【摘要】小學(xué)科學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)明確提出，深化小學(xué)科學(xué)課程改革，引導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集、整理、分析，做出合理的判斷和解釋，從而獲得經(jīng)驗(yàn)，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。在科學(xué)課堂上培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析能力尤為重要。在科學(xué)課堂實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生對采集到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比、計(jì)算、分析，并得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，如此有利于學(xué)生掌握事物的變化規(guī)律，從而認(rèn)識事物的本質(zhì)。

【關(guān)鍵詞】實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)分析;能力培養(yǎng)

作者簡介：沈群英（1977.12— ），女，蘇州市吳江區(qū)蘆墟實(shí)驗(yàn)小學(xué)，中小學(xué)高級教師。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是指在實(shí)驗(yàn)中控制實(shí)驗(yàn)對象而搜集到的變量的數(shù)據(jù)。[1]關(guān)于數(shù)據(jù)分析，在小學(xué)數(shù)學(xué)課堂上比較常見，但是在科學(xué)課上有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析的教學(xué)并不常見，大部分科學(xué)課只是將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作為實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看待，將數(shù)據(jù)簡單地歸納為多或者少、大或者小、是或者非。科學(xué)實(shí)驗(yàn)是科學(xué)課的生命主旨，學(xué)生通過一系列的實(shí)驗(yàn)探究，得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，再通過分析數(shù)據(jù)歸納出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，從而獲得科學(xué)知識，提高科學(xué)素養(yǎng)。然而在實(shí)際的教學(xué)中，往往存在實(shí)驗(yàn)和分析斷層的現(xiàn)象。如果學(xué)生能在科學(xué)課堂上學(xué)會從數(shù)據(jù)值的大小和數(shù)據(jù)呈現(xiàn)的規(guī)律來分析實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)，掌握物質(zhì)變化的規(guī)律，那么這將對其科學(xué)素養(yǎng)的形成、終身學(xué)習(xí)習(xí)慣的培養(yǎng)起到至關(guān)重要的作用。

如何在小學(xué)科學(xué)課堂實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析能力呢？筆者從事科學(xué)一線教學(xué)二十多年，在實(shí)驗(yàn)過程中注重對學(xué)生采集數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)能力的培養(yǎng)，通過夯實(shí)實(shí)驗(yàn)操作基礎(chǔ)知識，引導(dǎo)學(xué)生采集數(shù)據(jù)、觀察數(shù)據(jù)、對比數(shù)據(jù)，培養(yǎng)學(xué)生與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)之間的親近感、信賴度，由表到里、由淺入深、由難到易、由繁到簡地培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)分析能力，從而促進(jìn)其科學(xué) 學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

一、夯實(shí)操作知識，在實(shí)驗(yàn)中采集數(shù)據(jù)

在常態(tài)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生對于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的收集總會存在一些不盡如人意的地方。例如：看到別人寫什么，自己就寫什么;操作不規(guī)范，記錄的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，自己也不知道記錄的數(shù)據(jù)是對還是錯;已經(jīng)知道了實(shí)驗(yàn)結(jié)果，但發(fā)現(xiàn)所測得的數(shù)據(jù)與結(jié)果不符，于是修改幾個能證明結(jié)果的數(shù)據(jù)，防止被其他同學(xué)笑話;在整理數(shù)據(jù)的過程中組內(nèi)分工不明確，有的組員很“忙”，有的組員很“閑”;等等。筆者認(rèn)為，在科學(xué)課堂教學(xué)中一定要夯實(shí)實(shí)驗(yàn)操作基礎(chǔ)知識，培養(yǎng)學(xué)生正確的實(shí)驗(yàn)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)作風(fēng)，如此才能讓數(shù)據(jù)在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)揮作用。

（一）明確分工，每個人都是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的環(huán)

實(shí)驗(yàn)過程中，為了保證實(shí)驗(yàn)的規(guī)范性和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，筆者平時就要求學(xué)生明確分工，讓他們的四人小組“人人有活干”。這樣才能保證實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行，也可以保證數(shù)據(jù)的順利采集。

