科學(xué)課中數(shù)據(jù)分析能力的培養(yǎng)策略

江蘇省蘇州市吳江區(qū)蘆墟實(shí)驗(yàn)小學(xué) 鮑春林

小學(xué)科學(xué)作為科學(xué)素養(yǎng)的啟蒙課程，重視數(shù)據(jù)支持下科學(xué)概念的構(gòu)建?？茖W(xué)概念一旦建立，是很難改變的。因此，在概念建立之初，學(xué)生必須在教師的幫助下樹立正確的科學(xué)素養(yǎng)觀。筆者在科學(xué)課堂教學(xué)實(shí)踐過程中發(fā)現(xiàn)，在數(shù)據(jù)分析方面，學(xué)生存在數(shù)據(jù)收集不規(guī)范、數(shù)據(jù)分析不深入等現(xiàn)象。筆者嘗試從樹立良好的數(shù)據(jù)意識(shí)、提高數(shù)據(jù)收集的能力、學(xué)會(huì)數(shù)據(jù)處理的方法三個(gè)方面著手培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)分析能力。

一、樹立良好的數(shù)據(jù)意識(shí)

意識(shí)決定行動(dòng)，學(xué)生要想提升分析數(shù)據(jù)的能力，就需要先樹立良好的數(shù)據(jù)意識(shí)。學(xué)生只有具備了良好的數(shù)據(jù)意識(shí)，才能敏銳捕捉實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

（一）尊重實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

在教學(xué)中教師應(yīng)強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)的重要性，結(jié)合科學(xué)家真實(shí)的研究實(shí)例，培養(yǎng)學(xué)生尊重?cái)?shù)據(jù)、求實(shí)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)。例如，在新教科版科學(xué)教材的“科學(xué)家這樣做”板塊中，從偉大的科學(xué)家身上，學(xué)生逐漸地認(rèn)識(shí)到科學(xué)發(fā)現(xiàn)都需要大量數(shù)據(jù)的積累和提煉。隨著學(xué)習(xí)的不斷深入，每節(jié)科學(xué)課都需要教師有意識(shí)地強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的重要性。學(xué)生在耳濡目染、日積月累的情境中，實(shí)證觀念會(huì)逐漸深入腦海。

（二）增加數(shù)據(jù)環(huán)節(jié)比重

在課堂教學(xué)的時(shí)間分配上，教師有意識(shí)地延長數(shù)據(jù)分析的時(shí)間，有針對(duì)性地強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)，讓學(xué)生明白每個(gè)數(shù)據(jù)的意義。在交流時(shí)，讓更多的學(xué)生參與表達(dá)、分享、討論、互評(píng)。在分享數(shù)據(jù)的過程中，學(xué)生通過口語表述和思維碰撞，使數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性更高了，收集和處理數(shù)據(jù)的能力也得到了鍛煉和提升。通過增加數(shù)據(jù)環(huán)節(jié)的比重，學(xué)生也能感受到教師的用意，潛移默化地意識(shí)到數(shù)據(jù)的重要性。

二、提高數(shù)據(jù)收集的能力

數(shù)據(jù)分析的第一步是數(shù)據(jù)搜集。實(shí)驗(yàn)數(shù)值準(zhǔn)確與否，將直接影響數(shù)據(jù)分析的價(jià)值。如何將數(shù)值轉(zhuǎn)變成證據(jù)，構(gòu)成靠得住的科學(xué)結(jié)論、科學(xué)概念？

（一）注重實(shí)驗(yàn)示范，規(guī)范探究習(xí)慣

科學(xué)實(shí)驗(yàn)具有重復(fù)性和偶然性，為了有效避免實(shí)驗(yàn)誤差，就需要進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)。大量的實(shí)驗(yàn)勢(shì)必會(huì)得到大量的數(shù)據(jù)。在實(shí)驗(yàn)探究前，教師做好有效、直觀的實(shí)驗(yàn)示范，學(xué)生通過規(guī)范操作，在實(shí)驗(yàn)時(shí)可以少出問題，能有效避免不必要的誤差。如教學(xué)三年級(jí)“水”這一單元的內(nèi)容時(shí)，學(xué)生首次嘗試學(xué)習(xí)使用紅液溫度計(jì)，并測(cè)量水溫及其變化。本單元的實(shí)驗(yàn)操作重點(diǎn)就是紅液溫度計(jì)的使用和測(cè)量。在課堂教學(xué)時(shí)，從接觸溫度計(jì)開始，就可以先讓學(xué)生自行觀察溫度計(jì)，猜測(cè)各個(gè)部分的作用，再通過講解溫度計(jì)的構(gòu)造，進(jìn)一步加深理解。教師通過展臺(tái)演示或走到學(xué)生中間展示，可以清楚、有效地指導(dǎo)學(xué)生如何讀數(shù)、如何測(cè)量液體的溫度等，規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作，以及及時(shí)提醒小組成員測(cè)量時(shí)不聚集，避免干擾。在平時(shí)的教學(xué)中，有意識(shí)、廣撒網(wǎng)地隨機(jī)檢驗(yàn)學(xué)生的掌握情況，幫助學(xué)生鞏固知識(shí)。

