重视实验数据提升科学素养
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重视实验数据 提升科学素养
邱洁苡
【摘要】在小学科学课堂中，“用数据说话”这一观点贯穿着各册教材。数据收集与分析能力是科学探究技能中的核心能力，也是培养学生科学精神的重要途径。教师不仅要设计教学活动引领学生经历探究，更要注重探究活动的效果，让学生真正学会实验数据收集、分析和处理的方法，在感知、体验的基础上形成科学探究的能力，提高科学探究素养。
【关键词】实验数据 记录分析 素养提升
小学科学是一门以实验为基础的学科，不进行实验和探究就无法学到技能和知识，无法体会到探究的乐趣，也无法真正理解科学。《科学课程标准》指出：科学课程应具有开放性，这种开放性表现在时间、空间、过程、内容、资源、结论等多方面。这就要求科学教师树立开放的教学观念，组织一个个科学探究活动，让学生参与并亲历活动过程，在探究过程中发现问题，并解决问题，获得感受、体验并内化。科学数据的收集是科学探究的重要一环，是学生在科学探究中进行实证的重要事实依据，是分析、推理得出结论的关键。在小学科学的课堂教学活动中，教师要充分发挥数据的作用，使学生能够正确收集数据，作出合理分析与解释，使尊重事实的科学精神得到一定的展现和锻炼。
笔者在听课过程中经常感受到，在小学探究实验中，往往由于实验器材的选择、教师的引导、学生的主观意识等，造成收集的数据不真实、不准确和不全面等，学生很难从中找到科学的普遍规律。课堂上经常出现以下现象：
①教师只挑选1-2个组的实验表进行展示汇报，而其他组的实验数据一概不论，就作结论；
②教师在让学生交流实验中的数据时，常常选择有利于教学的数据分析，一听到正确结论，交流就停止；
③分析数据的环节往往一带而过，由一两名学生上台读一下数据和结论，感觉就“完美”了；
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④学生做实验却忘了做记录或者不会记录而导致数据不真实,或者学生收集到的数据出现和大多数人的不一样时，不敢相信自己，也不分析为什么而是选择了和大家差不多的数据记录下来。
作为教师，应该如何避免这些流于形式的数据收集、汇报，扎实有效地培养学生记录、整理和分析实验数据的能力呢？
一、培养学生及时记录数据的习惯
科学是用证据说话的，记录是对科学探究效果的检测。有的学生懒于记录实验数据，实验后，会有很多学生的记录本是空白的，这势必影响学生的后续研究。因此，教师要培养学生勤于动手的记录习惯，使学生学会记录实验数据。在教学的时候，就有目的地引导学生把观察记录装订成了一本小册子，告诉他们如果把每一次科学课的记录都这样保存起来，就可以随时很方便地了解自己研究的过程了。这种做法可以使学生懂得记录的重要性，懂得科学记录单上承载着很强的信息，每一堂课都注意保存学生的实验记录，经常分析这些记录，将有助于教师有的放矢地培养学生分析和解读实验数据的能力。教师要利用科学记录表，培养学生及时记录的习惯。当然，这并不排斥教师的指导。教师可以用表格引导学生记录，把每次测得的数据填在相应的表格中，使原本无序、杂乱的数据，变得有序，便于学生发现其中的规律。
如《蚕的生长变化》一课，授课教师示范了一张结合了标本记录、数据记录、画图和文字记录的记录单。在教师手把手的帮助下，学生有了以下的记录单：
日期 蜕皮次数 体长 颜色 模 样
这样的记录，再配以图画、文字和照片记录，学生经历了一次有目的的观察，感觉到自己也在“真刀真枪”地做研究。当然，教师要逐步有扶有放地帮助学生寻找数据，通过不断训练，逐步培养学生主动、积极、自觉寻找数据解释自己结论的良好习惯，使学生言而有理，更能言之有据。
二、培养学生实事求是记录数据的科学态度
科学课的重要特征表现在对证据的追求和对证据的尊重，如实地记录科学数
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据，不伪造、不涂改、不修饰数据，这对培养学生严谨细致、实事求是的科学态度是十分必要的。数据的准确性和科学性关系到课题研究的成败。只有学生认真、踏实地探究，实事求是地记录，仔细、严谨地分析，才能得出真实的结论。
在一次公开课上，笔者看到老师引导学生探究“磁铁的各部分磁性强弱都一样吗”的问题时，学生实验后得出了如下数据(A、B、C、D、E各点悬挂回形针个数)：
组别 A B C D E
一 5 4 0 4 6
