小学科学探究活动中数据收集分析的探讨

小学科学探究活动中数据收集分析的探讨小学科学专业发展培训通过网络培训的形式，给我们带来了极大的方便。如谈到如何培养学生的数据分析能力，感受颇深，仁者见仁，智者见智，诚以为数据收集与分析能力是科学探究技能中的核心能力，是培养学生科学精神的重要途径。科学的本质不仅仅是科学的结论，更重要的是要理解和体验科学探究的过程，并在此过程中培养学生严谨、求实、怀疑等科学精神。一、 数据收集及分析在小学科学探究活动中的重要意义在课程目标中指出，通过科学课的学习，逐渐养成科学的行为习惯和生活习惯，了解科学探究的过程和方法，逐步学会科学地看问题、想问题，形成大胆想象、尊重证据敢于创新的科学态度。科学课强调对事物不仅有在质上的认识，更要从量上的分析得出结论。定量分析会使学生的头脑更精确化、更科学化，只有能用数据来描述事物时，才算达到了对事物性质的真正了解。随着新课程改革的不断深入，学生的学习范围也由课堂扩展到了课堂之外的广阔天地。学生接触到的数据也越来越多，这些数据对学生的影响也越来越多。教师应引领学生学会辨别和选择有用的数据，来证明自己的观点，自觉运用数据来进行解释相关的问题或现象。通过对教科版科学教材的统计发现，小学阶段基于数据收集的科学探究课占相当大的比重，并且随着学生年级的升高，科学探究能力的增强，此类课型迅速增多，对学生的要求也越来越高，由开始的收集一些单一的数据，到后来收集对比数据或多组数据，并分类，画出统计图等等。二、 小学科学探究活动中数据收集环节所存在的问题及解决方法科学数据的收集是科学探究的重要一环，是分析、推理得出结论的关键。而在小学探究实验中，往往由于实验器材的选择、教师的引导、学生的主观意识等，造成收集的数据不准确，学生很难从中找到科学的普遍规律。如：我在教学水结冰了一课时，由于课堂上学生采用的是酒精温度计，各组测出水刚开始结冰时的温度为1或2，没有一个组测得 0。这样的结论是有背于科学结论的，但是，又确确实实是学生亲身所经历，这种错误的经历直接影响到学生形成正确的科学概念。后来，在另一个班级的教学时，我把酒精温度计换成了水银温度计，避免了如此尴尬的事情再次发生。“细节决定成败”，做任何一个探究实验，教师都必须在课前进行亲自操作，做到心中有数。为了得到比较准确可行的数据，教师在引导学生进行实验操作时，必须让学生明白如何控制好应变量和不变量，然后再进行规范操作的重要性。如：一位教师执教拱形的力量一课时，在学生研究了平桥和拱桥的承受能力实验后，得到了如下的数据。平桥 8 3 1 10 2 3 3 3 2 2 4拱桥 11 6 10 12 14 14 10 6 6 11 14得到的共识是：拱形承受能力大。但在数据中，发现同样一张平桥，各组实验中获得的承受力的能力却有很大的悬殊，一些承重能力强的甚至是超越了个别组的拱桥的承载能力。出现这样的情况，与教师活动前的指导有重要的关系。教师对活动的要求不明确，如：这个实验主要是研究平桥和拱桥的承载能力，作为对比实验，控制的变量很重要，但教师却没有重点要求。而是演示实验方法。这样的效果就很差了，之后就导致的情况有：部分学生在做平桥的时候，将平桥两端在书本上的地方用手拉住按住，不让其变形；部分做拱桥的时候，将拱桥的拱足两端放入书本中间（即用书本抵住了拱足）。如此，这样实验的学生活动得到的数据与原始数据有了很大的差距。同时也影响与后来拱形承载更大力的探究活动，有些小组利用了 1、2 个螺母去抵住拱足的时候，拱承载能力却没有之前实验的能力强。另外，有些错误的数据是由于学生的主观意识造成的，特别是一些通过感官观察描述的探究数据。这样的无效数据让学生反思是觉察不出来的，如果讨论又会进入诡辩和争论。遇到这种情况，教师应果断出击，消除干扰主观意识的因素。通过改进实验、重做实验，引导学生发现错误的所在。我曾碰到过这样的情况，在上测量摆的快慢一课时，做“改变摆的幅度”的实验，学生推测：摆的幅度越大摆的速度越快。有 1 个小组的实验数据是：小于 150 150大于 150第一次 22 23 24第二次 23 24 25第三次 21 22 23学生得出了符合主观推测的错误数据。在讨论中该组同学坚持认为自己的数据很准确，与其他小组的同学争持不下。