（二）優(yōu)化記錄表格，提高分析效率

科學(xué)探究，需要記載所觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，既可為學(xué)生后續(xù)分析數(shù)據(jù)提供數(shù)值依據(jù)，又便于其對(duì)重復(fù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行有效驗(yàn)證。記錄表具有邏輯性、層次性，可以為學(xué)生記錄節(jié)約大量時(shí)間。在執(zhí)教“物體在斜面上運(yùn)動(dòng)”時(shí)，筆者根據(jù)中年級(jí)學(xué)生邏輯思維能力的特點(diǎn)，為了便于學(xué)生對(duì)不同形狀的物體在斜面上的運(yùn)動(dòng)方式進(jìn)行歸納，在設(shè)計(jì)記錄表時(shí)，把運(yùn)動(dòng)方式相同的放在一起，并配上圖片。選用圖文結(jié)合的方式，便于學(xué)生快速地找到實(shí)驗(yàn)記錄對(duì)象。測(cè)試物體以梯度的形式呈現(xiàn)（靜止、滑動(dòng)、滾動(dòng)），降低歸納時(shí)的難度。在表格的下方留白，讓動(dòng)作快的小組自由探究更多的物體。表格又分為預(yù)測(cè)欄和實(shí)驗(yàn)欄，其中實(shí)驗(yàn)欄有3格，在規(guī)范學(xué)生科學(xué)探究順序的同時(shí)，也培養(yǎng)了其科學(xué)的探究思維和習(xí)慣。

（三）巧用記錄方法，直觀呈現(xiàn)數(shù)據(jù)

巧用記錄方法，可以節(jié)約記錄時(shí)間，留足數(shù)據(jù)分析討論時(shí)間。在遵循嚴(yán)謹(jǐn)、客觀的原則下，記錄數(shù)據(jù)可以采用圖文結(jié)合的方式，讓數(shù)據(jù)符號(hào)化、簡(jiǎn)單化。數(shù)據(jù)的收集是貫穿科學(xué)課程始終的，不同學(xué)段的同一種數(shù)據(jù)收集方法也會(huì)有不同的側(cè)重點(diǎn)。圖文記錄的方法，是學(xué)生很喜歡的一種方式，學(xué)生樂于畫畫、愿意畫畫。教師需要強(qiáng)調(diào)科學(xué)的圖文記錄具有客觀性，不能加入主觀的臆想。低年級(jí)的學(xué)生，因其認(rèn)知能力有限，對(duì)于很多字詞只會(huì)表達(dá)而不會(huì)寫，故在記錄方法上，可以更多地采用圖畫的方式，配一些文字或用拼音標(biāo)注。從中年級(jí)開始，隨著學(xué)生認(rèn)知能力的提升，教師可以引導(dǎo)學(xué)生用科學(xué)筆記的形式記錄。

在教學(xué)一些內(nèi)容時(shí)，通過分析本課的教學(xué)目標(biāo)，對(duì)于數(shù)據(jù)的采集，教師可以采用簡(jiǎn)化記錄，抓住教學(xué)重點(diǎn)，快速有效地突破教學(xué)難點(diǎn)。如在教學(xué)“用氣球驅(qū)動(dòng)小車”一課時(shí)，測(cè)試氣球小車的行駛距離時(shí)，在有限的時(shí)間內(nèi)，收集小車行駛距離數(shù)據(jù)，對(duì)四年級(jí)學(xué)生來說，難度很大。即使將小車行駛距離估讀到厘米，也費(fèi)力、費(fèi)時(shí)。如何用1課時(shí)就高效地完成本節(jié)課的教學(xué)任務(wù)呢？教師可以嘗試簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)收集和處理的過程。筆者嘗試舍棄小車行駛距離的具體數(shù)據(jù)測(cè)量，改用貼標(biāo)簽的方法：以實(shí)驗(yàn)桌邊緣的車尾為起點(diǎn)，統(tǒng)一測(cè)量車尾到車尾的距離，在終點(diǎn)處的車尾處貼上屬于小組的個(gè)性標(biāo)簽。在處理數(shù)據(jù)時(shí)，教師可以讓小組成員站在實(shí)驗(yàn)桌貼有本組標(biāo)簽的位置處，這樣，全班的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果一覽無余。在全部數(shù)據(jù)記載和分析的過程當(dāng)中，操作簡(jiǎn)便、易行，不僅數(shù)據(jù)得到了有效處理，而且學(xué)生的探究興趣濃厚。

三、學(xué)會(huì)數(shù)據(jù)處理的方法

學(xué)生收集到的第一手?jǐn)?shù)據(jù)，僅僅是原始的數(shù)值。數(shù)值需要進(jìn)行相應(yīng)的整理和分析，才能轉(zhuǎn)變成證據(jù)。

（一）用作圖法整理數(shù)據(jù)

