在实验教学中注重培养学生数据分析意识

2022-04-27陆宇纯江苏无锡市新吴区锡梅实验小学

小学科学 2022年5期

◇陆宇纯（江苏：无锡市新吴区锡梅实验小学）

科学实验的目的应该是通过探究，获取数据，整理、分析数据，归纳结论。而科学课堂中，数据分析过程常常被教师一带而过，出现了“重结论，轻分析”的现象。因此，让学生投入到数据分析的全过程中去，感受“搜集—分析—论证”的探究过程，能有效帮助学生培养善思好问的习惯、实事求是的精神和思辨创新的能力，更能在发掘、理解和利用数据中提高自己解决实际问题的能力。本文以苏教版四年级下册第一单元“冷和热”中第一课《冷热与温度》为例，浅析如何巧用图表，培养学生的数据分析意识，感悟数据分析的价值。

一、利用表格，数据搜集化繁为简

数据搜集是数据分析的前提。史宁中教授曾说过：无论是学生还是老师，首先要产生对数据的亲切感。在科学实验中，表格是实验结果最直接的呈现载体，合理利用表格，指导学生完成实验，搜集精准且简练的实验数据，不仅可以调动学生的认知情感，提升他们搜集、整理和分析数据的能力，还能发展他们猜测、验证、归纳、演绎的科学思维。

下面是本课在分析表格数据环节的教学片段。

师：现在请每组代表依次来汇报测得的数据。

（学生汇报，教师板书。）

0分钟89 87 90 86 2分钟78 77 80 78 4分钟70 71 72 73 6分钟64 64 66 68 8分钟59 58 62 64 10分钟54 55 58 60 12分钟51 52 55 57

师：由于时间关系，我们暂时先看这四组的数据，你们发现了什么规律？

生：温度是先快后慢地下降。

师：你是怎么得出这一规律的？

生：第一组数据，0~2 分钟，温度下降了11℃，2~4 分钟，温度下降了8℃，4~6 分钟，温度下降了6℃，6~8 分钟，下降了5℃，8~10 分钟，下降了5℃，10~12 分钟，下降了3℃。所以温度一开始下降得很快，后来就越来越慢。

师：你观察得可真仔细，分析方法也很棒！这位同学计算了相邻两次的温度差，得出了规律，你们同意他说的吗？

生：老师，我们组的规律并不是很明显，看上去好像没有规律的。

师：如果2 分钟你们发现不了规律，可以4 分钟、4分钟地分析。如果还是没有规律，可能是你们在计时、读数等环节出现了问题。不过，不要灰心，科学探究过程中允许失误，这也就是多次实验的目的——避免误差。老师相信你们下一次会做得更好。

四年级的学生对冷和热有丰富的生活感知，但这层感知更多的是停留在自我感觉的层面，没有过多关注，更无法合理解释。而且，四年级的学生在数据分析的过程和深度方面有所欠缺，难以全面、准确地进行分析和表达。因此，首先利用学生最为熟悉的记录数据和分析数据的方法——表格来引入，可以快速将数据搜集和数据分析、解读密切结合。在交流过程中，教师要充分利用表格信息，引导学生说一说“你是怎么发现规律的”“出现误差可能是什么原因造成的”，重视学生多角度获取信息、分析数据的能力，这一系列思考也为后续折线统计图的绘制与分析奠定了基础。

二、引入折线图，数据分析由浅入深

统计图已经成为小学科学实验数据整理分析中呈现结果的常用工具，其中折线统计图的使用最为广泛。本课教学，尝试将科学和数学进行统整，在课堂中融入并重点介绍了数学中折线统计图的内容，帮助四年级学生在掌握科学知识的同时获取重要的数据分析技能。

下面是本课在讲解单式折线统计图环节的教学片段。

师：今天老师要介绍一种更简便的方法，叫作折线统计图。在科学实验的数据分析中，为了更直观地研究数据变化的规律，我们通常会使用统计图。

师：先观察一下，每一张折线统计图都有水平和竖直两条轴，水平方向的称为横轴，竖直方向的称为纵轴（PPT 用红色凸显）。通过观察，我们可以发现，横轴和纵轴分别表示什么？

