【摘?? 要】數(shù)據(jù)是科學(xué)實驗、測量活動、情況調(diào)查的結(jié)果呈現(xiàn)。借助數(shù)據(jù)可以揭示事物發(fā)展的規(guī)律，推導(dǎo)科學(xué)結(jié)論，建構(gòu)科學(xué)概念。為了充分發(fā)揮實驗數(shù)據(jù)的科學(xué)價值，提升學(xué)生的數(shù)據(jù)意識和思維能力，教師應(yīng)帶領(lǐng)學(xué)生“獲取精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，處理原始數(shù)據(jù)，解析實驗數(shù)據(jù)”。

【關(guān)鍵詞】實驗數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理；小學(xué)科學(xué)；探究活動

數(shù)據(jù)是科學(xué)實驗、測量活動、情況調(diào)查的結(jié)果呈現(xiàn)。借助數(shù)據(jù)可以揭示事物發(fā)展的規(guī)律，推導(dǎo)科學(xué)結(jié)論，建構(gòu)科學(xué)概念?！读x務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》要求學(xué)生利用統(tǒng)計圖表等記錄和整理信息，得出科學(xué)結(jié)論，并利用測量獲得的數(shù)據(jù)描述物體的某些特點和某些系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、關(guān)系及變化過程。數(shù)據(jù)的重要性不言而喻。

實驗數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)的一種，處理和應(yīng)用實驗數(shù)據(jù)是科學(xué)學(xué)習(xí)的重要過程，有助于學(xué)生理解探究活動的意義。課堂中，教師應(yīng)關(guān)注實驗數(shù)據(jù)的獲取、分析和應(yīng)用過程，切實培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)意識，提升學(xué)生的綜合能力。然而，科學(xué)探究活動中，由于測量工具不精準(zhǔn)、實驗設(shè)計不合理、數(shù)據(jù)呈現(xiàn)不到位等，數(shù)據(jù)常常無法準(zhǔn)確反映探究過程，影響教學(xué)活動的有序推進。對此，教師可嘗試改進實驗，優(yōu)化測量工具，充分發(fā)揮實驗數(shù)據(jù)的科學(xué)價值，提升學(xué)生的數(shù)據(jù)意識和思維能力。本文以教科版《科學(xué)》的教學(xué)為例，闡述具體的做法。

一、精雕細琢，獲取精準(zhǔn)數(shù)據(jù)

獲取數(shù)據(jù)是處理和分析數(shù)據(jù)的首要條件。教師應(yīng)設(shè)計合理的實驗步驟，準(zhǔn)備精確的測量工具，引導(dǎo)學(xué)生使用正確的測量方法，確保獲得的實驗數(shù)據(jù)準(zhǔn)確有效，為后續(xù)數(shù)據(jù)的分析應(yīng)用做準(zhǔn)備。

（一）精其道，實驗設(shè)計合理有序

合理的實驗步驟是獲得精準(zhǔn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)條件。在探究實驗的設(shè)計階段，要考慮探究活動的內(nèi)在邏輯，排除無關(guān)因素的影響，保證學(xué)生明晰實驗的步驟和方法，確保操作要求符合學(xué)生的能力水平。

三年級上冊“天氣”單元的“測量降水量”活動中，教師試圖通過模擬實驗證明用不同口徑的直筒杯可以獲取相同的降水量，讓學(xué)生通過直觀體驗，理解雨量器的工作原理。然而，在實際操作中，利用灑水壺模擬降水很難做到區(qū)域均衡，導(dǎo)致直筒杯內(nèi)的水位高度不同。降水量的模擬實驗涉及的干擾因素太多，不僅沒有起到助力作用，反而給學(xué)生理解雨量器的工作原理帶來了困惑。調(diào)整灑水壺的出水密度、出水高度、直筒杯的擺放位置，可以讓各個直筒杯中的水位更為接近，但始終無法保證水位高度基本相同。為了避免模擬實驗造成認(rèn)知偏差，教師通過動畫演繹雨量器的工作原理，符合三年級學(xué)生的認(rèn)知水平。在此基礎(chǔ)上，教師指導(dǎo)學(xué)生制作雨量器，體驗收集雨水的過程，順利完成探究目標(biāo)。小學(xué)階段獲取實驗數(shù)據(jù)的重點在于設(shè)計契合學(xué)生思維水平和操作能力的探究活動，給予學(xué)生足夠的探究時間，讓學(xué)生體驗科學(xué)過程，初步理解科學(xué)原理。