小學(xué)科學(xué)雖然是啟蒙課程，但是在科學(xué)探究時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)值，記錄數(shù)值之后，需要對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)值進(jìn)行處理、轉(zhuǎn)換，對(duì)大量數(shù)值的處理，一般可以采用條形統(tǒng)計(jì)圖或折線圖。小學(xué)生以具象思維為主，把抽象的數(shù)值圖形化，可以讓學(xué)生直觀、有效地發(fā)現(xiàn)規(guī)律，如學(xué)生在進(jìn)行水沸騰實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，每隔2分鐘要記錄溫度變化數(shù)值。從記錄表格里，學(xué)生只能發(fā)現(xiàn)一些淺顯的現(xiàn)象：用多少時(shí)間加熱，水就沸騰；水沸騰后，一直維持在某個(gè)溫度值……在整理數(shù)據(jù)時(shí)，可以把水溫?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成折線圖，學(xué)生能直觀看到溫度變化的趨勢(shì)：水在沸騰前，升溫速度會(huì)逐漸變慢，最后趨于不變。

（二）用歸類法整理數(shù)據(jù)

小學(xué)科學(xué)課程涵蓋18個(gè)主要概念，各概念之間有內(nèi)在的關(guān)聯(lián)，可以用歸類的方法進(jìn)行整理。當(dāng)然，課堂上獲得的數(shù)據(jù)，有時(shí)也可以從歸類的角度化繁為簡(jiǎn)。

如在教學(xué)六年級(jí)上冊(cè)“不簡(jiǎn)單的杠桿”時(shí)，要求學(xué)生在記錄表里用圖畫的形式，繪制出每次撬動(dòng)重物時(shí)杠桿裝置的情況，雖然直觀的數(shù)值數(shù)據(jù)記錄減少了，但在處理圖形數(shù)據(jù)時(shí)，我們可以利用分類的方法進(jìn)行處理，在學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究前，教師可以先設(shè)置好杠桿類型，讓學(xué)生按省力、不省力也不費(fèi)力、費(fèi)力三種類型依次操作。繪制杠桿裝置時(shí)，學(xué)生可以迅速地發(fā)現(xiàn)三類杠桿的規(guī)律，這樣既弱化了數(shù)據(jù)處理又突破了教學(xué)重難點(diǎn)，有效地達(dá)到了教學(xué)目標(biāo)。

（三）抓住課堂生成，分析異常數(shù)據(jù)

探究實(shí)驗(yàn)，常有“異?！睌?shù)據(jù)產(chǎn)生。有些異常數(shù)據(jù)的產(chǎn)生在教師的預(yù)設(shè)之外，但這就是課堂生成，其實(shí)這是一次很好的教學(xué)機(jī)會(huì)，教師應(yīng)該好好把握。教師要容許學(xué)生有分歧，激勵(lì)其發(fā)言、闡明原因，培養(yǎng)不唯師、不唯書的質(zhì)疑精神。如在教學(xué)六年級(jí)“斜面”時(shí)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生用木板搭一個(gè)斜面，模擬借助斜面搬運(yùn)物體的過程。有的小組的學(xué)生發(fā)現(xiàn)明明是同樣高度的斜面，差距卻很大，盡管去除“異常”數(shù)據(jù)，從全班匯總的數(shù)據(jù)也能得到斜面更省力的結(jié)論，但是面對(duì)差別很大的“異?！睌?shù)據(jù)，就需要深入探究了。教師讓小組成員上臺(tái)演示后，學(xué)生們立馬發(fā)現(xiàn)他們組的斜面和別的組不一樣，雖然木板和水槽都是一樣的，但是他們把水槽豎起來擺放，造成了一個(gè)坡度很大的斜面，而其他小組是橫著擺放的，坡度相對(duì)較小。這就進(jìn)一步引發(fā)了學(xué)生思考：斜面坡度的大小會(huì)如何影響用力情況呢？坡度大小的研究?jī)?nèi)容，雖然在新版教材中刪掉了，但是在課堂教學(xué)中，學(xué)生會(huì)生成這樣的疑惑。面對(duì)學(xué)生的質(zhì)疑、困惑，教師可以順勢(shì)而為，改變?cè)薪虒W(xué)設(shè)計(jì)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)深入探究。

綜上所述，小學(xué)科學(xué)課中學(xué)生數(shù)據(jù)分析能力的培養(yǎng)，可以從三個(gè)方面著手：第一，培養(yǎng)學(xué)生良好的數(shù)據(jù)意識(shí)。良好的數(shù)據(jù)意識(shí)是數(shù)據(jù)分析能力的先決條件，學(xué)生必須重視證據(jù)，秉持嚴(yán)謹(jǐn)客觀的態(tài)度，講究實(shí)證。第二，培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)收集能力。提升數(shù)據(jù)的收集能力，應(yīng)先從規(guī)范探究習(xí)慣開始，可以借助優(yōu)化的記錄表格和巧用記錄方法，使收集的數(shù)據(jù)真實(shí)、有效。第三，學(xué)會(huì)數(shù)據(jù)處理的科學(xué)方法。引導(dǎo)學(xué)生用科學(xué)、有效的方法整理數(shù)據(jù)，巧用“異?！睌?shù)據(jù)，從而提升課堂教學(xué)質(zhì)量。