在实验数据的收集、分析中培养学生的科学精神

王翔

《小学科学课程标准》指出：“科学探究要培养学生的实证意识。数据作为探究实验中常见的记录手段，对事物、现象进行定性、定量分析时，它能使我们的条理更清楚，结果更精确。同时，引导学生合理、科学地理解、运用科学探究活动中接触到的实验数据，修正学生对待数据的心理倾向，可以推进学生的思维发展。因此，培养学生敏感的数据意识，对严谨细致、实事求是的科学态度的形成，对科学知识的掌握、探究能力的提高，都有着非常积极的作用。”

一、收集实验数据存在的问题

（一）数据不真实

真实的数据是科学实验现象的客观反映，是学生开展科学探究真相的基础。在课堂教学中，学生应对数据真实的重要性有充分的认识，养成尊重数据、严谨科学的态度。

大部分学生都很喜欢科学课，因为可以做有趣的实验。但有些学生就只顾着玩实验，却不能把实验中的重要数据及时地记录下来，这就造成了实验数据的不真实。

在教学时，教师为了顺利地完成教学任务，在让学生交流实验数据时，偏向于选择有利于教学目标完成的学生发言。往往听到想要的实验数据时，交流就会戛然而止。长此以往，学生为了能得到教师的肯定，就会揣摩教师的想法，根据揣摩出来的想法去记录实验数据，从而导致数据不真实。

（二）数据不准确

小学生年龄小，实验操作能力相对较弱，同时，不同学生之间也存在很大的差异，导致得出来的实验数据不准确。

对一些需要通过实验仪器如温度计、测力计、秒表等器材测量得出的数据，如果没有掌握正确的操作仪器的方法，也会使数据有出入。

（三）数据不全面

实验探究完毕后，特别是在大班教学中，教师往往只挑选部分小组进行数据汇报。比如在收集实验数据的过程中，每个小组都做了同一个实验，但由于时间等原因，教师只挑选一两个组的实验数据表进行展示汇报，而其他组的实验数据就会被忽视。这样的不全面的数据，很难说服所有人，也很容易出错。

二、分析数据存在的问题

（一）不能抓重点分析

为了实验的准确性，有许多实验我们会重复三次以上，采用得出平均数的方法。可是学生在分析的时候，并不能抓住平均数来分析问题，而是会一次一次地进行对比。如：在《摩擦力》这一课中，学生在研究摩擦力的大小可能和什么因素有关的实验中得出如下数据：

当学生进行分析的时候，他们一般会比较第一次在有水的桌面上摩擦力0.1N，而在铺毛巾的桌面上是0.2N，0.2大于0.1，所以在铺毛巾的桌面上摩擦力大，接下来比较第二次、第三次、平均数。如果是这样比较，平均数就失去了它的价值，显得多余。而实际上，为了减少误差进行多次实验，最后得出的平均数是相对准确的数据，能够代表这一组数据的水平。我们在分析的时候，只要比较两种情况下的平均值就可以了。

（二）分析数据不全面

学生完成实验后对自己的实验数据进行分析时，经常会考虑得不够全面。如在《热起来了》这一课中，为了让学生深刻地认识到衣服到底起了什么作用，学生在实验中完成了冷水和热水的两组实验，汇总成下表：

热水：

冷水：

实验前有的学生预测是衣服能增加热量，有的学生预测衣服不能增加熱量但能够起到保温作用，但当他们看到这些实验数据时不禁迷惑了。认为衣服能增加热量的学生，发现不管包没包衣服，热水温度都在下降，可是不管包没包衣服冷水的温度都在上升。这否定了他们的预测：难道衣服没有起到作用？认为衣服不增加热量但起到保温作用的学生，发现包没包衣服冷水和热水的温度都在变化着，不明白这是怎么回事。这里还有一个关键的角色就是：室温。学生在分析的时候还要把室温考虑进去，才能发现这些数据后面隐藏的细微变化。学生在仔细观察后发现：在热水实验中，包衣服的热水下降了7.5℃，没包衣服的热水下降了9℃。在冷水试验中，包衣服的冷水上升了6.5℃，没包衣服的冷水上升了8℃。学生确定衣服不能增加热量，可以从两点看出来，首先是热水温度在下降，其次是冷水包住衣服的上升得没有没包衣服的快。因此，衣服起到的作用是学生认为的保持温度，不是学生认为的衣服起到了减缓热传递的作用。

