◇吳穎

通過實(shí)驗(yàn)獲得數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)加以處理、轉(zhuǎn)化，表達(dá)為支持自己結(jié)論的證據(jù)，這樣的思維過程在很多科學(xué)探究課上存在，并且是重要環(huán)節(jié)。但我們會發(fā)現(xiàn)因?yàn)椴牧?、?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)或?qū)W生操作等原因，或多或少會存在誤差甚至錯(cuò)誤，對于這樣的結(jié)果，有的老師避而遠(yuǎn)之只為達(dá)到自己預(yù)設(shè)的教學(xué)目標(biāo)而直奔向前，學(xué)生在多次“熏陶”后，也學(xué)著更改數(shù)據(jù)而獲得“科學(xué)”的結(jié)論，久而久之實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度在科學(xué)課上逐漸淡出，師生只是為了獲得書本的結(jié)論而實(shí)驗(yàn)，大大違背了科學(xué)探究的本質(zhì)。

《擺的研究》一課主要引導(dǎo)學(xué)生研究“擺的等時(shí)性”問題，因?yàn)槠渫暾奶骄坎襟E被很多老師青睞，是一節(jié)常見的公開課?？墒?，我們經(jīng)?？吹綄W(xué)生經(jīng)過多次、分段的實(shí)驗(yàn)和記錄，所獲得的數(shù)據(jù)比較凌亂，也不能說明擺的擺動具有等時(shí)性，無法達(dá)成教師預(yù)設(shè)的探究目標(biāo)。所以這堂課經(jīng)常會出現(xiàn)經(jīng)過“有效”的活動后，卻獲得了“無效”的結(jié)論的情況。

以下呈現(xiàn)了一般會出現(xiàn)的分歧情況：第1組得到結(jié)論擺動的次數(shù)與擺錘的重量無關(guān)；第4組得到結(jié)論擺動的次數(shù)與擺錘的重量有關(guān)。

我們來看看老師們遇到這種情況的處理方法。

方案A：引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注支持結(jié)論的數(shù)據(jù)，忽略不支持結(jié)論的數(shù)據(jù)，認(rèn)為這類數(shù)據(jù)是不準(zhǔn)確的，或者是有誤差的。

方案B：請學(xué)生通過計(jì)算平均數(shù)、取中位數(shù)或者眾數(shù)的方法，使數(shù)據(jù)趨于一致。

方案C：引導(dǎo)學(xué)生分析討論數(shù)據(jù)不一致的原因。

我們可以看到這三種處理方法都是有不當(dāng)?shù)摹７桨窤中老師憑什么說學(xué)生獲得的數(shù)據(jù)是錯(cuò)誤的、有誤差的？學(xué)生是利用老師發(fā)的材料，按照老師指導(dǎo)的方法認(rèn)真地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。方案B的方法其實(shí)是讓少數(shù)服從多數(shù)，是通過數(shù)學(xué)方法讓數(shù)據(jù)“統(tǒng)一”起來，看似科學(xué)，實(shí)則虛假。方案C則偏離了既定的探究目標(biāo)，即使學(xué)生分析出了引起不一致的原因，也不會在課堂上進(jìn)行一一證實(shí)，這樣做的意義有多大呢？

其實(shí)本課按照教材的操作方法出現(xiàn)數(shù)據(jù)不支持結(jié)論的情況是預(yù)料之中的事情，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)的材料、學(xué)生的操作能力、合作能力等諸多因素都會影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。但如果老師依舊要組織學(xué)生開展這個(gè)探究活動，并為了得出教師心中的那個(gè)結(jié)論，而采取以上的方法，其實(shí)都違背了“以學(xué)生為中心”“以獲得的證據(jù)為事實(shí)”的教學(xué)理念。

智慧改進(jìn)一:探尋根源，規(guī)避誤差產(chǎn)生

深入小組活動，我發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)誤差或錯(cuò)誤的出現(xiàn)來源于材料和學(xué)生操作兩方面。材料方面：擺繩的質(zhì)量會影響，有的擺繩在擺動過程中會發(fā)生旋轉(zhuǎn)；擺的懸掛點(diǎn)也可能會出現(xiàn)移動，擺在做周期運(yùn)動時(shí)向左和向右過程中會引起擺長的不同；增加擺錘時(shí)重心位置發(fā)生改變；擺動幅度超過15°時(shí)誤差就會較大；擺在擺動過程中不在同一平面，變成了圓錐擺等。學(xué)生操作方面：學(xué)生的合作配合常出現(xiàn)問題，計(jì)時(shí)員喊停時(shí)，記數(shù)員報(bào)出的次數(shù)文字記錄員很難捕捉準(zhǔn)確；學(xué)生放擺的時(shí)候有推力；放擺和開始計(jì)時(shí)時(shí)間不一致等等。針對這些發(fā)現(xiàn)，我在實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備材料階段會選擇不容易旋轉(zhuǎn)的擺繩，并用牢固的燕尾夾固定在懸干上，并在懸干上設(shè)置量角器，在實(shí)驗(yàn)前對學(xué)生強(qiáng)調(diào)：

