培养学生的数据意识

俞利平

数据意识是指学生通过观察、实验等探究活动在搜集数据、整理数据、分析数据时表现出来的心理倾向。可是，在日常教学活动中，我们不难发现，学生的数据意识还不强，很多课堂上热热闹闹实验之后得来的数据，学生只是做了简单的分析就放在一边没什么用了。更有甚者，为了得到需要的实验结论，出现了实验数据做假的行为。科学探究不能只停留在形式上，在关注学生动手的同时，更要关注学生的思维发展。我们应引导学生努力寻求有利的数据来证明自己的观点，自觉运用数据解释相关的问题或现象，不断得到可靠的证明自己观点的证据。

一、实验数据的收集要客观、全面

培养学生的数据意识，首先要让学生学会如何科学地收集数据，这对后续的探究至关重要。科学测量、收集数据包括两方面：一是所搜集数据是否真实，是否经得起重复验证；二是所搜集的数据是否全面，能否反映所研究内容的实质。

1．要客观地测量和收集数据

科学来不得半点弄虚作假，必须尊重事实，测量结果是什么就是什么。如在教学《种子发芽实验》一课时，有一个绿豆种子发芽是否需要空气的实验。在第一课时，学生自主设计了实验，有7个小组选择研究这一因素，在第二课时，学生交流实验数据，发现实验数据与原来的猜测完全不符的现象。统计表如下：

面对这些数据，学生有三种看法：第一种观点认为种子发芽不需要空气，因为实验组和对照组的绿豆种子大多发芽了，而且对照组没有空气的发芽率更高，达到100010；第二种观点认为种子发芽还是需要空气的，但需要的空气量很少，在我们给绿豆浇的水中就有少量的空气，可能这些空气就足够绿豆种子发芽了；第三种观点认为这个实验不科学，因为实验过程中，空气这个因素改变了，其他因素也改变了，对照组的绿豆是密封的，而绿豆种子会呼吸，袋子里的温度会变高，所以温度这个条件也改变了。

虽然这个实验的数据不能说明我们原来研究的问题，但由于我们尊重事实，把各组得到的数据都进行了统计，发现了更多我们原来没有意识到的东西。这些东西比我们得到一个简单的科学结论更重要，它不仅培养了学生尊重事实、不迷信权威的思想，也使学生在分析实验数据时发散思维，向更多的方向寻求原因，在反思实验的过程中，发现一些不合理的设计。

2．要全面测量和收集数据

我们在进行教学设计时，一定要了解教材实验设计的目的，不能随意地将一些内容删减掉。如教学《怎样得到更多的光和热》一课，研究物体的颜色与吸热关系时，教材选取了黑色纸、粉色纸、铝箔纸、黑色蜡光纸、白纸5种材料，比较它们在阳光下的吸热能力。我在第一次上课时，因为怕课堂时间来不及，将原来教材中设计的实验时间10分钟改为8分钟。其中一组实验数据如下：

学生从实验数据中很快发现了规律，即黑纸吸热能力最强，白纸吸热能力很弱，铝箔纸吸热能力最弱。我以为这个实验圆满结束了，可有一个组说还有新的发现，他们组的实验数据如下：

他们同意前面的观点，但他们还有新发现，即最后两分钟时，温度不再上升了，是不是因为纸袋吸热与散热一样快了，所以温度不再上升了？要不然，黑色的物体温度一直上升，不是要着火了吗？原来，这组准备工作做得很快，测量到8分钟时，实验并没有结束，而是继续在测量。

真的是这样吗？是不是到一定时间，纸袋在阳光下温度不再上升了呢？为了证明他们的想法，我第二节课组织学生继续实验，这次实验不再是8分钟，也不是10分钟，而是14分钟，看看是不是这样。实验情况的确如那个组的情况，8分钟后，纸袋里的温度基本不再上升。