比如在進(jìn)行“不同的擺自由擺動的快慢與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)時，筆者為四人小組安排了合理的分工：1號學(xué)生控制實(shí)驗(yàn)變量，讓擺錘自然擺動;2號學(xué)生計(jì)時;3號學(xué)生數(shù)擺動次數(shù);4號學(xué)生做好實(shí)驗(yàn)記錄。明確的分工，使實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行得非常順利，學(xué)生們也發(fā)現(xiàn)了改變擺錘輕重并不影響擺的快慢，而改變擺繩的長短，擺在15秒內(nèi)擺動的次數(shù)明顯不同，并且擺繩越長，擺動越慢。

如果實(shí)驗(yàn)前沒有進(jìn)行明確的分工，那么學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中就會手忙腳亂，就容易發(fā)生如計(jì)錯時間、數(shù)錯擺動次數(shù)、擺錘沒有自然擺動等狀況，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的結(jié)果大相徑庭，這樣教師的40分鐘課堂教學(xué)效率就差了。有了明確的分工，學(xué)生們目標(biāo)一致，能夠合力完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，如此就能收獲良好的課堂體驗(yàn)。

（二）規(guī)范操作，每一環(huán)都是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的鏈

有了合理的分工，每個成員都能夠按照要求做實(shí)驗(yàn)，如此才能保障數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。實(shí)驗(yàn)的每個環(huán)節(jié)都很重要，誰也不能馬虎。這樣的要求不僅為取得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)提供保障，更能培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和作風(fēng)，使學(xué)生像科學(xué)家那樣用心做實(shí)驗(yàn)，像科學(xué)家那樣執(zhí)著做實(shí)驗(yàn)。

如在設(shè)計(jì)制作保溫杯的實(shí)驗(yàn)中，四人小組也有了明確的分工，但是實(shí)驗(yàn)過程的要求高：有蓋杯子與無蓋杯子進(jìn)行對比，包毛巾與不包毛巾進(jìn)行對比，還要嵌入塑料盒前后進(jìn)行對比，而不同的變量對杯子的要求又有不同;最考驗(yàn)學(xué)生的環(huán)節(jié)是還要每隔一定的時間進(jìn)行測量，直到24小時之后，記錄實(shí)驗(yàn)最后的數(shù)據(jù)。這樣的實(shí)驗(yàn)對室溫、時間等都有嚴(yán)格的要求，只要某一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)了失誤，就會影響實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，從而影響實(shí)驗(yàn)的結(jié)論。

因此，筆者要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時做到“三有三不”：腦中有實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，眼中有?shí)驗(yàn)流程，心中有實(shí)驗(yàn)要點(diǎn);實(shí)驗(yàn)時間不拖拉，實(shí)驗(yàn)記錄不馬虎，實(shí)驗(yàn)結(jié)果不盲從。有了這些提醒，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中處處嚴(yán)格要求自己，能夠及時獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，保證了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確合理，從而為實(shí)驗(yàn)結(jié)論的準(zhǔn)確獲得提供了保障。

（三）正確記錄，每個數(shù)都是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析的點(diǎn)

每個實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)都落到實(shí)處，保障了實(shí)驗(yàn)的順利開展，但是如果最后的數(shù)據(jù)記載出現(xiàn)了紕漏，那么還是會導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)前功盡棄。因此，學(xué)生在記錄時要保證每個實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都真實(shí)準(zhǔn)確，要讓每個數(shù)據(jù)都能“說話”。

