小学科学课堂培养学生数据运用能力的实践研究
2022-06-08
数据作为探究实验中常见的记录手段，可以清晰准确地对事物、现象进行定性、定量的分析，有着其他方法不可替代的作用。通过随机访谈、问卷调查和随堂听课，我们发现不少学生在科学探究活动中，数据收集误差大、分析不具体、整理不规范的现象，直接影响运用数据解释实验现象的客观性和真实性。为此，我们结合小学科学课程的特点和学生的认知水平，深入开展《小学科学教学中培养学生数据运用能力的实践研究》课题研究，从理论和实践层面探索培养学生数据运用能力的方法与途径，在提高学生数据收集、整理和分析能力的基础上，发展学生的数据汇总、分类、甄别能力，真正让学生学会“用数据说话”。
一、全面、客观地汇总实验数据
培养学生的数据运用能力，首先要让学生学会如何科学地汇总实验数据，这对后续的探究至关重要。数据的收集、汇总包括两个方面：一是所搜集的数据是否客观真实，是否经得起质疑验证；二是所汇总的数据是否全面，有无存在误差现象。如《测量摆的快慢》一课，要求每个对比实验重复多次，如果将每个小组每一个对比实验数据都收集起来，数据变得纷繁复杂，眼花缭乱。因此，数据运用的第一步就是数据汇总：让学生计算出同一个实验多次数据的平均数，再将全班每个小组的平均数进行汇总。这样不仅让数据清晰明了，更具代表性，而且让学生掌握了一个常用的处理数据方法：计算平均数。
二、直观、形象地分类实验数据
在科学探究的寻求证据，得出结论阶段，我们应当引导学生尽可能借助形象有序的符号或图表，将实验数据分类整理，以便分析数据，找到规律。《测量摆的快慢》一课的实验次数和实验数据众多，操作难度较大，几乎每个班都会出现“异常”数据。在多次教学实践后，笔者总结了“图标分类法”，先让学生观察数据，并根据学生的回答在表格旁做不同的记号，如表1中“□”标识的数据说明摆绳越长，摆的速度越快的规律；“△”标识的数据说明摆绳越长，摆的速度越慢的规律，这样的数据分类方式既形象直观，又条理清晰。
表1：改变摆绳长度的实验（平均值单位：秒）
三、辩证、严谨地甄别实验数据
面对着反映截然不同规律的几组数据，学生们的脑海里打了一个大大的问号。这是个绝好的教育契机，能教育学生一丝不苟地进行实验操作，分析实验数据。
1.重新计算平均数
请出现异常数据的小组将原始数据展示出来，重新计算平均数。事实证明，很多错误数据就是因为学生认为做完实验大功告成，忽视计算，计算马虎造成的。
2.检查实验变量的控制
对一些出现异常数据的小组，教师应提示学生在实验中是否控制好各种变量，比如怎样改变摆绳的长度？怎样保持摆锤重量、摆动幅度不变？通过检测，往往会发现到操作失误的细节，比如测量了绳子长度后才系上摆锤，实际上绳子长度减少了。或者开始实验时摆锤拉得太高，摆幅没有控制好等等。学生在检查变量控制中深刻体会到规范操作实验的重要性。
3.再次进行实验
重做实验时一定要有教师或其他学生在一旁仔细观察，及时找出错误的真正原因。有一个小组上一节课没做完实验，下一节课继续做该实验时，换了另一根绳子，结果出现异常数据。
值得一提的是，“甄别数据”对科学学习很重要，因为只有正确的数据才能得出正确的结论，这一过程也再一次回顾了实验，帮助学生真正“理解科学”。
四、科学、合理地寻找规律
从纷繁复杂的数据中寻找正确的规律，不是一件容易的事情。例如，有学生根据表2就肯定地得出了三个规律：1.摆锤的重量不影响摆的速度（“□”标识）；2.摆锤重量越大，摆的速度越慢（“△”标识）；3.摆锤重量增大，摆的速度越快（其余数据说明）。
表2：改变摆锤重量的实验（平均值单位：秒）
单纯从数据上看，学生的分析是有一定道理的。如何纠正学生的偏差呢？与其牵强附会地解释，不如让学生自己感悟。于是笔者将表1与表2放在一起，请学生进行比较：“两组实验数据之间有什么区别？”学生立刻发现原来绳长与两倍摆绳的时间差别很大，而一个摆锤与两个摆锤的时间差别不大。这时，教师再让学生看着电子表，亲自感受一下3秒（绳长实验最小的差别）和0.30秒时间的差别。学生马上领悟到摆锤重量虽然增加了一倍，可对摆的快慢影响却微乎其微。所以，摆的快慢与摆锤重量无关。
那么这些微小的差别又是怎样产生的呢？这个问题一提出，几乎每个班的学生都能找出“计时不准确”“计数不合理”等原因，并且主动强调操作一定要规范，实验一定要细致。这是，教师适当引入“误差”概念，帮助学生理解误差是实验中无法完全避免的现象，分析实验数据时一定要分清楚“真正的差别”和“误差”。可见，寻找规律时要用数据说话，培养学生对数据的敏感性，以事实数据来证明规律。