（二）精其器，測量工具精準(zhǔn)無誤

工欲善其事，必先利其器。精確的測量工具是獲取精準(zhǔn)實驗數(shù)據(jù)的必要條件。測量工具不到位容易導(dǎo)致實驗結(jié)果出現(xiàn)偏差，影響科學(xué)結(jié)論的得出。教學(xué)三年級上冊“水”單元時，學(xué)生要利用酒精溫度計測量水沸騰時的溫度。由于酒精溫度計的精度不高，學(xué)生測得水的沸點普遍高于100℃，難以建構(gòu)正確的沸點概念。同樣，在“天氣”單元中，由于溫度計無法快速感知氣溫變化，學(xué)生難以準(zhǔn)確測出氣溫，教學(xué)活動無法當(dāng)堂完成。事實上，隨著現(xiàn)代教育技術(shù)的快速發(fā)展，測量工具也日趨進步。圍繞數(shù)字傳感器構(gòu)成的新型實驗系統(tǒng)能夠克服傳統(tǒng)測量工具的諸多弊端，使得測量過程更加簡單便捷。在數(shù)字傳感器的助力下，新型實驗系統(tǒng)能按固定頻次將溫度的數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娔X上，提高數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，降低學(xué)生的讀數(shù)難度。數(shù)字傳感器已經(jīng)覆蓋了力學(xué)、電學(xué)等多個板塊。該技術(shù)使測量工具得到了優(yōu)化，便于學(xué)習(xí)者獲取精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，明晰探究結(jié)果，突破認(rèn)知難點。

（三）精其力，探究操作準(zhǔn)確到位

科學(xué)探究活動中，學(xué)生是最重要的因素。學(xué)生明晰活動步驟，熟練使用測量工具是獲取精準(zhǔn)數(shù)據(jù)的前提條件。如：測量水溫時，溫度計不能碰到杯底或杯壁；使用測力計時，須先進行調(diào)零；使用計時器時，須及時按下開關(guān)按鈕。然而，實際教學(xué)中，并非所有學(xué)生都熟悉測量工具。以彈簧測力計為例，大部分學(xué)生只在課堂上使用，真正接觸彈簧測力計的時間非常有限。對此，教師要多為學(xué)生提供操作器材的機會，在探究活動中增加器材的發(fā)放數(shù)量?；?qū)W(xué)校的閑置器材以借用的方式提供給學(xué)生，鼓勵他們在課后繼續(xù)操作，并完成相應(yīng)的探究任務(wù)。

二、精打細算，處理原始數(shù)據(jù)

測量獲得的實驗數(shù)據(jù)有時不能直接使用，需要進行初步處理，通過甄選、取值等相關(guān)操作，并以恰當(dāng)?shù)姆绞匠尸F(xiàn)，便于后續(xù)的解析應(yīng)用。

（一）甄選：優(yōu)劣對比，形成共性認(rèn)知

受各種因素影響，通過相同實驗獲取的數(shù)據(jù)也可能會有不同。學(xué)生需要重復(fù)實驗，獲取更為精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。如何從多個數(shù)據(jù)中選擇最終數(shù)據(jù)，需要深入研討。學(xué)生在三、四年級的數(shù)學(xué)課上，學(xué)習(xí)過平均數(shù)的計算方法，但平均數(shù)的計算需要花費較多時間，難以快速得出結(jié)果。對此，教師可引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實際情況，選用眾數(shù)或中位數(shù)作為參考。教學(xué)五年級上冊“計量時間”單元的《機械擺鐘》時，學(xué)生測量自制擺鐘1分鐘的擺動次數(shù)，將數(shù)據(jù)匯總（如表1）。教師借此機會組織學(xué)生討論平均數(shù)、眾數(shù)和中位數(shù)的特點。

