小学科学课堂培养学生数据运用能力的实践研究

  • 投稿小瑞
  • 更新时间2016-06-24
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数据作为探究实验中常见的记录手段,可以清晰准确地对事物、现象进行定性、定量的分析,有着其他方法不可替代的作用。通过随机访谈、问卷调查和随堂听课,我们发现不少学生在科学探究活动中,数据收集误差大、分析不具体、整理不规范的现象,直接影响运用数据解释实验现象的客观性和真实性。为此,我们结合小学科学课程的特点和学生的认知水平,深入开展《小学科学教学中培养学生数据运用能力的实践研究》课题研究,从理论和实践层面探索培养学生数据运用能力的方法与途径,在提高学生数据收集、整理和分析能力的基础上,发展学生的数据汇总、分类、甄别能力,真正让学生学会“用数据说话”。 
  一、全面、客观地汇总实验数据 
  培养学生的数据运用能力,首先要让学生学会如何科学地汇总实验数据,这对后续的探究至关重要。数据的收集、汇总包括两个方面:一是所搜集的数据是否客观真实,是否经得起质疑验证;二是所汇总的数据是否全面,有无存在误差现象。如《测量摆的快慢》一课,要求每个对比实验重复多次,如果将每个小组每一个对比实验数据都收集起来,数据变得纷繁复杂,眼花缭乱。因此,数据运用的第一步就是数据汇总:让学生计算出同一个实验多次数据的平均数,再将全班每个小组的平均数进行汇总。这样不仅让数据清晰明了,更具代表性,而且让学生掌握了一个常用的处理数据方法:计算平均数。 
  二、直观、形象地分类实验数据 
  在科学探究的寻求证据,得出结论阶段,我们应当引导学生尽可能借助形象有序的符号或图表,将实验数据分类整理,以便分析数据,找到规律。《测量摆的快慢》一课的实验次数和实验数据众多,操作难度较大,几乎每个班都会出现“异常”数据。在多次教学实践后,笔者总结了“图标分类法”,先让学生观察数据,并根据学生的回答在表格旁做不同的记号,如表1中“□”标识的数据说明摆绳越长,摆的速度越快的规律;“△”标识的数据说明摆绳越长,摆的速度越慢的规律,这样的数据分类方式既形象直观,又条理清晰。 
  表1:改变摆绳长度的实验(平均值单位:秒) 
  三、辩证、严谨地甄别实验数据 
  面对着反映截然不同规律的几组数据,学生们的脑海里打了一个大大的问号。这是个绝好的教育契机,能教育学生一丝不苟地进行实验操作,分析实验数据。 
  1.重新计算平均数 
  请出现异常数据的小组将原始数据展示出来,重新计算平均数。事实证明,很多错误数据就是因为学生认为做完实验大功告成,忽视计算,计算马虎造成的。 
  2.检查实验变量的控制 
  对一些出现异常数据的小组,教师应提示学生在实验中是否控制好各种变量,比如怎样改变摆绳的长度?怎样保持摆锤重量、摆动幅度不变?通过检测,往往会发现到操作失误的细节,比如测量了绳子长度后才系上摆锤,实际上绳子长度减少了。或者开始实验时摆锤拉得太高,摆幅没有控制好等等。学生在检查变量控制中深刻体会到规范操作实验的重要性。 
  3.再次进行实验 
  重做实验时一定要有教师或其他学生在一旁仔细观察,及时找出错误的真正原因。有一个小组上一节课没做完实验,下一节课继续做该实验时,换了另一根绳子,结果出现异常数据。 
  值得一提的是,“甄别数据”对科学学习很重要,因为只有正确的数据才能得出正确的结论,这一过程也再一次回顾了实验,帮助学生真正“理解科学”。 
  四、科学、合理地寻找规律 
  从纷繁复杂的数据中寻找正确的规律,不是一件容易的事情。例如,有学生根据表2就肯定地得出了三个规律:1.摆锤的重量不影响摆的速度(“□”标识);2.摆锤重量越大,摆的速度越慢(“△”标识);3.摆锤重量增大,摆的速度越快(其余数据说明)。 
  表2:改变摆锤重量的实验(平均值单位:秒) 
  单纯从数据上看,学生的分析是有一定道理的。如何纠正学生的偏差呢?与其牵强附会地解释,不如让学生自己感悟。于是笔者将表1与表2放在一起,请学生进行比较:“两组实验数据之间有什么区别?”学生立刻发现原来绳长与两倍摆绳的时间差别很大,而一个摆锤与两个摆锤的时间差别不大。这时,教师再让学生看着电子表,亲自感受一下3秒(绳长实验最小的差别)和0.30秒时间的差别。学生马上领悟到摆锤重量虽然增加了一倍,可对摆的快慢影响却微乎其微。所以,摆的快慢与摆锤重量无关。 
  那么这些微小的差别又是怎样产生的呢?这个问题一提出,几乎每个班的学生都能找出“计时不准确”“计数不合理”等原因,并且主动强调操作一定要规范,实验一定要细致。这是,教师适当引入“误差”概念,帮助学生理解误差是实验中无法完全避免的现象,分析实验数据时一定要分清楚“真正的差别”和“误差”。可见,寻找规律时要用数据说话,培养学生对数据的敏感性,以事实数据来证明规律。 
  科学是用证据说话的,数据运用能力的高低决定着证据的合理性和真实性。随着课题研究的深入,我们注重启发和引导学生运用汇总、分类、甄别、表述等数据处理方式,发现数据之间的联系与蕴含的规律,寻找合理的数据证明自己的观点,自觉运用数据解释相关的问题或现象,促使学生的数据运用能力得到有效提升。 
  【作者单位:广州市花都区狮岭镇振兴第一小学 广东】