科学是用证据说话的，数据运用能力的高低决定着证据的合理性和真实性。随着课题研究的深入，我们注重启发和引导学生运用汇总、分类、甄别、表述等数据处理方式，发现数据之间的联系与蕴含的规律，寻找合理的数据证明自己的观点，自觉运用数据解释相关的问题或现象，促使学生的数据运用能力得到有效提升。
【作者单位：广州市花都区狮岭镇振兴第一小学 广东】
一、全面、客观地汇总实验数据
培养学生的数据运用能力，首先要让学生学会如何科学地汇总实验数据，这对后续的探究至关重要。数据的收集、汇总包括两个方面：一是所搜集的数据是否客观真实，是否经得起质疑验证；二是所汇总的数据是否全面，有无存在误差现象。如《测量摆的快慢》一课，要求每个对比实验重复多次，如果将每个小组每一个对比实验数据都收集起来，数据变得纷繁复杂，眼花缭乱。因此，数据运用的第一步就是数据汇总：让学生计算出同一个实验多次数据的平均数，再将全班每个小组的平均数进行汇总。这样不仅让数据清晰明了，更具代表性，而且让学生掌握了一个常用的处理数据方法：计算平均数。
二、直观、形象地分类实验数据
在科学探究的寻求证据，得出结论阶段，我们应当引导学生尽可能借助形象有序的符号或图表，将实验数据分类整理，以便分析数据，找到规律。《测量摆的快慢》一课的实验次数和实验数据众多，操作难度较大，几乎每个班都会出现“异常”数据。在多次教学实践后，笔者总结了“图标分类法”，先让学生观察数据，并根据学生的回答在表格旁做不同的记号，如表1中“□”标识的数据说明摆绳越长，摆的速度越快的规律；“△”标识的数据说明摆绳越长，摆的速度越慢的规律，这样的数据分类方式既形象直观，又条理清晰。
表1：改变摆绳长度的实验（平均值单位：秒）
三、辩证、严谨地甄别实验数据
面对着反映截然不同规律的几组数据，学生们的脑海里打了一个大大的问号。这是个绝好的教育契机，能教育学生一丝不苟地进行实验操作，分析实验数据。
1.重新计算平均数
请出现异常数据的小组将原始数据展示出来，重新计算平均数。事实证明，很多错误数据就是因为学生认为做完实验大功告成，忽视计算，计算马虎造成的。
2.检查实验变量的控制
对一些出现异常数据的小组，教师应提示学生在实验中是否控制好各种变量，比如怎样改变摆绳的长度？怎样保持摆锤重量、摆动幅度不变？通过检测，往往会发现到操作失误的细节，比如测量了绳子长度后才系上摆锤，实际上绳子长度减少了。或者开始实验时摆锤拉得太高，摆幅没有控制好等等。学生在检查变量控制中深刻体会到规范操作实验的重要性。
3.再次进行实验
重做实验时一定要有教师或其他学生在一旁仔细观察，及时找出错误的真正原因。有一个小组上一节课没做完实验，下一节课继续做该实验时，换了另一根绳子，结果出现异常数据。
值得一提的是，“甄别数据”对科学学习很重要，因为只有正确的数据才能得出正确的结论，这一过程也再一次回顾了实验，帮助学生真正“理解科学”。
四、科学、合理地寻找规律
从纷繁复杂的数据中寻找正确的规律，不是一件容易的事情。例如，有学生根据表2就肯定地得出了三个规律：1.摆锤的重量不影响摆的速度（“□”标识）；2.摆锤重量越大，摆的速度越慢（“△”标识）；3.摆锤重量增大，摆的速度越快（其余数据说明）。
表2：改变摆锤重量的实验（平均值单位：秒）
单纯从数据上看，学生的分析是有一定道理的。如何纠正学生的偏差呢？与其牵强附会地解释，不如让学生自己感悟。于是笔者将表1与表2放在一起，请学生进行比较：“两组实验数据之间有什么区别？”学生立刻发现原来绳长与两倍摆绳的时间差别很大，而一个摆锤与两个摆锤的时间差别不大。这时，教师再让学生看着电子表，亲自感受一下3秒（绳长实验最小的差别）和0.30秒时间的差别。学生马上领悟到摆锤重量虽然增加了一倍，可对摆的快慢影响却微乎其微。所以，摆的快慢与摆锤重量无关。
那么这些微小的差别又是怎样产生的呢？这个问题一提出，几乎每个班的学生都能找出“计时不准确”“计数不合理”等原因，并且主动强调操作一定要规范，实验一定要细致。这是，教师适当引入“误差”概念，帮助学生理解误差是实验中无法完全避免的现象，分析实验数据时一定要分清楚“真正的差别”和“误差”。可见，寻找规律时要用数据说话，培养学生对数据的敏感性，以事实数据来证明规律。
科学是用证据说话的，数据运用能力的高低决定着证据的合理性和真实性。随着课题研究的深入，我们注重启发和引导学生运用汇总、分类、甄别、表述等数据处理方式，发现数据之间的联系与蕴含的规律，寻找合理的数据证明自己的观点，自觉运用数据解释相关的问题或现象，促使学生的数据运用能力得到有效提升。
【作者单位：广州市花都区狮岭镇振兴第一小学 广东】