关注实验数据 提升科学素养

金国江

小学科学是以培养学生科学素养为宗旨的科学启蒙课程，科学探究是小学生学习科学的主要方法。学生在经历一个个探究活动中体验科学的乐趣，获取科学的知识和概念，增强科学探究的能力，从而形成良好的科学素养。小学科学的许多探究活动是以实证为基础、用事实来说话的，学生通过探究性的实验采集数据，进而通过对实验数据的处理和分析获取探究内容的内在规律，最终形成正确的科学概念，并在此过程中获得科学方法以及情感态度与价值观的提升。因此，如何科学、有效地获取实验数据以及分析数据对全面提升学生科学素养有着至关重要的作用。

一、关注数据的获取过程，掌握科学的实验方法

在学生的许多探究活动中，首先要通过实验探究活动获取数据，实验的方法是否正确、操作是否得当将对实验结果产生直接影响，并关系到能否准确、顺利地得出科学的结论。因此，教师在让学生进行探究实验之前，一定要注重探究方法的讨论，让学生认识到哪些因素可能会对实验结果产生影响及通过怎样的方法控制这些因素，尽量避免采集到错误的数据。

例如，笔者在教学“衣服能产生热吗”这一内容时，一些学生认为能产生热，一些学生认为并不能产生热而只能保温，最后通过讨论和交流，学生决定通过用干毛巾包裹住温度计下端看温度有没有上升来证明。在讨论了实验可能产生的影响后，八个小组的学生在教室里做实验后得到如下数据：

从表中可以看出，有四个小组的数据与科学的结论不符合，于是笔者再次组织学生讨论：“从数据中可以看出，有些小组温度保持不变，有些小组温度在上升，你们觉得衣服能产生热吗？”在讨论时大家各执一词。然后笔者就引导学生：“那是不是我们的实验方法还存在问题？你们觉得还有什么因素会引起温度的变化？”学生认真思考后想到，可能是在做实验时大家凑得比较拢也会传一些热量给温度计，许多人挤在教室里温度也可能在上升等问题。于是笔者带领学生在宽敞的大厅重新进行实验，包裹好温度计1分钟后再记录起始温度，以避免包裹时手上的热量可能对实验造成影响，每次读好数后立即远离温度计。经过对方法的改进，每个小组测得的结果是温度都是不变的，从而得出衣服不能产生热量的结论。学生在这样的活动中认识到科学、准确的实验方法对科学学习的重要性，在以后的实验方法设计过程中就会考虑得更加细致、周全了。

另外，值得注意的是，科学教师不能为得出所谓的结论而利用不科学的材料、数据来糊弄学生。记得曾有一位教师为了让学生了解空气中支持燃烧的气体体积约占1/5，在水上点燃一支蜡烛，然后用一个“带有刻度的容器”——划好5段体积的饮料瓶倒扣在点燃的蜡烛上，当蜡烛熄灭后，容器中水位上升（5段中的1段）的现象表明，原来饮料瓶内支持燃烧的气体（氧气）约占瓶内空气的1/5。稍加推敲，就可以知道这种方法一点也不科学：蜡烛燃烧会造成空气热胀冷缩，部分空气会从水中逃跑;蜡烛燃烧过程中也会产生二氧化碳等其他气体;蜡烛熄灭时瓶里的氧气只是浓度降低到不足以支持燃烧而已，并不是全部烧完了……虽然实验结果也刚好接近1/5，但这1/5与空气中支持燃烧的气体体积约1/5并没有直接关系。这样得到的数据不但不能说明问题，反而容易对学生造成不注重实验设计、为迎合实验结果伪造实验等不良影响。

因此，科学教师要注重探究实验方法的指导和训练，让学生通过科学的方法获取数据，为课外自主探究以及今后的科学学习打下扎实基础。

二、关注被修改的数据，培养实事求是的科学态度

在学生开展科学实验获取数据的过程中，当实验数据和学生的前概念不一致时，他们往往会觉得是实验做错了而去修改实验数据。教师在教学过程中，遇到这种情况时不能简单处理之，一定要让学生都认识到只有错误的数据才可以修改，引导他们养成一种实事求是的科学态度。

例如，在研究电磁铁南北极的实验时，笔者让每个小组把实验情况反馈到黑板上的表格中，各组最终呈现结果如下：

其实，第3组和第8组原本写的是钉尖S极、钉帽N极，后来看到其他组钉尖都是N极就把自己组的研究结果也修改了一下。当问及原因时，一个小组的同学说，看到别人和自己小组的不一样就以为自己小组做错了就去改了过来，而另个一小组说，发现自己小组和别的小组不一样就拿起材料来又做了一次，发现钉尖是N极了，就把实验结果改过来了。于是，笔者又让学生再次进行实验，结果有些小组钉尖是N极，有些小组钉帽是N极。让第3组和第8组的学生认识到自己原来的实验结果是正确的。从而让学生认识到科学研究必须实事求是，不能弄虚作假。

所以，教师应该关注每一个被修改的数据，挖掘数据背后的教育良机，引导学生认识测量错误和测量误差的区别，养成尊重每一个实验数据、实事求是的态度和习惯。

三、关注数据间的比较，训练严谨的科学思维

科学课的学习对学生理性思维的发展有着不可替代的重要作用，而语言是实现思维、巩固和传达思维成果的工具，因此，在研讨实验结果的环节，依据对实验数据的分析引导学生运用科学的语言归纳概括实验结论，显得非常重要。小学生往往思维比较片面，不能非常完整地总结结论，教师通过引导学生对数据进行横向和纵向的比较能够培养学生更加严谨的思维能力。

例如，在研究纸的宽度和厚度对抗弯曲能力影响的比较时，学生通过对比实验得到了如下两组承受垫圈的数据：

学生根据实验测得的数据，往往只能表述到“纸的宽度越大抗弯曲能力越大，纸的厚度越大抗弯曲能力也越大”这一层意思，而没有体现“纸的厚度对抗弯曲能力影响更大”这一层意思。最后，笔者通过让学生增加宽度和厚度这两组数据（实验时要求再研究宽度和厚度是跨度相同），同样增加宽度和厚度哪个效果更好。学生在两组数据比较以后一下子明白增加厚度比增加宽度效果好得多。

学生在研究不同斜面的作用时所得出的结论往往是：“使用斜面提升物体时，斜面的坡度越小就越省力”，甚至有同学说成“使用斜面提升物体时，斜面的坡度越小越省力，坡度越大就越费力”。笔者引导学生对不同坡度斜面利用情况的数据比较以及使用斜面和不使用斜面直接提升时用力情况的数据比较，学生都能认识到斜面坡度大费力是不对的，使用斜面都能够省力。这样学生就能把斜面的作用表述完整了——使用斜面提升物体时都能省力，斜面坡度越小越省力，坡度越大越不省力。

通过对数据的比较，学生能够更加科学、准确地总结实验结论，分析问题更加全面、严谨，思维能力得到进一步发展，同时在比较中也可能产生新的探究问题，把学生的科学探究活动进一步引向深入。

总之，在科学教学活动中，教师要引导学生使用科学的方法获取可靠的数据，并且做到不轻易修改任何一个数据，更要注重对数据的分析和比较，从而使学生在科学方法、科学态度、思维方式等多方面得到长足发展，提升科学素养。

（浙江省桐乡市茅盾实验小学 314500）