王偉蘭

在小學科學的實驗數(shù)據(jù)收集中，往往存在很多特殊數(shù)據(jù)。在實際教學中，老師往往會疏忽對這類數(shù)據(jù)的分析，阻礙了學生課堂學習的深度發(fā)展。本文通過集體論證來樹立科學意識、合理設計來提高操作規(guī)范性、改進材料從而保障實驗有效性等方法，讓學生大膽質(zhì)疑，深入剖析原理，充分分析數(shù)據(jù)，探究背后的原因，促進學生認知建構的發(fā)展，提高思維和探究能力的水平，促進學生深度學習。

在小學科學教學中，收集和整理數(shù)據(jù)是小學科學教學中很重要的一個部分，尤其是在小學高段教學中，經(jīng)常會出現(xiàn)數(shù)據(jù)分析的實驗。在實驗結束之后，要對所獲得的數(shù)據(jù)進行分析，從而驗證假設，揭示規(guī)律，推導結論，是學生思考與獲取科學結論的重要依據(jù)，也是學生進行深度學習的有效途徑。但是在實驗數(shù)據(jù)收集時，我們會發(fā)現(xiàn)在這些大量的數(shù)據(jù)中，往往存在特殊數(shù)據(jù)。它不同于實驗中的一般數(shù)據(jù)，給我們的結果揭示帶來一定的障礙。而在實際教學中，老師往往會疏忽對這類數(shù)據(jù)的分析，而直接以老師的小結作為實驗結論。這樣的教學容易讓學生形成“隨大流”心態(tài)，造成對自己的實驗結果不自信以及對教學內(nèi)容的不認可，阻礙了學生思維能力的發(fā)展，學生深度學習的目的亦無法實現(xiàn)。筆者對關于實驗中特殊數(shù)據(jù)的產(chǎn)生進行闡述，大膽質(zhì)疑，深入剖析原因，分享正確對待特殊數(shù)據(jù)的策略。

特殊數(shù)據(jù)主要分為三大類：一類是得到的數(shù)據(jù)與理論看起來不符合;一類是與正確范圍相差不多;一類是與正確范圍相差較大。在科學實驗中面對特殊數(shù)據(jù)時，一定要分析這些數(shù)據(jù)產(chǎn)生的背后原因，讓學生的思維、能力、科學素養(yǎng)等在科學實驗中得到不斷的鍛煉和提升，從而達到深度學習的目的。

一、變“沖突”為“共識”，樹立科學意識

科學理論是對某種現(xiàn)象或事實的科學解說和系統(tǒng)解釋，是由一系列特定的概念、原理（命題）以及對這些概念、原理（命題）的嚴密論證組成的知識體系?？茖W理論為實驗數(shù)據(jù)的得出提供了一定的理論支撐，使得實驗數(shù)據(jù)更加具有說明性。在科學實驗進行過程中，實驗數(shù)據(jù)獲得與正確分析能夠幫助學生得出某些科學理論或者道理，但是有時候?qū)嶒灁?shù)據(jù)會出現(xiàn)與理論不相符合的現(xiàn)象。學生遇到此類情況，經(jīng)常會疑惑：數(shù)據(jù)和理論真的不符合嗎？

例如，六年級上冊“能量”單元《電磁鐵》一課，從理論上說，通電的線圈能產(chǎn)生磁性，斷電后磁性消失。而在實際的測量中，斷電后，電磁鐵還能吸起1～2個大頭針。這種現(xiàn)象似乎與理論不相符。對六年級的學生而言，存在一定的誤解。但是如果細細分析，就會發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)與理論是符合的，由于通電之后會使得鐵釘磁化，因此雖然斷電，鐵釘還是暫時處于被磁化的狀態(tài)。如果繼續(xù)放置，鐵釘會消磁，也就吸不起大頭針了。

科學的發(fā)展其實也是一個不斷試錯糾錯的過程，這些錯誤數(shù)據(jù)的出現(xiàn)本身就是一個很好的內(nèi)容。當此類錯誤數(shù)據(jù)出現(xiàn)時，我們應該樹立科學意識，實事求是地記錄，而不應該因為數(shù)據(jù)與理論有所沖突而丟棄。通過建立學生研討交流的平臺、形成集體論證的氛圍等方式，使得實驗的匯報交流也不再是簡單的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)和結論得出，而是不斷對話、推理和證明的過程。通過分析錯誤數(shù)據(jù)，能夠極大地引發(fā)學生的思維沖突，當學生在沖突中學會分析、找尋道理、探尋其真正的內(nèi)在聯(lián)系時，學生的認知體系便得以重新梳理，思維能力也得以大幅度提升，從而達到深度學習的目的。