為了讓學(xué)生明白每個實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都是實(shí)驗(yàn)結(jié)論得出的依據(jù)，不能出現(xiàn)差錯，筆者還有針對性地設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)記載表，故意出現(xiàn)錯誤的數(shù)據(jù)，讓學(xué)生運(yùn)用規(guī)律來找出錯誤的數(shù)據(jù)。比如，在熱傳導(dǎo)實(shí)驗(yàn)中，筆者用酒精燈加熱一根金屬條，在金屬條上標(biāo)出A、B、C、D四個受熱點(diǎn)，設(shè)計(jì)了不同的時間：30秒、60秒、90秒。根據(jù)熱傳導(dǎo)的規(guī)律，應(yīng)該是初始時間四個點(diǎn)的溫度都一致，隨著時間的推移，越接近酒精燈火焰的地方溫度越高。筆者故意將“90秒B點(diǎn)”的一個溫度填寫錯誤，讓學(xué)生針對錯誤的數(shù)據(jù)進(jìn)行思考，然后運(yùn)用腦中的知識把它改正。通過這樣的環(huán)節(jié)，筆者告訴學(xué)生：只有認(rèn)真記錄數(shù)據(jù)，才能在填寫完成后分析正確的數(shù)據(jù)，從而得出正確的結(jié)論。通過筆者的引導(dǎo)和學(xué)生的親身體驗(yàn)之后，他們已能一眼找出錯誤的數(shù)據(jù)，因?yàn)樗麄円呀?jīng)明確了“熱總是從溫度高的地方向溫度低的地方傳遞”的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，明顯“90秒B點(diǎn)”的數(shù)據(jù)是不合乎規(guī)律的。

二、關(guān)注數(shù)據(jù)，在觀察中分析數(shù)據(jù)

科學(xué)課堂之所以吸引學(xué)生，是因?yàn)榭梢宰鲇腥さ膶?shí)驗(yàn)。至于實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)，學(xué)生是忽略不計(jì)的，他們關(guān)注的是這個實(shí)驗(yàn)帶給他們的視覺沖擊，或者是能不能解答他們心中的疑問。因此，教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中可以有意而為，通過出示數(shù)據(jù)直觀地得出結(jié)論，或者是通過計(jì)算數(shù)據(jù)得出正確結(jié)論，從而突出數(shù)據(jù)的重要性，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注數(shù)據(jù)，并形成“可以通過數(shù)據(jù)來證明結(jié)論的正確或者錯誤”的意識，從而與數(shù)據(jù)建立一定的信任度。

（一）出示數(shù)據(jù)，直接體驗(yàn)數(shù)據(jù)的意義

為了讓學(xué)生明確數(shù)據(jù)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的意義，在“橡皮泥在水中的沉浮與形狀的改變有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，筆者通過數(shù)據(jù)的出示和實(shí)驗(yàn)的演示，讓學(xué)生形成“數(shù)據(jù)就是答案”的意識。在學(xué)生了解了實(shí)心橡皮泥在水中是沉的，而碗形、船形等橡皮泥在水中是浮的之后，筆者及時引導(dǎo)學(xué)生探究橡皮泥沉浮的原因。筆者分別設(shè)計(jì)了兩種沉的形狀和三種浮的形狀進(jìn)行演示，讓學(xué)生注意每一種橡皮泥放入水中之后液面上升了多少，再演示溢出器教具，讓學(xué)生明確橡皮泥放入水杯之后，溢出來的水量就叫排開的水量，并讓其及時在表格中記錄數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束，筆者選取了某一小組的實(shí)驗(yàn)記錄表，表中顯示橡皮泥的形狀有實(shí)心立方體、實(shí)心球體、能浮的形狀1/2/3。記錄表中還有幾個項(xiàng)目，分別是量杯里初始的水量、放入橡皮泥后的水量、放入橡皮泥后排開的水量，以及橡皮泥的沉浮狀態(tài)。之后，筆者讓學(xué)生自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并記錄。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，當(dāng)所有的數(shù)據(jù)展示在學(xué)生面前時，他們興奮極了，紛紛舉起小手回答：“排開的水量越多，物體就越容易?。　苯處煹臄?shù)據(jù)也是一樣的結(jié)論。