1.增加擺錘重量的時(shí)候要考慮到重心位置；

2.擺角盡量在15°以內(nèi)；

3.放擺時(shí)不能施加力；

4.線拉直，使擺繩盡量處于同一平面；

5.正式測量前，多試幾次，加強(qiáng)組員配合的默契度。

學(xué)生是活動中的研究主體，讓他們親自動手做、獲得感知是建立科學(xué)概念的前提，教師需要在實(shí)驗(yàn)前花更多的時(shí)間為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一個(gè)良好的學(xué)習(xí)情境，包括問題情境的設(shè)置、材料的設(shè)計(jì)等，這樣才能保證學(xué)生獲得有效的體驗(yàn)。當(dāng)然這并不意味著為學(xué)生創(chuàng)設(shè)順風(fēng)順?biāo)奶骄窟^程，對于差異數(shù)據(jù)還需要學(xué)生去獨(dú)立思考、反復(fù)實(shí)驗(yàn)、尋找證據(jù)、整理數(shù)據(jù)、去偽存真，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)論證思想。

智慧改進(jìn)二:轉(zhuǎn)變思維，切換問題方式

針對小組誤差大的情況，在教學(xué)中我常采用蹲點(diǎn)在一個(gè)小組發(fā)現(xiàn)孩子們操作中實(shí)際存在的問題的方法。我發(fā)現(xiàn)學(xué)生的擺不可能剛好達(dá)到每秒1次的速度，通常15秒的時(shí)間點(diǎn)到時(shí)，擺可能還沒到起擺點(diǎn)或者終擺點(diǎn)，而我們擺動次數(shù)的記錄又要以整數(shù)為單位，這是不科學(xué)的，因?yàn)槲锢韺W(xué)計(jì)量中是有估計(jì)值的，但是學(xué)生在操作中是看不清這個(gè)點(diǎn)的，不會發(fā)現(xiàn)這個(gè)小問題，所以就會出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的偏差。既然這個(gè)實(shí)驗(yàn)是讓學(xué)生探究擺的等時(shí)性，除了“在相同的時(shí)間內(nèi)，擺擺動的次數(shù)相同”這個(gè)思維方式，是不是還可以換一種思維，可不可以理解成“擺擺動了相同次數(shù)，用的時(shí)間是否相同”以此來測量時(shí)間，因?yàn)橛妹氡碛?jì)時(shí)，就可以比較精確的記錄下每次時(shí)間，不會產(chǎn)生偏差了。

這樣做轉(zhuǎn)變了問題方式，但卻依然可以達(dá)到研究單擺等時(shí)性的目的。這樣的改進(jìn)在小組有效分工、準(zhǔn)確操作的前提下，規(guī)避了學(xué)生計(jì)次過程中的誤差，符合了學(xué)生的心理，體現(xiàn)了“學(xué)生本位”。同時(shí)，這也利于學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識，科學(xué)是講求證據(jù)的，我們的課堂上經(jīng)常發(fā)現(xiàn)學(xué)生隨意更改自己獲得的數(shù)據(jù)以迎合教師的現(xiàn)象，這除了對自己的不信任外，還表現(xiàn)出學(xué)生缺乏實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。教師要重視學(xué)生心理，從學(xué)生能達(dá)到的目標(biāo)出發(fā)，審視教材內(nèi)容，選擇適合的內(nèi)容和方式為學(xué)生搭起學(xué)習(xí)的腳手架，讓學(xué)生在攀爬過程中不斷建構(gòu)和創(chuàng)新。

對教學(xué)設(shè)計(jì)中存在難點(diǎn)和歧義的實(shí)驗(yàn)，通過“探尋根源，規(guī)避誤差產(chǎn)生”，抓住誤差產(chǎn)生的源頭，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作方法；通過“轉(zhuǎn)變思維，切換問題方式”將難點(diǎn)轉(zhuǎn)化為學(xué)生容易接受和操作的方式。在這兩種方法的幫助下，實(shí)驗(yàn)探究的主體變?yōu)榱藢W(xué)生，使學(xué)生通過規(guī)范的、易接受的實(shí)驗(yàn)方式獲得可靠的證據(jù)，并對證據(jù)進(jìn)行加工，論證自己的結(jié)論，在過程中培養(yǎng)了學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，促進(jìn)了學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的形成。