科学课培养学生实验数据分析处理能力的策略研究

摘 要：《义务教育小学科学课程标准》（以下简称《课程标准》）要求学生在探究过程中要有实证意识，通过可靠的证据去证实世界。“用数据说话”便是科学课中“证实意识”的具体体现。数据分析可以有效帮助学生寻找科学规律、得出结论，然而在现实中却存在实验与数据分析处理断层的现象。作者经过多年教学实践发现，可以从数据的收集、整理及辨析等方面提高学生的实验数据分析处理能力。

关键词：科学课;实验数据;教学策略

中图分类号：G427                                  文獻标识码：A                                       文章编号：2095-9192（2021）28-0018-04

引  言

小学科学教育是提高我国国民科学素养的基石，开展小学科学教育是一项系统工程。《课程标准》强调“突出强化教学实践环节”，认为小学科学教育需逐步培养学生提出科学问题、收集处理信息、获得新知识及分析、解决问题等能力[1]。科学的本质是实证，因此，在科学教学的实验环节中，教师引导学生对实验数据进行分析及处理，可以有效提高学生的实证意识及“用数据说话”的能力。下面，笔者将结合自身多年课堂教学实践，探讨如何在小学科学课中培养学生实验数据分析处理能力。

一、问题的提出

科学是尊重事实、讲究证据的。任何没有经过实证的猜测都是不可靠的，因此，学生在探究过程中要有实证意识，即通过可靠的证据去证实世界。数据是实证的支撑，对实验数据的处理分析能力既是学生实证意识的体现[2]，又是促进学生做思共生的一种方式。在科学课教学中，教师必须重视对学生科学实验数据分析与处理能力的培养[3]，尽可能让学生通过对原始数据进行细致分析处理，深挖数据中的有用信息，并归纳结论。然而，实际教学中却存在实验与数据分析处理断层的现象。由此可见，提高学生分析处理实验数据能力，对培养他们的实证意识尤为重要。

二、现状分析

（一）收集数据欠全面

为实现预定教学目标，教师常常在学生分组实验时，通过巡视的方式了解各小组的实验情况，为下一环节教学任务的开展提前做好准备。例如，在教学六年级上册第二单元“纸梁的宽度与抗弯曲能力关系”的实验中，一位教师在巡视时了解到有一组学生实验的结论与其他组不一样。教材中的实验结论是：纸梁抗弯曲能力随着它的宽度增加而增大，但这组学生实验后收集到2倍宽和4倍宽的纸梁承受垫圈的个数都是2。于是，教师在交流汇报时没有对这组数据进行收集，仅仅收集了与科学结论相符的数据。这种方法收集的数据并不全面。

（二）整理数据欠科学

在教学中经常会出现收集到的数据比较杂乱的现象，教师需要经过科学的整理才能发现隐藏在其中的科学规律。例如，在教学六年级上册“杠杆的科学”时，学生通过实验，发现有很多方法可以使杠杆尺达到平衡状态。在交流时，如果教师没有对学生汇报的数据进行及时整理，学生就很难在后续的研讨中发现杠杆省力、费力、等力与支点位置的关系。如果教师科学合理地对收集到的数据进行分类整理，学生就比较容易发现其中的规律。

（三）所得数据误差大

科学课之所以吸引学生，主要是因为有各种各样有趣的实验活动。但在现实的教学中，我们发现一些学生并没有真正理解实验目的，他们仅把科学课当作“玩耍课”。在教师进行实验指导时，很多学生不认真听讲，从而导致实验操作不规范，收集了一些误差较大的数据。例如，在教学温度计的使用时，由于学生没有认真听教师实验前的指导，在操作时有的仰视读数，有的俯视读数，还有的甚至把温度计从水中拿出来再读数，得出的数据“五花八门”，与实际情况存在出入。

（四）填写数据不真实

在实验操作过程中，学生有时会因为探究时间过长或者分工不明确，出现没有及时记录数据的现象。在交流汇报时，为了避免被教师批评，一些学生试图伪造一些数据蒙混过关。有时在汇报的过程中，学生发现其他小组数据和自己组的数据有明显差异，为了迎合教师，会对原先的数据进行改动，伪造数据。例如，在教学四年级下册“导体和绝缘体”一课时，教师发给学生20多种不同的材料，让学生检测哪些物体是导体，哪些物体是绝缘体。由于材料太多，学生忙于检测，最后交流时才发现没有及时进录，为了应付教师而胡乱填写了记录。

三、有效策略

（一）引导学生合理地收集数据

数据收集是学生实验的重要组成部分，也是进行科学分析的前提。收集数据的准确性直接关系着分析处理的价值。将实验数据转变为证据，成为得出科学结论的依据，具有极其重要的意义。