好险，如果没有这一组的发现，我是不是会给学生造成这样的错误认识：物体在阳光下放得时间越长，温度上升得越高。原来，书中设计10分钟是有目的。

二、实验数据的分析要形象、直观

在科学探究的寻求证据、得出结论阶段，对得到的数据，我们应当引导学生尽可能借助多种形象、有序的图表来分析数据和整理信息，帮助学生理解问题，发展思维。

1．用形式多样的图表整理、分析数据

用形式不同的图表整理、分析数据，有利于学生思维的发展。比如：表格式一般用于分析比较简单的数据，柱状图方便比较，折线图反映变化的过程，扇形和饼形图一般用来呈现不同种类所占的比例。在教学中，我们可以根据实际需要，选择合适的图表来分析实验数据。如《杠杆的科学》一课，在研究杠杆秘密时，如果用书中表格的形式来分析杠杆的规律，对学生来说挺困难，但如果将这些数据改成图示的方式，分析起来就简单的多了。原先的记录表中选择了典型的数据记录如下：

可以将这些数据改成图示的方式，并将同一类图放在一起分析，如图：

学生观察图后，很容易发现：省力的杠杆都有一个共同的特点，即用力点到支点的距离大于阻力点到支点的距离，而费力的杠杆正好相反。如果两边距离相等，则既不省力也不费力。比起原来表格式的记录方法，用图示的方式更形象，更有利于学生分析数据，找到规律。

2．引导学生逐层深入分析数据

有时，我们在一节课中花了大力气测量所得的实验数据，如果只是简单地得出一个结论，似乎浪费了些，但繁多的实验数据，直接让学生分析确实又有困难，这时用形象的图表式记录逐层分析，有利于学生对数据的深入了解，将实验数据的效用发挥到最大。如上面举例的“物体的颜色与吸热本领关系实验记录”就可以用折线统计图逐层分析的方法来深入解剖数据，发展学生思维。

第一层次，分析每一种纸在阳光下温度的变化情况。学生会发现，无论哪一种纸，在阳光下温度都会升高，而且时间越久温度越高，到8分钟时最高。这说明太阳不仅带来了光，同时也带来了热。在这一层的分析中，要引导学生意识到，不仅我们不同组对同一材料的研究是重复实验，我们同一组中不同材料的研究，也是在重复实验，证明物体在阳光下温度会逐渐上升。

第二层次，比较不同纸在阳光下温度上升的趋势，发现黑色物体吸热能力最强，之后依次是黑色蜡光纸、粉色、白纸和铝箔纸。所以夏天人们经常穿白色等浅色的衣服，而冬天经常穿黑色等深色衣服。而黑色纸与黑色蜡光纸比，蜡光纸因为反光能力比较强，所以吸的热就少了。同样道理，可以分析白纸和铝箔纸等，比较两种材料在阳光下温度的变化情况。这些现象说明吸热能力强的物体，反光能力一般就会弱，而反光能力强的物体一般吸热能力比较弱。

第三层次，比较不同纸在阳光下温度上升的趋势，发现开始的时候温度上升得快一些，到最后两分钟温度不再上升。这可能是因为开始时，纸袋的温度与外面的温度相差较小，吸的热让纸袋温度上升的趋势明显优于它散热的能力，所以温度上升快。后来里面与外面的温度差距大了，散热越来越快，所以温度上升得越来越慢，直到最后，散热和吸热能力达到平衡，温度不再上升。

在这样逐层的数据分析、交流中，学生将发现更多的信息，这对发展学生思维是极其有利的，学生也在这样的训练过程中，就会越来越尊重数据，也就有效培养了学生的数据意识。

三、实验数据的延伸要联系、发展

在科学课的一个单元中，课与课之间有着紧密的联系，有许多实验数据不仅可以为本课所用，还可以为后一个实验，甚至后面几课研究所用。因此，在教学中，要注重实验数据间的联系与延伸。

1．注意数据的前后联系

《抵抗弯曲》一课，研究纸梁的宽度与抗弯曲能力时，记录单如下：

由于1倍宽的纸梁抗弯曲能力学生没有经验基础，所以不用预测，而2倍、4倍宽的纸梁抗弯曲能力可以根据前面所测得的数据进行猜测，这有利于学生关注实验数据间的联系，了解当纸梁宽度成倍增加时，它的抗弯曲能力是否也在成倍增加。如果我们在平时的教学中，经常引导学生关注数据的联系，学生就会逐步增强对数据的敏感性，提高思维能力。