（三）忽视“另类”数据的处理

随着新课程实施的不断深入，实验数据的分析、处理问题已经被很多科学教师所重视。在大部分科学课堂中，学生能够得出常态数据，并能进行有效的整理、分析、归纳，最终得出结论。但是，当课堂中出现一些“另类”数据时， 如差距大或者错误的数据，就会使很多教师措手不及，让学生糊里糊涂。这时，教师可能会回避或放弃对这类数据的分析。但是，“另类”数据不是凭空产生的，也是学生实验结果的真实呈现。对于这些“另类”数据的反思，能够促使学生重新审视自己实验操作的整个过程。这个自我检查的过程，对于提高学生今后实验操作的严谨性、科学性等都会起到极大的促进作用。教师要及时找到处理这些数据的有效策略，从而激起学生“想解除困惑、再次得到常态数据并得出结论”的欲望，培养他们的科学精神。

三、在实验数据收集、分析中培养学生的科学精神

（一）在实验前准备中培养科学精神

《小学科学课程标准》提出：“能用简单测量工具（尺、测力计、天平、量筒、温度计、秒表等）对物体进行定量观察，采集数据，并做简单记录。在利用测量工具观察时，如何做到所获数据的准确是非常重要的，这会直接影响到整个活动的效果。”

教师应该引导学生自主检查器材的好坏，让学生知道一个完好的测量工具应该是怎样的，应具备哪些特征。如测力计，一个完好的测力计要观察它的几个部分组成是否完整，还要注意测力计的弹簧能否正常发挥作用。教师可以在准备材料时故意在其中放置几个有问题的测量工具，培养学生在平时实验操作中养成良好的习惯。当学生不能及时地发现测量工具的问题而继续使用后，最终可以将这一小组的数据让全班学生共同交流，发现其中的原因。由此，引导学生认识到一开始的一个简单的问题没有被发现就会导致整个实验的失败。学生对于教师准备的实验材料不能一味地认可，而应该具有自己的判断能力，要有质疑的科学态度。

（二）在实验操作中培养科学精神

数据收集的过程是学生实践的过程，它要建立在学生对问题和研究方法理解的基础之上。数据收集的过程是课的核心所在，也是培养学生操作技能，培养学生科学精神、合作能力的核心环节。以“连续测量一杯热水的温度”为例，学生要掌握测量、读、写温度的能力，要把握定时的能力（刚好两分钟测量一次），在二三十分钟的实验过程中，要有耐心和恒心。同时，教师要指导学生掌握正确的测量和观察方法，测量和观察的准确性在实验过程中也起着非常重要的作用。对于读数的要求，更要科学、严谨。

（三）在数据分析中培养科学精神

数据分析过程是培养学生科学精神的重要途径。在进行数据分析时，教师和学生都要做到客观地对待实验数据。如在探究《国旗是怎样升上去的》这一课时，有动滑轮和定滑轮两种装置。学生普遍猜测定滑轮是省力的，实验结束后有一个小组学生得出这样一组数据：

定滑轮：

学生根据得到的数据，认为定滑轮是费力的，因为总的拉力比原来的物重要多;还有一些小组做出来的拉力是相对物重小一些，他们就认为定滑轮是起到了省力的作用。这时，教师应该引导学生看全班学生的数据并思考：为什么每个小组做出来的结论都不相同呢？我们应该怎样分析才能更加准确呢？由此引导学生使用平均数来分析全班的数据。最终发现平均数非常接近物重，得出的结论是定滑轮既不省力也不费力。

（四）在处理“另类”数据中培养科学精神

教师要树立及时有效地处理“另类”数据的教学观，要意识到分析這类数据将有利于学生质疑精神、实证意识等科学素养的培养。教师要研究探索快速洞悉大部分“另类”数据产生的原因以及有效引领学生自行分析、处理这类数据的策略。

如，学生在开展有关摩擦力和接触面的光滑度的实验时，设计了把物体直接放在桌面上和放在毛巾上两种情况。大部分小组做出来的数据证实放在毛巾上的摩擦力较大，直接放在桌面上的摩擦力较小。可是有个小组的数据却是相反的，当大家向他们投去质疑的目光时，这个小组的学生也开始怀疑自己的数据。这个小组有个学生说再做一遍，于是他们又做了一遍，结果和刚才的还是差不多。这是怎么回事？当大家把焦点再次聚集在这里时，有个学生叫道：“我们的桌子上不光滑，上面有许多划痕。”他用小手摸了摸桌面又摸了摸毛巾继续说：“我们做出来的数据是放在桌面上的比放在毛巾上的摩擦力大，因为桌面比毛巾粗糙，说明越粗糙摩擦力越大，越光滑摩擦力越小，这和大家得出来的结论也是一致的。”

数据收集和分析过程是培养学生科学精神的重要途径。科学的本质不仅仅是科学的结论，更重要的是要理解和体验科学探究的过程，并在此过程中培养学生的严谨、求实、怀疑等科学精神，而数据收集与分析过程正是培养这些科学精神的最佳途径。学生的观察能力、记录能力和分析概括能力，以及实事求是、一丝不苟的科学精神，都将在这一过程中得到应有的锻炼和培养。