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)論都不一樣，他發(fā)言時(shí)就認(rèn)為物體的重量會(huì)發(fā)生改變。教師以為學(xué)生測(cè)量或者讀數(shù)錯(cuò)誤，就讓其他學(xué)生使用他的彈簧測(cè)力計(jì)進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果都不一樣，教師檢查才發(fā)現(xiàn)，他的彈簧測(cè)力計(jì)彈性不好，彈簧與刻度板之間有較大摩擦，且每次使用后都不能回到零刻度線，需要重新調(diào)零才可以進(jìn)行測(cè)量。

（二）教學(xué)環(huán)境引發(fā)“特殊數(shù)據(jù)”

在三年級(jí)下冊(cè)《測(cè)量氣溫》一課中，教師發(fā)給學(xué)生溫度計(jì)進(jìn)行環(huán)境溫度測(cè)量，當(dāng)時(shí)大部分小組都準(zhǔn)確地測(cè)量出環(huán)境溫度是26℃，而其中有三組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)卻都有偏差，分別是30℃、24℃、24℃。在同一個(gè)教室測(cè)量結(jié)果不相同，所以我們就一起找原因，當(dāng)教師走近那兩個(gè)測(cè)得溫度較低的小組才發(fā)現(xiàn)，他們小組離教室的空調(diào)最近，風(fēng)口直接對(duì)著他們后面，這兩個(gè)小組那里的環(huán)境溫度明顯比教室其他位置更低一些。而第一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)偏高的小組，教師再觀察時(shí)，發(fā)現(xiàn)他們小組的溫度計(jì)示數(shù)一直還在緩慢降低過(guò)程中，經(jīng)過(guò)詢問(wèn)才得知，組內(nèi)學(xué)生在使用溫度計(jì)之前由于爭(zhēng)搶實(shí)驗(yàn)器材，手握玻璃泡，溫度計(jì)示數(shù)升高，示數(shù)還沒降到室溫就進(jìn)行了讀數(shù)。

在三年級(jí)上冊(cè)《把鹽放到水里》一課中，探究“100ml 水中能溶解多少克鹽”的實(shí)驗(yàn)。在該實(shí)驗(yàn)中，每個(gè)小組都沒有得到100ml 水中能溶解36 克鹽的結(jié)論，最接近的一個(gè)小組在100ml水中溶解了32 克鹽之后就怎么也溶解不了了，而有的小組溶解了28 克鹽，下課鈴聲就響起了。顯然大家都沒有得到實(shí)驗(yàn)想要的數(shù)據(jù)。究其原因，是上這個(gè)課時(shí)正值深秋，環(huán)境溫度過(guò)低。我們測(cè)量了水溫，經(jīng)測(cè)量，溶解鹽最多的這個(gè)小組，水溫才18℃，顯然周圍環(huán)境溫度過(guò)低，造成水溫快速降低，從而減小了鹽的溶解度。 而那些溶解更少的小組，則因?yàn)闀r(shí)間不夠，無(wú)法完成實(shí)驗(yàn)，自然得到了一些不完整的“特殊數(shù)據(jù)”。

在五年級(jí)上冊(cè)《怎樣得到更多的光和熱》一課中，進(jìn)行“物體的顏色與吸熱”實(shí)驗(yàn)時(shí)，為了得到更準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，我把學(xué)生帶到操場(chǎng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，測(cè)試完回教室再對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行匯報(bào)。其中有兩個(gè)小組各個(gè)顏色的紙袋升溫都不明顯，于是我?guī)ьI(lǐng)他們回顧實(shí)驗(yàn)過(guò)程中存在的問(wèn)題，其中一個(gè)小組選擇了風(fēng)口位置，因而導(dǎo)致升溫不明顯。顯然,第一個(gè)小組之前并沒有注意到風(fēng)口對(duì)升溫的影響。而第二個(gè)小組升溫不明顯的原因，我會(huì)在下文提到。

（三）主觀原因引發(fā)“特殊數(shù)據(jù)”

學(xué)生個(gè)體發(fā)展過(guò)程不一致，因而造成學(xué)生認(rèn)知水平不同，以及實(shí)驗(yàn)技能、小組合作水平的層次參差不齊。