對于第一組數(shù)據(jù)，學(xué)生認(rèn)可采用平均數(shù)（恰好是中位數(shù)）代表測量結(jié)果。對于第二組數(shù)據(jù)，學(xué)生普遍認(rèn)可用眾數(shù)代表測量結(jié)果。對于第三組數(shù)據(jù)，學(xué)生存在爭議，因為平均數(shù)不是整數(shù)，又不存在眾數(shù)。經(jīng)過討論，學(xué)生決定采用中位數(shù)作為最終數(shù)據(jù)。需要注意的是，數(shù)據(jù)的甄選沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，教師應(yīng)給予學(xué)生更多的自主權(quán)。

（二）取值：活動熱身，理解測量誤差

誤差對實驗數(shù)據(jù)的獲取和分析有較大影響。小學(xué)生不容易理解誤差的概念，容易糾結(jié)數(shù)據(jù)的細微變化。對此，教師可設(shè)置合適的探究活動，針對誤差進行“熱身”。教學(xué)四年級上冊“運動和力”單元時，學(xué)生利用秒表測量小車的運動時間。當(dāng)數(shù)據(jù)精確到百分之一秒后，學(xué)生發(fā)現(xiàn)，每次測量的數(shù)據(jù)都不相同，由此產(chǎn)生了困惑。因此，教師設(shè)置了熱身活動“比一比誰的反應(yīng)快”，要求學(xué)生先按秒表的開始鍵，再迅速按結(jié)束鍵，測試自己的反應(yīng)時間。學(xué)生發(fā)現(xiàn)每次測試的時間都有細微的偏差，要做到反應(yīng)時間完全相同非常困難。有了親身體驗后，學(xué)生就容易理解誤差的概念，對數(shù)據(jù)的取值更合理，對數(shù)據(jù)的分析和應(yīng)用也更順利。

（三）呈現(xiàn)：計算內(nèi)置，凸顯變化規(guī)律

得出數(shù)據(jù)后，學(xué)生須對數(shù)據(jù)進行初步處理，通過計算、換算等方式將數(shù)據(jù)蘊含的規(guī)律呈現(xiàn)出來，為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析打下基礎(chǔ)。以測試“不同紙張在陽光下的吸熱能力”的探究活動為例，學(xué)生測試了鋁箔紙、蠟光紙等，研究紙張的顏色、表面光滑程度等因素對吸熱能力的影響。學(xué)生每隔兩分鐘記錄一次溫度上升的數(shù)值，將變化規(guī)律用折線統(tǒng)計圖呈現(xiàn)出來。這比直接記錄溫度更便于比較。教學(xué)六年級下冊“小小工程師”單元時，為了評估塔臺模型的優(yōu)劣，教師從多個維度進行考量，設(shè)置相應(yīng)的分值，比較各個模型分值的高低，給出綜合成績。然后合理設(shè)計記錄表單，確保數(shù)據(jù)能反映事物的本質(zhì)特點，便于后續(xù)的數(shù)據(jù)分析。

三、精思細研，解析實驗數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)能夠揭示研究對象的內(nèi)在規(guī)律。通過合理的分析和解釋，學(xué)生能夠得出正確的科學(xué)推論，獲得對客觀世界的正確認(rèn)識。

（一）聚焦注意，呈現(xiàn)可視化數(shù)據(jù)

小學(xué)生正處于從形象思維向抽象思維過渡的階段。面對大量的數(shù)據(jù)，他們往往不知從何下手。對此，教師要帶領(lǐng)學(xué)生對數(shù)據(jù)進行可視化處理。如，先帶領(lǐng)學(xué)生分塊處理數(shù)據(jù)，圈畫重點數(shù)據(jù)，將后續(xù)需要對比的數(shù)據(jù)集中呈現(xiàn)出來。接著引導(dǎo)學(xué)生聚焦局部數(shù)據(jù)，基于一行或一列的數(shù)據(jù)展開研討，降低數(shù)據(jù)分析的難度。隨后讓學(xué)生將數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娔X上，借助統(tǒng)計工具，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為各種圖表，以更直觀的方式呈現(xiàn)出來。合適的統(tǒng)計圖表可以直觀展示事物的變化規(guī)律，便于學(xué)生得出相關(guān)結(jié)論。

