吳潔

摘 要：小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)實(shí)驗(yàn)中會(huì)出現(xiàn)一些誤差較大的極端數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)不可漠視。從四方面來(lái)講，闡述了對(duì)此類(lèi)數(shù)據(jù)的分析處理：一、關(guān)注特殊數(shù)據(jù)、關(guān)注可疑，智慧處理;二、聆聽(tīng)不同的聲音，營(yíng)造有利于交流的課堂氛圍;三、巧妙應(yīng)用實(shí)驗(yàn)器材，為生成數(shù)據(jù)精心預(yù)設(shè);四、引導(dǎo)學(xué)生正視極端數(shù)據(jù)，培養(yǎng)科學(xué)探究素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：“極端”數(shù)據(jù);漠視;分析處理

科學(xué)的本質(zhì)之一就是“實(shí)證”?？茖W(xué)是要講證據(jù)的，科學(xué)是可以重復(fù)檢驗(yàn)的，這就是“實(shí)證意識(shí)”。美國(guó)《國(guó)家科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中尤其強(qiáng)調(diào)科學(xué)教學(xué)中要培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)意識(shí)的重要性，而證據(jù)的許多方面需要用到數(shù)據(jù)。良好的數(shù)據(jù)意識(shí)和實(shí)證意識(shí)，有利于提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。在科學(xué)探究活動(dòng)中，學(xué)生會(huì)得到大量的數(shù)據(jù)。然而，有的時(shí)候?qū)W生做出來(lái)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果常常不盡如人意，于是，一些教師往往不自覺(jué)地忽略某些實(shí)驗(yàn)極端數(shù)據(jù)。到底教師該怎樣有效地利用這種錯(cuò)誤資源，讓課堂煥發(fā)出新的生命力，演繹出一道亮麗的風(fēng)景線呢？

這些極端數(shù)據(jù)不是憑空產(chǎn)生的，是學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中得到的，是學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)呈現(xiàn)，因此我們不能漠視這些數(shù)據(jù)的存在。我們?cè)撛趺刺幚砟?？下面我就結(jié)合有關(guān)案例來(lái)談?wù)剬?duì)小學(xué)科學(xué)課堂極端數(shù)據(jù)的幾點(diǎn)思考：

一、關(guān)注特殊數(shù)據(jù)、關(guān)注可疑，智慧處理

平常，我們讓學(xué)生做的大部分實(shí)驗(yàn)的結(jié)果都是唯一的，學(xué)生也都能得出正確的結(jié)論。對(duì)于結(jié)果不是唯一或者實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)異常的情況，我們的學(xué)生沒(méi)有經(jīng)歷過(guò)，老師也沒(méi)有相應(yīng)的引導(dǎo)，他們不知道怎么辦。于是，當(dāng)一些學(xué)生做驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)上述情況時(shí)，特別是在明知自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果明顯有違常理時(shí)，對(duì)“怎樣處理自己的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)”無(wú)所適從。聰明的老師發(fā)現(xiàn)凡是在公開(kāi)課有這種情況，便需教師巧妙地將數(shù)據(jù)羅列在一起，然后由學(xué)生去發(fā)現(xiàn)并分析產(chǎn)生極端數(shù)據(jù)的原因，這樣不僅有效地抓住了課堂生成性的資源，還讓其他小組的學(xué)生明白了產(chǎn)生錯(cuò)誤數(shù)據(jù)的根源。

筆者以“吸熱和散熱”一課為例進(jìn)行說(shuō)明，在這節(jié)研究課上主要研究在相同的熱量情況下對(duì)四種顏色（白色、紅色、藍(lán)色、黑色）吸熱能力的比較。首先讓學(xué)生明白吸熱能力的強(qiáng)弱可以體現(xiàn)為溫度的升高和降低。并且溫度計(jì)液泡部分的接觸可直接顯示溫度，于是在溫度計(jì)上分別粘上這四種顏色，然后搭建裝置，調(diào)整好溫度計(jì)與燈泡的距離，使其一樣，以此保證吸收的熱量一樣。并且記錄每種顏色的初始溫度，小組分工，一人觀察一個(gè)溫度計(jì)，在喊開(kāi)始時(shí)同時(shí)將燈泡插上電源。統(tǒng)一計(jì)時(shí)長(zhǎng)6分鐘，由各小組匯報(bào)每種顏色溫度升高了多少，見(jiàn)下表。

從上述數(shù)據(jù)中我們發(fā)現(xiàn)第三小組的數(shù)據(jù)明顯異常，其他小組都是從中發(fā)現(xiàn)顏色越深，吸熱能力就越強(qiáng)。后來(lái)和大家一起探討原因是他們沒(méi)有同時(shí)開(kāi)始，而且沒(méi)有及時(shí)記錄初始數(shù)據(jù)。