二、變“差距”為“標準”，提高操作規(guī)范性

實驗數(shù)據(jù)允許存在一定的誤差范圍，造成誤差的原因很多，比如，在測量和實驗中未發(fā)覺或未確認的因素所引起的誤差、同一條件對同一對象反復測量并消除了系統(tǒng)誤差的影響后每次測量的結果還會有差異等。當測量所得數(shù)據(jù)處于誤差范圍時，一定是正確的嗎？

其實不然。例如，在《測量力的大小》一課中，學生所用的測量重物的重量為一個鉤碼，一個鉤碼的重力為0.5牛，但是學生在測量過后，會提到很多數(shù)據(jù)，如0.49、0.48、0.51等，這些數(shù)據(jù)與正常范圍相差不大，處于誤差的正常范圍之內(nèi)。

如果老師聽之任之，那學生將失去一次進行深度學習的好機會。老師應帶著學生一起去思考：這些看似正確的數(shù)據(jù)，一定是正確的嗎？導致它與正確值之間存在差距的原因是什么？從實際的操作中，學生會發(fā)現(xiàn)，每個人看指針的位置是不統(tǒng)一的，有些是略微高于或低于平視位置。再如，之前操作時的調(diào)零，每個人的標準也不完全統(tǒng)一，因此會造成特殊值的產(chǎn)生。盡管這些特殊值屬于正常范圍，但依然存在產(chǎn)生誤差的原因。由此可見，與正常范圍相差不多的測量值，也不一定是正確的。

當遇到數(shù)據(jù)與正常范圍差不多時，老師應該重視數(shù)據(jù)間的微小差距，通過組織學生充分利用數(shù)據(jù)來解釋，讓學生帶著問題去思考，幫助學生樹立規(guī)范實驗操作的觀念。即使是細微的差距，也可以通過合理設計實驗、提高操作規(guī)范性等方法來縮減。

三、變“問題”為“思考”，保障實驗有效性

測量值與正常范圍相差較大的現(xiàn)象也時有發(fā)生。當所得數(shù)據(jù)與正常范圍相差較大，一定是測量的問題嗎？面對這些“特殊值”時，無須放棄，分析一下，就會發(fā)現(xiàn)其中的奧秘所在。

還是以測量電磁鐵的磁力為例。用一節(jié)電池吸起的大頭針數(shù)量為12個，用兩節(jié)電池吸起的大頭針數(shù)量為26個，用三節(jié)電池吸起的大頭針數(shù)量僅為3個。當問題出現(xiàn)時，小組的學生展開熱烈的討論。根據(jù)他們的經(jīng)驗，他們都認為這是由于測量不當引起的，因此他們進行了多次實驗，結果三節(jié)電池還是只能吸起2～3個大頭針。老師向全班學生公布后，全班學生想了很多原因：是不是導線的原因？是不是漆包線兩頭的漆沒有去除干凈？是不是有一節(jié)電池沒電了？在全班學生的幫助下，該小組的學生發(fā)現(xiàn)了其中的問題所在，原來是其中的一節(jié)電池沒電了，由于這節(jié)電池在前幾次的實驗中，電量已經(jīng)消耗殆盡，因此在進行第三組實驗時，這一條線路處于斷電狀態(tài)，沒辦法測出準確值?？磥砼c正常范圍相差較大的數(shù)據(jù)，也不一定是測量的問題。

在學生實驗過程中，實驗材料是保障實驗有效進行的前提條件，因此好的實驗材料在實驗中可以起到事半功倍的作用。有時錯誤數(shù)據(jù)的出現(xiàn)也不一定是測量的問題，材料的選擇也會導致測量數(shù)據(jù)的偏差較大，因此改進材料、合理選擇材料是保證數(shù)據(jù)有效的前提，這樣才能從源頭上保證數(shù)據(jù)的有效性。老師可以通過下水實驗、精選材料、自制教具等方法為學生創(chuàng)設有效的實驗操作環(huán)境，以獲取真實有效的實驗數(shù)據(jù)。

科學課堂中存在大量的實驗數(shù)據(jù)，老師如果不好好利用，數(shù)據(jù)也只是一個“過客”。通過集體論證來樹立科學意識、合理設計來提高操作規(guī)范性、改進材料從而保障實驗有效性等方法，讓學生充分分析數(shù)據(jù)，獲取有用信息，找尋規(guī)律，探究背后的原因。只有這樣才能有效促進學生認知建構的發(fā)展，提高思維和探究能力的水平，促進學生深度學習。