（二）歸納推理，展開聚焦式分析

從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)規(guī)律并推導(dǎo)研究結(jié)論，是數(shù)據(jù)分析的核心目標(biāo)，也是學(xué)生面臨的難點。教師嘗試采用聚焦式分析的方式，幫助學(xué)生完成歸納推理，形成研究結(jié)論。五年級上冊“計量時間”單元的《擺的快慢》一課中，學(xué)生預(yù)測“擺動幅度變大，擺來回一次的時間會變長”。然而，實驗數(shù)據(jù)卻顯示，當(dāng)幅度變化時，擺來回一次的時間并不會發(fā)生變化。在數(shù)據(jù)的支持下，學(xué)生聚焦假設(shè)，容易得出“擺幅大小不影響擺的快慢”這一結(jié)論。在驗證過程中，學(xué)生梳理研究問題的因果關(guān)系，建立數(shù)據(jù)與問題之間的聯(lián)系。歸納推理前，教師鼓勵學(xué)生獨立閱讀數(shù)據(jù)，嘗試自己解析數(shù)據(jù)，鍛煉歸納推理能力。

（三）結(jié)果演繹，證實可預(yù)測結(jié)論

得出結(jié)論之后，需要將結(jié)果應(yīng)用到實踐中，以此驗證結(jié)論的可靠性。學(xué)生在探究活動中獲取的數(shù)據(jù)僅代表小組的研究結(jié)果。但數(shù)據(jù)之間是否存在差異、基于小組探究數(shù)據(jù)得出的結(jié)論是否具有普適性等問題，仍需進一步驗證。將研究結(jié)果反饋給其他小組，通過組間對比驗證實驗數(shù)據(jù)的可靠性，是探究結(jié)果的演繹過程。教學(xué)五年級上冊“計量時間”單元時，當(dāng)學(xué)生得出“擺長越短，擺來回一次的時間越短”這一結(jié)論后，教師要求他們繼續(xù)縮短擺長，測試擺動時間是否會繼續(xù)縮短，以此檢驗結(jié)論的正確性。學(xué)習(xí)四年級上冊“運動和力”單元中的《讓小車運動起來》一課時，學(xué)生根據(jù)數(shù)據(jù)得出以下結(jié)論：動力越大（以墊圈重力作為動力），小車運動速度越快。教師鼓勵學(xué)生增加動力，繼續(xù)檢測小車的運動速度。學(xué)生發(fā)現(xiàn)，當(dāng)重力足夠大時，小車的運動速度和墊圈重力之間的關(guān)系會發(fā)生變化?；诮Y(jié)果展開演繹推理，可證實實驗現(xiàn)象，強化研究結(jié)論。

（四）解析異常，列舉干擾性因素

在探究活動中，往往會出現(xiàn)一些異常數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)往往是學(xué)生操作失誤造成的。它們不支持結(jié)論，不包含其他數(shù)據(jù)所反映的規(guī)律。面對異常數(shù)據(jù)，許多教師會選擇忽視。事實上，這是幫助學(xué)生突破認(rèn)知障礙的良好契機，應(yīng)得到教師的關(guān)注。學(xué)習(xí)五年級上冊“計量時間”單元中《擺的快慢》一課時，當(dāng)擺的長度縮短后，有小組匯報“擺的次數(shù)在減少”。對此，教師組織學(xué)生展開研討，思考為什么會產(chǎn)生這一現(xiàn)象。在“用橡皮筋驅(qū)動小車”的活動中，當(dāng)橡皮筋的圈數(shù)達到一定數(shù)量后，繼續(xù)增加圈數(shù)反而會減少小車的運動距離。通過分析異常數(shù)據(jù)，學(xué)生綜合考慮影響小車運動距離的因素，為后續(xù)設(shè)計和制作小車打下了基礎(chǔ)。學(xué)生列舉干擾性因素及可能出現(xiàn)的各種錯誤，進一步明確實驗操作的注意事項，逐漸建立正確的數(shù)據(jù)意識。

通過探究活動獲取實驗數(shù)據(jù)，而后分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論，是小學(xué)科學(xué)學(xué)習(xí)的常態(tài)模式。課堂中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生正確認(rèn)識數(shù)據(jù)的意義和價值，助力學(xué)生在獲取、處理、分析數(shù)據(jù)的過程中提升邏輯思維能力，形成數(shù)據(jù)意識。當(dāng)然，這一目標(biāo)不可能在短時間內(nèi)達成，需要讓學(xué)生不斷經(jīng)歷學(xué)習(xí)過程，逐漸突破認(rèn)知障礙。

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（浙江省杭州市競舟第二小學(xué)）