科学教学中实验数据获取和处理策略

2017-04-11张达

教学月刊(小学版) 2017年9期

□张达

科学教学中实验数据获取和处理策略

□张达

在小学科学探究实验活动中，数据采集与分析占了相当大的比例。但是，学生往往易受环境、器材、实验操作习惯及年龄认知特点等因素的影响，不能够采集或记录准确的数据。针对学生活动中出现的问题，教师必须对症下药帮助学生，使学生能够时刻保持对数据的敏感度，引导学生实事求是地面对真实数据，准确地获取数据和科学地处理数据，让学生不断地通过数据来分析现象、解释结论，在运用数据的过程中逐步形成数据意识。

科学教学数据获取数据意识解决策略

在小学科学探究实验活动中，数据采集与分析占了相当大的比例。在这一类活动中，需要学生进行较为精确的数据采集与统计，进而进行数据分析得出结论。但是，学生往往易受环境、器材、实验操作习惯及年龄认知特点等因素的影响，不能够采集或记录准确的数据，从而使实验结论出现偏差。

针对学生活动中出现的问题，我们必须对症下药帮助学生，使学生能够时刻保持对数据的敏感度，引导学生实事求是地面对真实数据，准确地获取数据和科学地处理数据，让学生不断地通过数据来分析现象、解释结论，在运用数据的过程中逐步形成数据意识。

一、巧妙设置，帮助学生获取数据

（一）及时检测，工具可靠

在实验探究课中，学生拿到测量工具后往往没有检查工具的习惯。如《测量力的大小》一课中，学生在测量一个钩码的重力时，发现同样轻重的钩码，各组测出来的数据都不太一样，引起学生对测量工具本身的观察，这也是让学生在体验的过程中获得认知的一种有效的方法。同样，在使用其他工具（如：秒表、温度计、量筒、天平、米尺等）进行测量的过程中，教师要不厌其烦地让学生逐步养成拿到工具先观察的习惯，在观察的基础上再进行测量和读数。

（二）操作实验，技能第一

实验操作过程中，学生对测量器材的正确使用与否，不仅关系到测量的数据是否准确，而且也会影响学生的实验操作技能的形成。如《温度和温度计》一课中，教师应先示范温度计的使用方法，边示范边讲解动作要领，同时让学生思考讨论为什么要这样做。当学生看过教师的演示并联系实际时，就能较快明白其中的原委，顺利掌握温度计的使用方法及注意事项。以此为基础，学生在接下来测量水的温度的过程中就能够自如使用温度计，测量出来的温度准确度也高了。

（三）实验虽忙，记录及时

好动手不爱旁观，喜操作不善记录，这是由学生的年龄特点决定的，学生总是在忙碌的操作、观察、交流过程中忘记了记录。教师要有意识地培养学生边动手、边记录、边思考的习惯，如：1.对学生实验小组进行分工，每人各司其职，定期轮换，让每个学生都有动手、观察、记录的经历；2.为学生设计实验数据记录表，让学生时刻关注、及时记录每一次观察到的数据；3.尊重数据，不随意涂改数据，当对数据有疑问时，通过重复实验来确定数据。

二、科学处理，培养学生分析数据的能力

（一）数据的取舍关注

1.选择合适的数据

在数据采集的实验中，学生往往要通过多次重复实验，采集多个数据来提高数据的准确性。但是，当学生面对多个实验数据时，常常被该取哪一个数据的问题所困扰。如《机械摆钟》一课中，学生测量摆摆动10秒的次数，测量数据如表1。

表1

面对这样一组数据，应该取哪一个？教师可以让学生先观察，让学生发表意见并阐明自己的想法，在学生取得一致认同的情况下告知这种数据的取法叫取众数。同样，取中位数、平均值计算法等适合不同情况的数据取值，教师要让学生在实践的体验中去理解为什么这样取数据。学生只有在理解数据取法的意义后，才能根据实际情况快速地判断、选择合适的数据。

2.处理可疑的数据

在多数情况下，学生出现数据不一致是由于操作的失误或者是计数方法的不正确导致的。教师应该引导学生反思实验操作和计数的方法，以提高学生的实验操作技能。但有时出现的一些可疑数据，往往会为学生建构新的认知提供生长点。如《磁铁的磁性》一课中，学生用挂回形针的方法测量条形磁铁各处的磁力大小，记录的数据如表2。

表2

学生在观察数据后，认为第四组的“C”点没有取条形磁铁的最中间，数据是错误的。教师询问第四组的学生，学生回答：“我们虽然没能在C点挂住一枚回形针，但是我们挂住了一枚大头针，这枚大头针告诉我们条形磁铁的中间也是有磁力的，只不过磁力太小，挂不住一枚回形针。”教师对这组学生的发现充分加以肯定，同时让其他组的学生也试试在条形磁铁的中间挂一枚大头针，学生在实验后修正了实验结论：“条形磁铁的磁性两端强，中间弱。”

（二）数据的汇总分析

1.用列表法整理数据，凸显数据特征

学生面对单组记录的数据，有时很难发现其中的规律。要让学生从数据中发现规律，并且形成数据作为证据的意识，全班的数据统计和整理必不可少。如一位教师教学《摆的研究》一课，分析摆锤轻重和摆绳长短对摆的快慢的影响，数据如下表3。

表3 （测量时间：15秒）

续表

如果学生只看列表中的数据会发现摆的快慢与摆锤轻重无关，与摆绳长短有关。如此就失去了数据列表的价值。数据列表，一方面是让学生观察自己组的数据规律和其他组的数据规律是否一致，同时让学生关注自己组的数据与其他组的数据有差异的原因。如对摆锤轻重实验的数据横向分析，得出摆的快慢和摆锤的轻重无关，再纵向分析，各个小组摆动的次数不一样，关注到是不是摆绳的长短影响了摆的快慢？再分析摆绳的长短对摆的快慢的影响时，先横向分析各组数据，得出摆的快慢确实和摆绳的长短有关，再纵向分析，同样长的摆绳、同样重的摆锤，摆的快慢为什么还有1次的差异呢？这样的数据分析能够引起学生对实验操作的反思和课后进一步研究摆的快慢的兴趣。

2.用统计图法整理数据，直观体现数据规律

学生在数据分析的过程中，由于面对的是一个个数字，缺乏动态直观性，因此要从数据中发现规律趋势比较难。如果我们能恰当地运用统计图表对学生的数据进行再处理，那么，学生将在直观的数据图分析中，得到抽象逻辑思维的再发展。

如《磁力大小会变化吗》一课测量环形磁铁吸合后磁力大小的变化。学生发现1个环形磁铁能吸6个小螺帽，推测出2个环形磁铁能吸12个小螺帽，4个环形磁铁能吸24个小螺帽……学生的前概念是不仅吸引的小螺帽个数增加，而且随着磁铁倍数的增加而倍增。但是，学生在实际的测量过程中获得的数据却与他们的推测不符。如表4。

学生通过对数据的分析，发现随着环形磁铁个数的成倍增加，吸引的小螺帽的个数并不是成倍地增加。教师以此数据让学生去推测16个、32个环形磁铁吸合在一起，小螺帽的个数将会是多少个，学生是很难推测的。如果教师将学生的数据转换成图表（如图1），那么学生会更直观地感觉到螺帽的个数增加到一定个数以后将不再增加，从而降低了对数据推测的难度。