1.收集数据方法统一

科学实验具有偶尔性和重复性特点，因此，在教学中，教师会建议学生重复进行三次探究活动。在这种情况下，势必会出现三种不同的数据，如何选择有用数据，这对有些学生来说存在一定的困难。笔者认为，只要收集数据时方法统一，得出的数据都是合理的。例如，在教学四年级上册“用橡皮筋驱动小车”一课中，学生记录了这样一组数据（见表1）。

在选择有用数据时，教师可以取平均数：1圈跑2.33厘米，2圈跑3.67厘米，4圈跑5厘米;可以取最大数：1圈跑3厘米，2圈跑4厘米，4圈跑6厘米;还可以取中位数、最小数等。教师可以带领学生通过比较这些数据，得出在一定范围内，圈数越多，橡皮筋的弹力越大，小车运动的距离越远的结论。

2.收集数据实事求是

实验中收集的数据是学生探究的凭证。教师应尊重数据，培养学生实事求是的科学观。但是，在现实的课堂上，经常会出现学生篡改数据，甚至编造数据的问题。这些问题与教师在平时的教学中过多关注常态数据有很大的关系。教师收集数据时只有实事求是，才能发挥探究的真正意义。

【五年级“运动与摩擦力”教学片段】

师：哪个小组愿意来交流实验发现？

生1：我们是11组。光滑是0.4，粗糙是0.7。接触面越光滑摩擦力越小，越粗糙摩擦力越大。

师：还有没有想说的？

生2：我们是第2组。我们的结论和他们基本一样。

师：一样在哪里？

生2：接触面光滑摩擦力小，粗糙摩擦力大。

师：从整体上看是不是这样？

生：是的。

师：可是第7组测出来的数据是一样的。他们和大家的不一样，难道是他们错了吗？

生：可能是不同的人来拉的。

师：方法上可能有问题，他们还可以找找原因，重新做一次。这样研究下来，你们觉得证据可靠了吗？

生：可靠。

该片段中，面对第7组的异常数据，教师没有选择视而不见，而是主动提及以引发学生思考，分析原因可能是操作方法不当，需要重新做一次实验。在归纳实验结论时，教师利用“相对可靠”的证据来证明实验前的猜测，更体现了教师收集数据时实事求是、严谨的科学态度。

3. 收集数据面向全体

学生在科学探究中收集的相关数据，是证据的组成部分，是得出科学概念的重要依据。因此，教师收集数据要面向全体学生，重视每个数据，关注每个学生的发展。然而，在实际教学中，由于课時紧张，教师只收集个别组或满意数据的情况时有发生。

【三年级“压缩空气”教学片段】

学生利用塑料针筒体验空气可以被压缩的实验后，教师要求每个小组选择一个代表，将压缩后的空气体积大小记录在黑板上。

在学生记录的过程中，教师发现班上第7组的学生上台更改了数据，把原本写着4毫升的数据改成了2.5毫升。

师：为什么要改数据？

生：组里有人记录的是4毫升，有人是2.5毫升，还有人是3毫升。

师：那你们觉得怎样记录更合适？

学生想了想说：应该把每个人的数据都记录下来。

学生重新记录后，黑板上出现了这样的表格（见表2）。

教师引导学生以表格形式记录实验数据，可及时从学生数据的更改中发现问题，并介入学生的探究活动。而学生通过亲自记录数据，直观地感受到空气是可以被压缩的。这不仅带给学生心灵上的触动，还加深了学生对科学探究严谨性的认识，体现了教学的价值。

（二）引导学生巧妙地整理数据

教师从学生那收集的数据一般为原始数据，要想发挥数据的作用，让其成为可靠证据，还需要对数据进行整理，通过巧妙的整理，引导学生发现规律，得出结论。

1.用排序法整理数据

实验教学中，教师经常遇到一些数据随着变量的变化而发生有规律的变化的情况。这时，教师需要对数据进行排序整理，这样更有助于学生观察数据[4]，从中发现规律。在研究六年级“斜面的作用”时，通过对斜面长度进行排序整理，学生可以在有规律的数据中较清晰地发现：斜面都能省力，坡度越小越省力，坡度越大省力情况越不明显。在教学三年级上册“水结冰了”一课时，教师引导学生连续测量试管里水的温度变化情况，并把水结冰前后试管内的温度差用排序的方法进行展示（见表3）。

通过观察排序整理后的表格，学生很容易发现试管里的水结冰之前，温度下降的速度是先快后慢，最后较长时间停留在0℃。

2.用归类法整理数据

在教学“杠杆的科学”时，笔者先对学生收集到的数据进行了归类整理，按省力、等力和费力的情况分成三类，然后将学生收集的数据进行归类、汇总，整理成表4。在教学实践后，笔者发现，经归类法整理后的数据更有利于学生分析杠杆原理的规律。