真實(shí)的例子、清清楚楚的數(shù)據(jù)讓學(xué)生直觀地發(fā)出感嘆：原來數(shù)據(jù)可以告訴我們答案呢！學(xué)生與數(shù)據(jù)之間的親近感油然而生，并開始學(xué)會用數(shù)據(jù)去尋找答案。

（二）計(jì)算數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確了解數(shù)據(jù)的意義

有的時候，教師的實(shí)驗(yàn)記錄了一組或幾組數(shù)據(jù)，學(xué)生卻不能直接從數(shù)據(jù)上看到結(jié)果、得到答案，因?yàn)榇鸢鸽[藏在數(shù)據(jù)里面。這就需要學(xué)生通過計(jì)算，或者找尋規(guī)律來獲得答案。

還是以“橡皮泥在水中的沉浮”為例，探究沉在水中的物體受到的浮力與物體排開的水量之間有怎樣的關(guān)系。筆者選取了一個實(shí)心球體橡皮泥，提問學(xué)生：“橡皮泥在水中受到的浮力如何計(jì)算？”學(xué)生回答：“橡皮泥在空中受到的重力減去它在水中受到的重力?！惫P者追問：“那么，物體排開的水量與它在水中受到的浮力之間有關(guān)系嗎？有什么關(guān)系？”有的學(xué)生很肯定，有的學(xué)生就開始遲疑了。筆者馬上拋出實(shí)驗(yàn)記錄表，讓學(xué)生按照要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，并及時記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。學(xué)生們邊做實(shí)驗(yàn)，邊記錄，邊計(jì)算，幾個動作快的小組馬上得出了結(jié)論。筆者選取了其中一個小組的數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。這份實(shí)驗(yàn)記錄中，物體在空氣中的重量是3.2牛頓，小部分浸入水中時測力計(jì)上的讀數(shù)是2.5牛頓，大部分浸入水中時測力計(jì)上的讀數(shù)是1.5牛頓，全部浸入水中后測力計(jì)上的讀數(shù)是0.8牛頓。筆者提醒學(xué)生根據(jù)物體的受力情況計(jì)算出物體在水中分別受到了多大的浮力。學(xué)生根據(jù)公式F浮=G空-G水，計(jì)算出物體小部分浸入水中時受到的浮力是0.7牛頓，大部分浸入水中時受到的浮力是1.7牛頓，全部浸入水中時受到的浮力是2.4牛頓。同時，筆者還出示了學(xué)生記錄的排開的水量。學(xué)生也進(jìn)一步明確了實(shí)驗(yàn)結(jié)論：物體在水中排開的水量越多，受到的浮力越大。

通過直接觀察數(shù)據(jù)和計(jì)算數(shù)據(jù)之后的觀察，學(xué)生一下子感受到了數(shù)據(jù)的魅力，明白了在實(shí)驗(yàn)過程中實(shí)驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù)有多么重要。

三、對比數(shù)據(jù)，在辨析中分析數(shù)據(jù)

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)順利獲得以后，為了得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，學(xué)生還要學(xué)會分析數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)中找到規(guī)律，獲得真知。不僅如此，學(xué)生也要學(xué)會分析錯誤的數(shù)據(jù)，如哪些數(shù)據(jù)對實(shí)驗(yàn)是有意義的，哪些數(shù)據(jù)一看就是錯誤操作的產(chǎn)物，哪些數(shù)據(jù)能準(zhǔn)確說明問題，哪些數(shù)據(jù)的產(chǎn)生能反證實(shí)驗(yàn)結(jié)果，等等。提高學(xué)生對數(shù)據(jù)的敏感度能幫助他們從實(shí)驗(yàn)的方法、事物發(fā)展的規(guī)律、事物存在的本質(zhì)等方面了解實(shí)驗(yàn)的意義，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

（一）控制變量并分析數(shù)據(jù)，獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)論

為了得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，總結(jié)出實(shí)驗(yàn)的結(jié)論，在實(shí)驗(yàn)過程中，筆者常常引導(dǎo)學(xué)生通過對比實(shí)驗(yàn)、控制實(shí)驗(yàn)的變量獲得數(shù)據(jù)，并通過對數(shù)據(jù)的觀察和分析，總結(jié)出實(shí)驗(yàn)的結(jié)論。