很显然，并不是因为误差，是由于学生主观意识的影响。我并没有否认他们的数据，而是要求他们演示给同学们看，并让他们把摆动幅度的调节更为精确，改为 50、10 0、15 0、20 0、25 0、30 0。由于增加摆幅的改变，有效地消除了主观意识的影响，学生很容易地发现了自己数据的错误。那些由于学生主观意识造成的错误数据，是最难发现的，需要教师敏锐的眼光和高超的课堂调控技巧。三、 小学科学探究活动中数据分析环节所存在的问题及解决方法科学教学中，倡导让学生亲历探究，提出问题只是科学探究的第一步，更重要的是让学生自己动手实验、观察，收集证据，让学生对收集的事实证据进行分析，作出合理的解释，以利于学生最终获得正确的科学认识。但是，在实际教学中这一点往往被很多教师所忽视，花了大量时间在实验准备和实验操作阶段，而真正用在分析数据得出结论上的时间很少，只是看见数据的一些表面现象，而隐藏在数据背后的东西往往被我们忽视。我们每位教师都必须重视培养学生对数据分析能力的培养，提高学生科学探究的能力。首先，强调解释要从探究数据出发。在现实的科学课堂教学中，学生有时很难分清探究数据与解释。他们常常在探究的同时进行直觉思维，又把自己的直觉思维所得当作了观察到的现象。如“搅拌能加快食盐溶解”的对比实验中，有些学生在记录表的“观察到的现象”和“我们的结论”两栏里，都填上了“搅拌能加快食盐溶解”。可以看出这些学生混淆了数据与解释。忽视了解释是需要依据的，凭着自己的主观意念任意得出了结论。所以，教师要教育学生树立证据意识，分清证据和解释。在让学生作解释时，教师应强调解释应从探究数据出发，而不是依据自己的直觉，也不是依据自己的某种想法。应鼓励学生把自己的证据和解释记录下来，对自己的解释进行整理，三思而后言。对学生的解释，应经常运用“你的解释依据的是什么？”“从哪些数据中得出来的？”这样的问句追问；也可以要求学生在表述自己的解释时，出示探究数据，运用“根据这些数据”“从以上数据可以看出，”这样的语句表述。这些问题和语句可以促进学生在做出解释时重视探究数据，知道自己的解释所依据的是什么。经过长期的训练，让学生逐步认识到，科学解释需要依据探究数据，结论与数据之间是有逻辑关系的。其次，引导学生辨别探究数据的有效性。科学分析需要以探究数据为依据。只有探究数据的真实有效，才能保证解释的科学合理。因此，在对探究数据进行分析之前，要引导学生对探究数据进行辨别。一个人、一个小组的探究往往是有限的，通过交流，就可以彼此分享探究过程和探究数据。在交流中，可以增加发现那些无效探究数据的可能性。如果存在问题，要引导学生反思自己的整个探究过程，强调探究过程的可重复性。当学生面对数据时，一定要有严谨的科学态度，养成谨慎审视探究数据的好习惯。如：“蚯蚓喜欢潮湿的泥土吗”的实验中，有个小组进行了 5次实验，得出如下数据：次数 一 二 三 四 五潮湿 0 1 0 0 1中间 0 0 1 2 1干燥 5 4 4 3 3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，就根据自己的数据得出了“蚯蚓不喜欢潮湿的泥土”结论。然而，通过交流，与其他组的泥土比较，就发现了问题。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。因此，讨论和交流是获得正确的探究结果的重要步骤，也是发现无效探究数据的好方法。再次，运用多种方法呈现探究数据。数据真实有效，就会使解释具有极大的权威性和很强的说服力。但科学探究数据有简单的，也有复杂的。探究数据简单，分析起来轻松自如，解释结果也能使人一目了然；如果数据复杂，呈现时又杂乱无章，不仅分析它会感到困难，还会降低解释的说服力。所以，应该考虑整理这些数据，用合适的方式呈现探究数据。这样，使学生获得更多的有价值的信息，对探究数据作出正确的分析，使解释结果更令人信服。科学教材中，就有许多呈现探究数据的方式，如：表格、柱状图、饼形图、形象表达等。在引导学生科学分析数据时，应根据不同的数据来选择运用。对于一些说明事实中的绝对数量的，力求统计数字准确的数据，可以选择柱状图的方式呈现，如：我们的大丰收了一课中，对凤仙花种子数量的统计，使用柱状图的话，可以使枯燥的数据可视化，极大地方便了对数据的解释。