很多时候，在一个实验完成之后，我们往往会把这一实验的数据放在一边不再理会。事实上，很多探究活动不是单独存在的，它往往和后面的研究有着或多或少的联系。如果我们将实验数据联系起来分析，可能会收到意想不到的效果。如《抵抗弯曲》一课的纸梁的厚度与抗弯曲能力的测试实验，就可以将前一次实验的数据联系起来分析，使我们得出的结论更有价值，使整堂课的结构更有层次。记录单如下：

一张纸的厚度与一张纸的宽度是同样的材料，所以不用预测，将前一次实测的数据直接填人即可，而对2倍厚、4倍厚的纸梁抗弯曲能力预测时，学生会根据纸梁宽度的研究结果来预测，这样有利于学生发现，当厚度增加时，它的抗弯曲能力比增加宽度时更强。

2．注意数据对后续学习的预见性

在一个单元中，前后的研究项目往往有着密切的联系，前一课的研究内容可以为下一课的研究提供依据或着前一课发现的新问题正是下一课要研究的主题。

如《电磁铁的磁力（一）》一课，学生对实验数据的关注推动了研究的深入发展，不仅将本课的研究顺利完成，而且将下一课《电磁铁的磁力（二）》的内容也顺理成章地引了出来，将学生的探究热情推向高潮。

《电磁铁的磁力（一）》一课是在学生研究了《电和磁》《电磁铁》两课内容后，继续探索影响电磁铁磁力大小的因素。由于学生在这方面的生活经验极少，又加之在前两课研究中，对电磁铁磁力大小的变化并未关注，因此在猜测环节就卡住了。全班同学都认为电磁铁的磁力大小与电池的多少有关，其他因素一个也想不到。为了不影响学生的研究兴趣，我针对学生提出的猜想组织学生设计实验、分组实验。在交流实验数据时，我让每一组都汇报实验数据，并对数据进行分析，得出结论。一切都很顺利，因为实验现象比较明显，每个组都从实验数据中得出了正确的结论。就在我打算再引导学生展开其他因素的探究时，一个男生举起了手。

马商瑜：老师，为什么我们两节电池只能吸6个回形针，韩宇宇他们组也是两节电池却能吸21个回形针？

师：是吗？（将两组实验记录单放在实物投影仪上）为什么会这样？

生：可能他们的是大电池，你们是小电池。

马商瑜：（看了看韩宇宇一组的电池）是一样的。

生：可能他们是新电池，你们的用过了。

马商瑜：我们的是新电池。

韩宇宇：我们也是新电池。

生：会不会你们做错了？

马商瑜：应该不会，我们和他们组再做一次试试。（实验后交流继续）我们组数据没变，他们组呢？

韩宇宇：我们也没变。

师：那到底是什么原因影响了我们的数据呢？

生：我刚才看到他们两组的电磁铁做得有点不一样。

师：请你们两组将电磁铁拿到展示台上来。

（学生们发现这两组的电磁铁上绕的电线圈数相差很多，电线的粗细也不样，里面的铁钉大小也不一样。）

生：可能电磁铁磁力的大小和线绕的圈数也有关系。我们组的铁钉和韩宇宇他们组差不多，电线也比较粗的，可我们只吸了13个回形针，比他们少，可能是我们电线绕的圈数比他们少，他们已经绕得很鼓了。

各个小组开始将自己组的实验数据和展示台上的两组比较，他们认为影响电磁铁磁力的大小还有其他因素，顺利地将研究引入到下一课的内容，并且由于问题完全是由学生自己发现的，他们的探究热情特别高。在上《电磁铁的磁力（二）》一课时，学生自然而然地更加关注自己组的实验数据，也更关注其他组的实验数据，数据意识大大增强。

浙江省慈溪市第四实验小学( 315300)