比如，在進(jìn)行“不同的擺自由擺動的快慢與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)時，學(xué)生猜測是擺繩長短、擺錘重量影響了擺的快慢，于是筆者因勢利導(dǎo)，鼓勵學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并做好記錄。第一次的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為，以15秒為限，設(shè)定擺的擺繩長短、擺幅大小不變，將擺錘的重量設(shè)計(jì)成三個數(shù)值：原來重量、兩倍重量、三倍重量。進(jìn)行三次實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生發(fā)現(xiàn)，擺在15秒內(nèi)的擺動次數(shù)都是13次。第二個實(shí)驗(yàn)還是以15秒為限，設(shè)定擺錘輕重、擺幅大小不變，分別改變擺繩的長短，設(shè)計(jì)成三個變量：原來繩長、兩倍繩長、三倍繩長。進(jìn)行三次實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生發(fā)現(xiàn)，擺在15秒內(nèi)的擺動次數(shù)都不同：擺繩越長，擺動次數(shù)越少;擺繩越短，擺動次數(shù)越多。學(xué)生們邊做實(shí)驗(yàn)邊采集數(shù)據(jù)，然后將兩組實(shí)驗(yàn)表格進(jìn)行對比，就得出了實(shí)驗(yàn)結(jié)論：擺錘的重量對擺的擺動快慢沒有影響;擺繩的長短對擺的擺動快慢有影響，擺繩越長，擺動次數(shù)越少，擺繩越短，擺動次數(shù)越多。像此類實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)就是要引導(dǎo)學(xué)生通過控制變量來獲得數(shù)據(jù)，只要有了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果就不言而喻了。

（二）留下空白并分析數(shù)據(jù)，獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)論

在分析數(shù)據(jù)的過程中，采用留白的方法，能讓學(xué)生通過思考填入恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)，也能引導(dǎo)學(xué)生掌握數(shù)據(jù)之間的規(guī)律，從而得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。同樣是在“擺的快慢與什么因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，筆者故意隱去了某一小組的表格中的一個數(shù)據(jù)，讓學(xué)生猜猜第三次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)是什么，并說明原因。

學(xué)生看了該組的實(shí)驗(yàn)記錄之后，馬上就有反應(yīng)快的學(xué)生大膽舉手，認(rèn)為第三次實(shí)驗(yàn)中，三倍繩長的記錄數(shù)據(jù)也應(yīng)該是7，而且他還說明了理由：“根據(jù)我們之前的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，同一個擺在相同時間內(nèi)擺動的次數(shù)是固定的。所以，這個空白處肯定填7?！焙芏鄬W(xué)生也表示贊同。筆者表揚(yáng)了這位發(fā)言積極的學(xué)生，并適時進(jìn)行引導(dǎo)：“這就是擺的等時性?！贝颂幍牧舭?，不但吸引了學(xué)生的注意力，而且及時鞏固了知識，給學(xué)生留下了深刻的印象。因此，筆者認(rèn)為，在很多實(shí)驗(yàn)中，教師可以做一個“有心人”，通過留白、遮擋等手段，故意隱去數(shù)據(jù)，讓學(xué)生動腦筋猜測，并分析結(jié)果。

在科學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析能力的培養(yǎng)方面，筆者認(rèn)為，要通過認(rèn)識數(shù)據(jù)的重要性激發(fā)學(xué)生對于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的興趣，使其研究的視角和重點(diǎn)直接落在數(shù)據(jù)的分析上，并通過培養(yǎng)學(xué)生的思辨能力、歸納整理能力，使其養(yǎng)成認(rèn)真細(xì)致、嚴(yán)謹(jǐn)踏實(shí)的學(xué)習(xí)作風(fēng)，從而提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

【參考文獻(xiàn)】

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