二 5 3 0 3 6
三 4 3 0 3 5
四 4 3 0 3 4
五 6 4 0 5 6
六 5 3 0 3 4
（看到这样的一些数据后，该教师已经有些慌乱了）从数据表中发现C点数据都挂了0个，全班同学都认为磁铁的中间没有磁性，总结规律为：磁铁的磁性两边强、中间无。
但是老师在黑板上写下了“磁铁的两端的磁性最强,中间弱”的结论。
老师的这一做法，漠视了数据，弃科学的本质不顾，忽视了科学理性态度的培养，与科学教育是相悖的。科学是讲求证据的，科学的结论可以经得起实证。学生是否尊重客观事实，是否从事实、证据出发去求得结果是学生是否具有实证意识的表现。
笔者认为在本课教学中，既然出现了这样的情况，教师就应该引导学生反思实验的过程是不是规范，引导孩子从更多的角度去思考：一种可能是的确没有磁性；还有一种可能是磁性较弱，不能吸起回形针。而对于“C点没有磁性”这一论点，又正是引导学生质疑的好时机，可以引导学生换成小一点的铁一类的物体再试试，比如大头针、铁粉等，引发孩子课后继续思考、尝试，从而纠正学生认为不能证明存在的即为不存在的逻辑错误。
三、培养学生对特殊实验数据的分析与处理
在实验中，总不可能保证每组的学生的活动都是成功的，总有个别小组获得
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的数据有点“与众不同”。对于那些“不和谐”的数据，很多教师会显得准备不足，不能够从容的对待，而为了结论的达成和课堂教学的完整性，往往会只关注教师心目中“合理”的数据，对于“不和谐”数据则忽视过去，或者一带而过。如果是由于操作而导致数据偏差的，教师没有仔细分析数据出错的原因。那么部分学生的科学素养得不到提升。其实，对于这样的数据，教师应该客观理性的对待，教师可以引导全班学生对这组数据进行分析，找出数据发生偏差原因；或者教师可以让这组学生单独重新做一次，然后再请他们来交流，说说自己的发现。比如笔者曾听了一堂公开课，教师指导学生做“研究摆”这一内容时，有一组学生研究的是“摆的快慢与摆重的关系”如下表：
不变的条件 改变的条件 摆锤重量（克） 摆动10次的时间（秒）
摆线长度、摆的幅度和摆的次数 摆锤的重量 10 18′12″
20 21′16″
40 28′32″
研究发现：摆锤越重，摆得越慢
他们获得的数据与其他研究摆重因素的小组截然不同：对于这个现象，教师没有直接否定学生的探究结果，也没有直接告诉学生产生这一错误结果的原因，而是请他们汇报了一下实验的过程，很快就发现，他们在挂钩码的时候并没有遵照教师指导的方法，而是一个连着一个往下挂，这样的使得在增加摆重的同时，也增加了摆长，所以造成了实验数据的错误。通过教师亲身示范，这样对于错误数据的分析，可以让学生对于探究活动有更深刻的认识，让学生意识到操作严谨的重要性，也可以提高学生科学素养的形成和发展。
再如：“蚯蚓喜欢潮湿的泥土吗”的实验中，有个小组进行了3次实验，得出如下数据：
次数 一 二 三
潮湿 0 1 0
中间 0 0 1
干燥 5 4 4
结论 不喜欢潮湿的泥土
该组同学通过自己的反思，并没有发现自己的数据有问题，就根据自己的数
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据得出了“蚯蚓不喜欢潮湿的泥土”结论。然而，探究的结果和事实大相径庭，这时要求教师和学生一起分析产生错误的原因，找出解决的办法，通过交流，与其他组的泥土比较，原来他们把潮湿的泥土弄成了糊状，蚯蚓当然不喜欢生活在糊泥里。当学生的探究结果与事实发生矛盾时，教师设法引导学生自己去发现问题，并解决问题。通过这一发现、解决的过程，使学生体会到科学探究是非常严肃的、探究的方法是要讲科学的、过程和细节是非常严密的。从而使学生逐渐养成严谨的科学探究作风，质疑的科学态度等，真正让学生像科学家那样进行科学探究。
综上所述，数据是学生在观察和实验中最重要的实证之一，是作出解释最重要的依据，是学生形成正确科学认识的有利武器。科学教师要根据实际情况，深入关注学生的研究，放慢“探究的脚步”；面对异常数据，更要引导学生反思，鼓励学生勇敢地把自己的发现实事求是地讲出来，然后师生共同求证完成探究的历程。教师不仅要引领学生经历探究，更要注重探究活动的效果，让学生真正学会数据收集、分析和处理的方法，在感知、体验的基础之内形成科学探究的能力，提高科学探究素养。
此文2013.11发表在《广东基础教育研究》总第九十七-九十八期P32
