在实验教学中注重培养学生数据分析意识

2022-05-01陆宇纯

小学科学·教师版 2022年5期

陆宇纯

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。）

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，這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、自我提升的張力，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。