对于一些需要比较的数据，就可以采用表格方式呈现，如：测量摆的快慢一课，“单摆实验”获得的数据较多，用表格展示，“影响单摆速度的因素”显而易见。还有些是反映某事物局部与整体的比例关系的数据，可采用饼形图，它的特点是中心事物突出，直观感强。各种呈现数据的形式要灵活运用，教师应适时点拨，随时渗透，善于把其它学科中学过的方法引入科学课。有时，探究数据的规律和信息是多方面的，很难用一种方式完全展示。这时，不妨让学生用多种方式展示数据。如：四上天气单元，总结我们的天气观察一课对降雨量的统计就是采用了表格和柱形图相结合的方式。用表格使学生对每一周的降雨量有清晰地了解，通过柱形图可以清楚地知道降雨的分布情况，以及每天的降雨量对比。通过这种方式整理和展示数据，学生对降雨量的分析就容易得多了。为了充分利用好探究数据，进行合理的科学解释，教师应引导学生灵活运用探究数据展示的方式，使学生的解释更科学更具有说服力。数据是科学家在科学探究中重要的实证依据之一，它是学生在科学探究中进行实证的重要事实依据。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，正确收集数据，作出合理分析与解释。利用不同的数据创设情境、提出探究问题、引导学生探究，形成新的科学认识，提高学生探究水平剖析实验数据，为教学把脉问诊热起来了两组实验数据引发的思考丽水市莲都区天宁小学 陈建秋 摘要实验数据是最有说服力的科学证据之一，它可以帮助学生寻找规律、得出结论，使科学课堂变得严谨、简练、高效。遗憾的是，实际教学中许多老师对数据的处理很不到位，忽略了数据中蕴含着的科学教育内涵。有鉴于此，本文以某课的原始实验数据为例，对“如何面对不符合正确结论的数据”、“如何面对数据和结论的不一致”、“如何面对缺失的数据和结论”、“如何面对小组综合能力不强”和“如何优化实验设计”等方面展开思考，按实例呈现、原因推测、教学启示的形式进行剖析，了解学生真实的思维状态，反思教师课堂教学中存在的问题，从而调整和改进教学策略，让教学更有实效。关键词实验 数据 结论 剖析 原因 启示浙江省小学科学教学建议第 17 条明确指出，要让学生及时地把有关的数据收集起来，要求学生实事求是地分析数据，并把数据转化为证据。目前，大家对此已有了足够的认识，在小学科学教学中十分注重定量研究，让学生运用测量、调查、统计等实验方法，收集实验数据，并对数据进行分析，得出科学概念和实验结论。遗憾的是，实际教学中许多老师对数据的处理很不到位。学生辛辛苦苦收集的实验数据，没有给予充足的时间进行交流分析，往往是从中挑选一两个数据轻易地推导出结论，对那些不符合“正确结论”的数据肆意否决，忽略了数据中蕴含着的科学教育内涵。前些时候，我参加区小学科学教研活动，听了一位老师执教热起来了一课。课堂上，老师组织学生开展了两个探究活动，分别是“衣服能给身体增加热量吗”和“衣服能保温吗”。课后，我把各小组的实验记录单都收集在一起，将所有的实验数据输入汇总表。实验一：衣服能给身体增加热量吗组别 衣外温度 衣内 30 秒 衣内 1 分钟 衣内 2 分钟 我们的发现1 13 13 14 15 能2 10 105 11 105 不能3 16 16 16 16 不能4 13 13 15 15 不能5 11 11 11 11 不能6 10 12 13 14 能7 16 15 15 15 不能8 12 12 14 不能9 11 13 14 15 能10 13 13 13 12 不能实验二：衣服能保温吗（第一行：包毛巾烧瓶里的热水温度；第二行：不包毛巾烧瓶里的热水温度。）组别 起始温度 1 分钟后温度 2 分钟后温度 3 分钟后温度 我们的发现1 40 40 38 37 40 39 37 3660 58 57 555260 55 54 515能49 46 45 445348 45 44 435能62 59 58 57462 54 53 50能43 43 43 43540 41 40 39能56 55 54 53656 55 54 53不能49 46 44 43748 47 45 44能66 62 61 60870 62 60不能46 44 43 43946 44 43 4373 6