3.用作图法整理数据

在教学三年级“测量气温”一课时，笔者利用周六的时间记录了一天中操场每隔两小时的气温，并制成了一张数据表（见表5）

学生发现利用表格中的数据，不能直观得出一天气温的变化规律。针对这种情况，笔者将数据制成一张曲线统计图（见图1）给学生进行直观展示，收到了很好的效果。

在六年级“相貌各异的我们”的教学中，为了使学生明白将多种相貌特征组合起来，会出现很多有不同相貌特征的人，笔者在教学这一环节时采用画饼状图（见图2）的方式，让学生明白随着越来越多相貌特征的组合，不同相貌的人会越来越多，并且世界上很难找到相貌完全一样的人。

（三）引导学生科学地辨析数据

在科学课教学中，很多教师花费大量时间准备器材，设计实验，让学生充分探究，但在探究后，留给学生进行数据分析处理的时间少之又少。很多情况下，学生只看到了数据的表面现象，并没有挖掘隐藏在数据背后的科学知识。因此，在教学中，教师要机智地辨析数据。

1.辨别数据的真实性

科学分析需要以数据为依据。在对数据进行分析处理前，教师首先要引导学生对数据进行辨别。一个人、一个小组的探究毕竟有限，但通过收集汇总，学生可以彼此共享不同数据，收获更多证据以证明观点。在交流时，教师可以先引导学生观察汇总表，辨别数据的真伪。例如，在三年级“水能溶解多少物质”一课中，学生汇报的数据统计结果如表6所示。

从表6中，笔者发现第9小组的数据和其他小组的数据差别特别大，观察他们组的杯子发现，杯底有很多白色粉末未溶解。因此，这组的数据是不真实的，在分析时应该排除在外。

2.反思数据的可靠性

当分析数据，发现数据不可靠时，教师应反思是什么原因造成的，找准问题的症结。例如，一位教师在教学“摆的快慢与摆锤的重量是否有关”的实验时，收集了这样一组数据（见表7）。

摆的快慢与摆锤的重量是无关的，为什么这组学生会得到这组数据呢？教师没有立即作出评价，而是引导学生反思自己的实验操作[5]，并让他们在全班展示操作过程，原来他们挂钩码的方式与其他小组不一样。这组学生将钩码一个接一个地竖直下挂，挂成一长条，而别的小组都是将钩码逐个挂在回形针上，挂成一排。挂法不同导致实际摆长发生了变化，影响了实验数据。

3.验证数据的有效性

实验数据既是将研究对象蕴含的丰富信息转化为学生自身见识的有效载体，又是学生实现知识的自我建构、形成科学概念的重要途径。因此，真实有效的数据会使解释具有极大的权威性和很强的说服力。教师将学生收集的数据利用一定的科学方法整理好后，再进行分析处理，就很容易找到规律。为了使规律更具科学性，教师应引导学生利用新规律验证数据的有效性，从而培养学生的实证意识。例如，在教学“杠杆的科学”一课时，当学生发现杠杆平衡的规律是左边的钩码数乘以格数等于右边的钩码数乘以格数时，教师就可以引导学生利用结论去反证自己在实验中收集的数据是否存在这种规律。

结  语

笔者通过多年的实踐研究发现，学生对实验数据分析处理的能力有了明显的提高。在实验前，学生对实验指导更关注，实验操作也更规范;在实验过程中，组内的成员分工明确，养成了及时记录数据的好习惯;不再任意篡改数据，而是实事求是地汇报自己的发现，证据意识更强了;明白在科学探究过程中要实事求是，不能弄虚作假，要用可靠的甚至更多的证据来证实结论。

学生实验数据的分析处理能力非常重要，然而，能力的培养绝非一朝一夕就能达成的，教师必须在漫长的道路上不断努力、坚持，采用科学、合理的教育方法，才能促进学生的成长和进步。

[参考文献]

中华人民共和国教育部.义务教育小学科学课程标准[S].北京：北京师范大学出版社，2017.

苏旭娜.基于数据收集的小学科学探究课型探讨[J].魅力中国，2020（35）：148.

朱慧海.培养数据分析能力，提升数学核心素养[J].教育，2021（01）：40.

吴洁.依托数据支持，实施精准教学：对小学科学课堂极端数据的几点思考[J].新课程·小学，2019（05）：60-61.

张小燕.核心素养视域下的科学教学[J].江西教育，2018，1052（30）：86.

作者简介：潘婷（1984.9-），女，浙江建德人，本科学历，小学高级教师。