其實(shí)，對(duì)于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中應(yīng)變量隨自變量有規(guī)律變化的情況，需要對(duì)各組數(shù)據(jù)進(jìn)行排序整理，這樣更有助于學(xué)生觀察數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)的順序中發(fā)現(xiàn)規(guī)律。

二、聆聽(tīng)不同的聲音，營(yíng)造有利于交流的課堂氛圍

關(guān)注每一個(gè)學(xué)生，創(chuàng)設(shè)有利于交流的課堂氛圍。在探究活動(dòng)中，教師要親身介入學(xué)生的探究活動(dòng)，了解每一小組的探究情況。特別是那些數(shù)據(jù)和現(xiàn)象有異常的小組，教師要了解好。在交流時(shí)，教師要讓學(xué)生充分地發(fā)表不同的現(xiàn)象和看法，要彎下腰來(lái)傾聽(tīng)學(xué)生的聲音。如果那些數(shù)據(jù)和現(xiàn)象有異常的小組不敢發(fā)言，沒(méi)有拿出自己的真實(shí)數(shù)據(jù)。教師應(yīng)耐心地啟發(fā)他們，使他們放下膽怯和顧慮，愉快地展示自己的真實(shí)數(shù)據(jù)，說(shuō)說(shuō)自己的想法。同時(shí)，也要讓其他的學(xué)生認(rèn)真傾聽(tīng)，尊重這些學(xué)生的探究結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生思考這些不同的聲音，一起想一想為什么，使每一位學(xué)生在探究交流中既關(guān)注別人，又反思自己，不簡(jiǎn)單地否認(rèn)自己或別人。只有營(yíng)造了這種民主、和諧的課堂環(huán)境，學(xué)生才有安全感。他們才會(huì)愿意把自己在探究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的“不一樣”告訴同學(xué)們、告訴老師，讓大家來(lái)討論。

在交流討論過(guò)程中，教師也不要過(guò)早的出示結(jié)論。要肯花時(shí)間讓學(xué)生對(duì)每一個(gè)感興趣的現(xiàn)象，進(jìn)行深入探討。引導(dǎo)學(xué)生明白科學(xué)探究的答案有時(shí)不是唯一的，要允許學(xué)生存有己見(jiàn)。培養(yǎng)學(xué)生尊重事實(shí)，準(zhǔn)確記錄每一組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，不隨意修改，不隨意在數(shù)據(jù)中挑選符合自己想法的內(nèi)容……

因?yàn)楹芏鄬W(xué)生有從眾的心理，可有時(shí)真理卻掌握在少數(shù)人手里。比如我在執(zhí)教《擺》一課，在研究擺的快慢可能與擺錘輕重有關(guān)，絕大多數(shù)學(xué)生認(rèn)為擺錘越重?cái)[得越快，擺錘越輕擺得越慢。只有少數(shù)幾個(gè)學(xué)生嚷嚷著沒(méi)有關(guān)系。開(kāi)始我還不以為然，反正要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證的?？傻人麄冏鐾陮?shí)驗(yàn)一個(gè)個(gè)向我匯報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的時(shí)候，我開(kāi)始傻眼了——數(shù)據(jù)跟我設(shè)計(jì)預(yù)想的大相徑庭。

面對(duì)學(xué)生得出的“有理”的結(jié)論，我開(kāi)始尋找原因，原來(lái)學(xué)生的螺片的系法有問(wèn)題，有的系在了中間，有的系在了邊上，在擺的過(guò)程中撞到了柱子上，影響了實(shí)驗(yàn)結(jié)果，而且后來(lái)讓學(xué)生明白實(shí)驗(yàn)是有誤差的，允許一個(gè)到兩個(gè)左右之間的數(shù)據(jù)差距。后來(lái)又讓學(xué)生做了一遍，學(xué)生都得出“擺錘的輕重與擺的快慢無(wú)關(guān)”的結(jié)論。所以，我們教師要拓展學(xué)生的學(xué)習(xí)路徑和思維空間，迅速找到問(wèn)題解決的癥結(jié)，并發(fā)現(xiàn)解疑的“金鑰匙”。

三、巧妙應(yīng)用實(shí)驗(yàn)器材，為生成數(shù)據(jù)精心預(yù)設(shè)