在做一年級(jí)上冊(cè)《做個(gè)小偵探》一課中“玩碰碰球”實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師設(shè)計(jì)了“如果教師拿起一個(gè)小球，松手會(huì)出現(xiàn)什么情況”的猜想提問(wèn)。教師提問(wèn)到第二位學(xué)生時(shí)，他直接就說(shuō)自己和家長(zhǎng)一起玩過(guò)這個(gè)，左手放一個(gè)小球，右邊也會(huì)跳起來(lái)……這時(shí)我及時(shí)阻止了學(xué)生的回答，表示你已經(jīng)具有這個(gè)經(jīng)驗(yàn)了，很棒，然后示意學(xué)生坐下。其他學(xué)生繼續(xù)猜想環(huán)節(jié)，因?yàn)閷W(xué)生認(rèn)知水平有高有低，像這種科學(xué)經(jīng)驗(yàn)特別豐富的學(xué)生，往往會(huì)直接說(shuō)出答案，隨后后面的學(xué)生也會(huì)人云亦云，停止思考的步伐。因此，教師要注意課堂不是個(gè)別人的課堂，是面對(duì)一群人的教學(xué)活動(dòng)，不能因?yàn)椤疤厥鈹?shù)據(jù)”符合教師預(yù)期，就讓實(shí)驗(yàn)討論戛然而止。

在五年級(jí)上冊(cè)《光和熱》一課中，有些小組記錄三面鏡子的溫度卻沒有一面鏡子的溫度高，學(xué)生沒有得出預(yù)知的結(jié)果。于是，我讓學(xué)生重新做一次，發(fā)現(xiàn)主要問(wèn)題在于這個(gè)小組同學(xué)之間沒有很好地配合，使得三面鏡子的光無(wú)法反射到統(tǒng)一位置上，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不準(zhǔn)。顯然這個(gè)小組的實(shí)驗(yàn)技能與小組合作水平有待提高。

三、正確應(yīng)對(duì)“特殊數(shù)據(jù)”

（一）教師積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，做到胸有成竹

《小學(xué)學(xué)科教學(xué)建議·科學(xué)》建議，“教材上的觀察、實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，教師在上課前要親自做一遍，保證課堂教學(xué)順利實(shí)施。”而在實(shí)際教學(xué)中，很多教師直接在材料包里拿出實(shí)驗(yàn)所需的材料就去進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)的教學(xué)活動(dòng)，從而形成眾多“特殊數(shù)據(jù)”。這與教學(xué)準(zhǔn)備不充分有很大關(guān)系，甚至教師下水實(shí)驗(yàn)次數(shù)太少，實(shí)驗(yàn)材料甄選不嚴(yán)，都會(huì)產(chǎn)生“特殊數(shù)據(jù)”。下水實(shí)驗(yàn)之所以不應(yīng)做一遍，而應(yīng)反復(fù)多次嘗試，就是要在其中發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中難以控制的變量，充分做好課前準(zhǔn)備。選材時(shí)，教師應(yīng)充分做到對(duì)材料的使用與檢測(cè)，比如在《空氣有質(zhì)量嗎》一課杠桿掛氣球驗(yàn)證空氣有質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)中，教師一遍試水成功就停止了試水實(shí)驗(yàn)，從而導(dǎo)致在第二個(gè)班級(jí)教學(xué)中演示實(shí)驗(yàn)的失敗。究其原因，就是教師試水實(shí)驗(yàn)次數(shù)少，沒有充分考慮到多種因素，如果多做幾次，就會(huì)發(fā)現(xiàn)氣球過(guò)大、杠桿臂過(guò)短等對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，從而制作便于觀察現(xiàn)象的教學(xué)教具，避免“特殊數(shù)據(jù)”的產(chǎn)生。

（二）讓學(xué)生充分討論暢所欲言，正確對(duì)待“特殊數(shù)據(jù)”

在教學(xué)過(guò)程中，教師要做到公平對(duì)待，要關(guān)心每一位學(xué)生，不能只重視符合結(jié)論的小組的數(shù)據(jù)，而對(duì)產(chǎn)生“特殊數(shù)據(jù)”的小組閉口不談。

雖然教師看到了這個(gè)小組與其他小組的差異，卻因?yàn)楹ε滤麄冃〗M結(jié)論影響整體結(jié)論，而沒有讓這個(gè)小組匯報(bào)他們的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。教師忽視了公平對(duì)待學(xué)生、允許學(xué)生出錯(cuò)的容錯(cuò)精神，失去了錯(cuò)誤示例和控制變量對(duì)實(shí)驗(yàn)重要性的教學(xué)一手資料。因此，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師不要害怕學(xué)生“特殊數(shù)據(jù)”的出現(xiàn)，要做到百花齊放，創(chuàng)建暢所欲言的寬松的交流環(huán)境，重視對(duì)產(chǎn)生“特殊數(shù)據(jù)”的原因剖析，也讓學(xué)生養(yǎng)成尊重事實(shí)數(shù)據(jù)，不盲從、允許差異存在的去偽存真精神。否則，學(xué)生看到教師只重視與結(jié)論相符的數(shù)據(jù)，為了表現(xiàn)自己，就會(huì)在實(shí)驗(yàn)中形成刻意編造數(shù)據(jù)、隨大流、不敢表示異議的虛偽課堂環(huán)境，這與學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)背道而馳。