生：横轴表示时间，纵轴表示温度。

师：以刚才第一组同学的数据为例，0 分钟时，水温是89℃，我们先在横轴上找到0 分钟这个点，再根据纵轴上标注的刻度确定89℃这一点，点出来。（教师演示）

师：2 分钟时测得的温度是79℃，2 分钟在这里，79℃在哪里？你来试一试。

（学生上台演示。）

师：谁再来找一找4分钟对应的点在哪儿？

（学生上台演示。）

师：等这些点都找到后，用直尺将它们连起来，一张折线统计图就完成了。下面，根据你们小组记录的数据在图纸上绘制“热水变凉温度变化规律折线统计图”。

（学生绘制折线统计图，教师巡视。）

师：（展台展示学生作品）大家看，折线图都是间隔相同的时段，但每一小段的坡度并不相同。比如这段，明显要陡一些，这说明了什么？最后一个两分钟比较平缓，又说明了什么？

生：线段越陡说明这两分钟内温度下降得越快，越平说明下降得越慢。

师：所以，从折线统计图中线段的陡峭和平缓程度，我们也能发现：这12 分钟内，热水是先快后慢地变凉的。

师：下面，老师要考考你们了。这是老师课前测得的一组热水变凉的数据，你能根据折线图，思考以下几个问题吗？

哪个两分钟温度下降得最快？哪个两分钟下降得最慢？

0～2 分钟和8～10 分钟温度分别下降了多少？

如果这杯水一直放在教室里，它的温度最终会变到多少？请根据绘制的折线统计图来预测下。

师：第一个问题很简单，一起告诉老师。

（生齐答。）

师：第二个问题呢？

生：0～2 分钟下降了10℃，10～12 分钟下降了3℃。

师：最后一个问题，谁来？

生1：我觉得会降到0℃。

生2：我觉得不会到0℃，我发现折线越来越平缓，也就是说，温度下降越来越小，最终应该是平的，不会降到0℃。而且，平时我们喝的冷水也没有到0℃，如果是0℃的话，就要结冰了。

师：这位同学说得很有道理。其实，这杯热水最终会降到的温度与它周围环境的温度有关，我们把这个温度称之为室温。

师：看来，折线统计图不仅能帮助我们直观地发现物体变化的规律，还能帮助我们预测物体的发展趋势。

小学四年级的学生首次接触折线统计图，对它的认识和理解有一定困难，因此，教师要采用“扶放”结合的方法，加深学生对数据的分析与解读，推动数据分析走向深处。在绘制的过程中，要“扶”得多一点，描点、连线都要详细进行讲解和演示；而在利用折线统计图分析过程中则“放”得多一点，让学生充分交流，拓展他们独立思辨、自我提升的张力，发展他们互相交流、协同生长的能力，让他们发现更多单式折线统计图的优势和特点。教师要引导学生观察单式折线统计图，发现问题、提出问题并尝试解决问题，体会数据分析的意义，也为下课时引入复式折线统计图打好基础。通过有效的实验材料，统计图绘制、问题干预，学生的数据分析能力也会逐步提升。

三、再用折线图，数据价值由内向外

数据分析的价值不应该仅仅停留在课堂上，随课的结束而停止，应该要由课内向课外延伸，指导生活实践。本课作为一节学科统整课，需要将科学与数学的知识有效联结、利用、融合成一个整体，促进学生对知识的全面理解。因此，本课另外增设一课时，在学生了解“热水变凉规律”的基础上，深挖教材，进一步拓展延伸，利用复式折线统计图探究“怎样让热水快速变凉”，以项目为载体，创设学生熟悉的生活情境，让学生自觉产生对已有单式折线统计图知识经验的提取需求，深入对折线统计图的理解，实现经验的衔接与后续生长。

下面是本课在讲解复式折线统计图环节的教学片段：

师：回顾上节课学习的知识，我们总结了绘制折线统计图的步骤：先描点，再标数，最后连线。接下来请大家动笔，将这三组数据转化成折线统计图。

（学生绘制三张折线统计图。）

师：（展示学生的统计图）像这样的，只有一根折线的折线统计图，我们称为单式折线统计图，多张结构一样的单式折线统计图可以合并成一张复式折线统计图。下面，看老师如何合并。

师：（边演示边讲解）这是第一张单式折线统计图，我们要把第二张合并到这里，找到横轴0分钟，对应的水温是89℃；1 分钟对应的水温是65℃；2分钟的点在哪儿？

（学生上台演示。）

师：等找齐这些点就可以把它们连起来了。为了区分，这条折线用虚线表示。

（教师边讲解边演示。）

师：第三张折线图也可以按照同样的方法绘制在这一张上。为了区分，第三条折线用红笔绘制。下面，请大家根据小组记录的数据在图纸上完成复式折线统计图。最后别忘了写好统计图的名称。

（学生绘制复式折线统计图，教师巡视。）

师：（展台展示）同学们看，这张复式折线统计图的横轴都间隔了相同的时间，但即使是同一个两分钟，三种折线的坡度都不一样，这说明了什么？

生：线段越陡说明这两分钟内温度下降得越快，越平说明下降得越慢。