很多科學(xué)教師在指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)之前應(yīng)該先問(wèn)自己一個(gè)問(wèn)題：“我做過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)了嗎？”課前自己做一做，不是一遍，而是多遍，目的是發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中較難控制的無(wú)關(guān)變量。而有很多都是實(shí)驗(yàn)材料選擇得不夠巧妙。只有選擇這些“有結(jié)構(gòu)的材料”，才能承載著客觀的數(shù)據(jù)，在被使用時(shí)才能從源頭保證數(shù)據(jù)的客觀性。比如我在一次外出教研活動(dòng)聽(tīng)到一節(jié)課《洗澡盆里的秘密》，這節(jié)課上得很巧妙，有一定的示范性，上課教師首先巧妙借助自然科學(xué)史進(jìn)行知識(shí)的遷移，并且把阿基米德的故事有所拓展延伸，讓學(xué)生很受啟發(fā)，連沉下去的砝碼也受到來(lái)自水中的浮力，接著就此提問(wèn)：物體在水中所受到的浮力與物體排開(kāi)水的重量有無(wú)一定的關(guān)系呢？教師為學(xué)生提供了一組材料（洗澡盆——自溢杯，杯子，鉤碼，彈簧秤）并提醒學(xué)生注意點(diǎn)：澡盆里要放滿水并且按照實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)出實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)下表。

顯然整個(gè)過(guò)程是流暢的，唯一美中不足的是得出的結(jié)論太過(guò)牽強(qiáng)，值得贊揚(yáng)的是上課教師還親自自制了自溢杯，來(lái)幫助教學(xué)。假設(shè)教師換了別的實(shí)驗(yàn)器材，也許出來(lái)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)就五花八門(mén)了。其實(shí)我課后思考了一下，可以把砝碼換成木塊，或者做的澡盆再大一些，可能實(shí)驗(yàn)誤差應(yīng)該來(lái)的更小些。自制教具需要教師在漫長(zhǎng)的教學(xué)過(guò)程中，不斷發(fā)現(xiàn)教學(xué)中存在的困難和漏洞，并通過(guò)自身思考努力制作出合適的、有助于學(xué)生學(xué)習(xí)的教具。

四、引導(dǎo)學(xué)生正視極端數(shù)據(jù)，培養(yǎng)科學(xué)探究素養(yǎng)

教師要引導(dǎo)學(xué)生明白在探究過(guò)程中出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)是很正常的，引導(dǎo)學(xué)生明白科學(xué)探究的答案有時(shí)不是唯一的，要允許學(xué)生存有己見(jiàn)。讓學(xué)生體驗(yàn)到：真正意義上的科學(xué)探究，是對(duì)客觀世界中人類(lèi)未知領(lǐng)域的探究，是無(wú)法完全預(yù)知結(jié)果的。

面對(duì)異常數(shù)據(jù)，要引導(dǎo)學(xué)生反思。首先，讓學(xué)生仔細(xì)地梳理一下自己探究的全過(guò)程：實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)有沒(méi)有問(wèn)題、實(shí)驗(yàn)的過(guò)程是否嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)進(jìn)行、實(shí)驗(yàn)的材料有沒(méi)有異樣、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中變量的控制是否到位？實(shí)驗(yàn)操作有沒(méi)有到位？有沒(méi)有及時(shí)記錄數(shù)據(jù)？如果找到問(wèn)題的癥結(jié)所在，就應(yīng)該調(diào)整失誤之處，再進(jìn)行重復(fù)實(shí)驗(yàn)，看看實(shí)驗(yàn)的結(jié)果有否變化。如果在反思中沒(méi)有找出問(wèn)題，說(shuō)明自己的數(shù)據(jù)是正確的，但仍應(yīng)進(jìn)行重復(fù)實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)結(jié)論的可驗(yàn)證性。對(duì)“多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)”的數(shù)據(jù)也要學(xué)會(huì)進(jìn)行判斷與取舍。有的實(shí)驗(yàn)中，我們讓學(xué)生對(duì)同一個(gè)實(shí)驗(yàn)至少做三次，以此來(lái)提高實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的真實(shí)性。但是在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中存在著一定的難度。學(xué)生不明白對(duì)于幾次實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)到底應(yīng)該去哪一個(gè)。對(duì)于這樣的多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，教師應(yīng)該在長(zhǎng)期的教學(xué)過(guò)程中，教會(huì)學(xué)生判斷與取舍的方法。同時(shí)，應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生勇敢地把自己的發(fā)現(xiàn)實(shí)事求是地講出來(lái)，然后師生共同求證完成探究的歷程。這樣，才能提高學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)。

對(duì)于科學(xué)課堂中的數(shù)據(jù)，我們一方面既期待著能夠順順利利的，學(xué)生能夠很快地有所發(fā)現(xiàn)，研究有所收獲，能獲得成功的體驗(yàn)。但一些極端的乃至錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)會(huì)給我們獲得最后的結(jié)論增加難度，但就在這充滿崎嶇的山路上行走，學(xué)生才有一種征服的成功與喜悅，師生一起去偽存真、去粗取精、細(xì)致分析、精密推斷，這樣不是更有利于學(xué)生的理性思維與科學(xué)精神的培養(yǎng)嗎？