（三）尊重個(gè)體差異，培養(yǎng)學(xué)生正確的操作技能

學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣都很濃厚，但這種興趣玩的成分則大于探究的成分，所以我們常常能看到學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)嬉笑玩耍，不注意實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中的注意事項(xiàng)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)中玩實(shí)驗(yàn)器材，不按照教師要求做實(shí)驗(yàn)、損壞實(shí)驗(yàn)器材等情況的出現(xiàn)。

四、讓“特殊數(shù)據(jù)”發(fā)揮價(jià)值

真正意義上的探究活動(dòng)，應(yīng)該是學(xué)生自主構(gòu)建問(wèn)題、設(shè)計(jì)探究方案、自主開展探究過(guò)程、自主得出探究結(jié)論，并在親歷之后進(jìn)行反思與實(shí)驗(yàn)總結(jié)的過(guò)程。對(duì)于小學(xué)生而言，探究實(shí)驗(yàn)的能力尚淺，過(guò)度地放任與自主學(xué)習(xí)則是不負(fù)責(zé)任的，會(huì)讓學(xué)生缺乏探究目標(biāo)的引領(lǐng)、失去探究方向、探究主題缺失層次和思維力度，造成學(xué)習(xí)低效。而教師想方設(shè)法急于將學(xué)生引入正確的做法，則失去了學(xué)生自主構(gòu)建實(shí)驗(yàn)的意義，雖然使實(shí)驗(yàn)過(guò)程更順暢，節(jié)約了時(shí)間，但同時(shí)也錯(cuò)失了學(xué)生從錯(cuò)誤中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、從彎路中成長(zhǎng)的機(jī)會(huì)。

（一）“特殊數(shù)據(jù)”與眾多科學(xué)發(fā)現(xiàn)有密切聯(lián)系

“特殊數(shù)據(jù)”存在是有必要的。從科學(xué)發(fā)展史中我們不難發(fā)現(xiàn)，偉大的物理學(xué)家、生物學(xué)家創(chuàng)造偉大發(fā)明、邁向更高科技領(lǐng)域的過(guò)程，往往伴隨著實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的“特殊數(shù)據(jù)”。例如奧斯特發(fā)現(xiàn)電生磁現(xiàn)象、倫琴發(fā)現(xiàn)X 射線等都充分證明了科學(xué)家的偉大發(fā)明離不開他們?cè)谂既皇录邪l(fā)現(xiàn)的“特殊數(shù)據(jù)”和現(xiàn)象。因此，無(wú)論是科學(xué)研究還是科學(xué)課堂，都應(yīng)該尊重客觀事實(shí)，尊重真實(shí)數(shù)據(jù)，從而養(yǎng)成學(xué)生對(duì)其他探究結(jié)果質(zhì)疑的習(xí)慣，合理懷疑是科學(xué)進(jìn)步的動(dòng)力。

（二）“特殊數(shù)據(jù)”是培養(yǎng)學(xué)生素養(yǎng)的重要內(nèi)容

章鼎兒老師也指出：“先做出了一個(gè)結(jié)論，再進(jìn)行調(diào)查研究，收集的數(shù)據(jù)與結(jié)論不符，就再調(diào)查、再實(shí)驗(yàn)，這不是科學(xué)實(shí)驗(yàn)。認(rèn)為結(jié)果與結(jié)論一樣，實(shí)驗(yàn)就成功了，而結(jié)果與結(jié)論不一樣就失敗了，這說(shuō)明教師注重的是結(jié)論而不是實(shí)驗(yàn)的過(guò)程?！敝匾暋疤厥鈹?shù)據(jù)”的教學(xué)則能讓學(xué)生明白科學(xué)研究就是這樣的，100 次研究有可能99 次都是失敗的，失敗并不可怕，重要的是科學(xué)需要不斷研究和實(shí)驗(yàn)，這才是重過(guò)程目標(biāo)的真實(shí)表現(xiàn)，才能在真正意識(shí)上貼合課程標(biāo)準(zhǔn)中指出的“小學(xué)科學(xué)是以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)為宗旨的科學(xué)啟蒙課程”。對(duì)于過(guò)分強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整齊劃一、一切為教材結(jié)論服務(wù)，是教師將知識(shí)結(jié)論作為教學(xué)的主要追求的一種表現(xiàn)，這樣的追求易造成灌輸科學(xué)知識(shí)、輕視科學(xué)思維的死板的課堂局面。

正視“特殊數(shù)據(jù)”，剖析“特殊數(shù)據(jù)”形成原因，尊重科學(xué)事實(shí)、尊重學(xué)生差異存在，是和諧科學(xué)課堂的融合劑，只有本著實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，才能為國(guó)家培養(yǎng)出敢于嘗試、勇于質(zhì)疑的科技創(chuàng)新的一代新人。