科学课中学生数据收集与分析的指导策略.doc

科学课中学生数据收集与分析的指导策略 科学（ 3-6 年级） 课程标准指出：“亲身经历以探究为主的学习活动是学生学习科学的主要途径。”然而，科学探究不能孤立存在，它依附于科学概念的构建，因为概念的生成而赋予更大的价值和意义。小学生科学概念的形成又离不开实验数据的收集和分析，这些基于数据收集和分析的探究活动，不但具有丰富的动手过程，更能培养学生数据收集与分析能力、实证意识和逻辑思维能力，在提升科学素养上具有独到的价值。 但是当前科学课的教学偏重于“问题提出”“猜想与假设”“观察、实验”等探究技术的指导，而对数据的收集与分析指导却不够重视，致使学生的兴趣过多地集中在动手过程上，弱化了科学实证意识和科学思维能力的培养。因此，科学教师必须重视对学生探究过程中数据收集和分析的指导，做到探究过程真实有保障，数据分析到位有深度，概念得出自然有价值。 一、选择恰当材料，保证指向明确 要便于学生有效地开展探究活动，精心选择有结构的探究材料是基本保障。但是由于各种材料间、材料与探究学习内容及目标之间具有紧密且复杂的联系，因此教师对“材料结构性”产生了各种不同理解，从而导致学生学习的结果也各不相同。 如在教科版小学科学五年级上册岩石会改变模样吗一课“流水对岩石风化作用”中，有教师提供了摩氏硬度7左右的“花岗岩”或3左右的“石灰岩”两种方案，实验现象差异也非常大。采用花岗岩的实验后，学生基本不能观察到花岗岩“风化”的现象，而采用石灰岩现象就非常明显。分析发现，“花岗岩”不但不利于学生通过实验发现水流会对岩石产生风化作用，还会挫伤和迷惑学生的认知。而“石灰岩”是将发现“岩石风化”现象当做最大的追求，虽然很容易让学生觉察风化现象，但也有过程简单化、平面化的不足，尤其是不能呈现“岩石风化是一个漫长的过程”这个目标。 奥苏贝尔在有意义学习必须具备的条件中提出了“学习材料本身必须具备逻辑意义”的观点，对小学科学探究材料的选择至少有两重指导意义：一是材料承载的知识信息需要有层次性，二是材料要有推动学生认知发现的逻辑层次性。这与当前小学科学教育中为学生提供“有结构的材料”理论相符。所谓“有结构的材料”是指材料的种类与组合以及交给学生的次序，它包含“承载信息、组合活动、丰富思维”的多重作用。这就需要教师提供蕴含启迪、诱导、支持学生主动地、能动地探究的材料，既能指向概念目标，又能触动思维发展。因此，在“流水对岩石风化作用”的探究过程中，先提供“花岗岩”引发学生对“流水能否对岩石产生风化作用”产生争论，再提供“石灰岩”让学生观察到“风化现象”才是更好的选择。只有这样，才能在提升科学概念与事物更紧密的联系和获取对事实完整、真实的认识之间找到平衡点，培养学生深度的思维能力。 二、正确使用工具，提高采集精度 实验数据的收集依赖于温度计、测力计、量筒、天平等测量工具。工具的精度越高越需要正确和严谨的操作技能，学生只有较熟练地掌握了使用方法和操作规范，才能取得准确、可靠的数据。因此，在使用前教师必须细致地教授使用方法，讲清操作要领，并要求学生严格遵照规范操作，同时还要让学生反复练习，从而比较熟练地掌握。另外，在每次使用前，教师还需要让学生回顾操作方法，以免学生因轻视或遗忘使用方法造成测量误差。 如在教科版小学科学三年级下册水结冰了一课的用玻棒温度计测量“水在什么时候结冰”活动中，各小组得到了以下的数据： 很显然，除了第四组，其他小组的数据与“当环境温度低于0，水的温度下降到0时，开始结冰，从液体状态变成了固体状态”的教学目标都有一定的偏差。经过了解，第一、五小组是因为温度计的液泡过于靠近试管壁，导致读数偏低；第二小组是由于学生站着俯视读数，视线没有与液柱顶端平行，导致读数偏大；第六小组是由于测量的时间太短，液柱上升还没有停止就急于读数了；第三小组是由于温度计液柱出现断裂，无法随着液泡内液体的热胀冷缩而上升或下降。通过测量方法的纠正和对温度计的调换，各小组终于获取了比较正确的数据。 上例告诉我们，倘若收集的数据不能很好地支持“水的温度下降到0时，开始结冰”的结论，教师很可能只得以“我们的数据有问题，科学家的结论是0”匆忙结课。因此，学生正确使用实验器材是确保收集到数据有效的重要前提，教师必须加强这方面的指导，这也有利于学生体会到数据的来之不易，养成严谨细致的科学态度。 三、尊重实验现象，保障数据有效 尊重实验数据就是对事实的尊重，对探究的依赖，对结论的谨慎。因此，科学课将“尊重数据、尊重事实”作为科学思想的核心目标加以强调，要求学生基于观察到的事实和数据作出客观的分析与解释。教师也会反复告诫学生想象不是事实，更不能通过涂改数据迎合结论和老师。然而，学生从小接受着“有错就改”的反复教育和操练，由此造成了“盲目随众”现象，缺乏刨根究底的习惯。为了完成实验记录表，随手一抄，随便一改，并不讲究为什么是这样，更缺少对自己错误原因的探查与反思。科学教师应该让学生深刻体会到：实验数据对于结论的得出至关重要，只有建立在真实数据上的科学结论才是真正的“学问”。 例如，电磁铁的磁力一课“电磁铁磁力大小与线圈圈数关系”的活动，探究的是“线圈圈数越多，磁力越大”的现象。通过实验活动，某一小组得到了以下的数据： 在课堂交流反馈中，该小组的学生发现自己的数据与其他小组的不同，且不能支持假设，于是根据自己的主观感觉修改起了数据。 科学探究是学生对未知领域事物、现象的研究活动，由于实验器材、操作技能的差异性，探究过程中出现“异常数据”十分正常。当这种情况出现时，教师要从尊重实验数据的角度加以正确引导，让学生明白只要操作正确，那么得出的实验数据都是“真实”的，应该如实记录。同时，更要善于引导学生对“异常数据”进行分析，帮助学生排除实验材料和探究过程中不利因素的干扰，反复检验数据。上例中，通过分析，发现数据异常是因为实验操作的时间太长、电池电力耗尽引起的，通过更换电池重新实验，这组学生得到了与其他小组相似的数据。 四、正确对待误差，减小数据偏失 在探究过程中，教师总是努力精选实验器材、细化实验过程、规范学生的操作方法，竭力帮助学生获取与验证结论相一致的数据，然而受材料和学生认知局限性的影响，数据误差依然难以避免。此时，教师要引导学生正确理解在非理想状态下，误差是很难完全避免的，同时更要让学生了解导致误差的原因，尽可能减少误差。 教科版五年级下册摆的研究一课“摆的快慢与摆锤重量有关吗”的研究活动中，有小组得到了以下的实验数据： 出现这样的数据是此项学习活动中的普遍现象，所有小组的实验数据都明确表明“摆锤的重量不同，摆的快慢也不同”，这显然不是教师需要的结果。有些教师为了让学生得出与教材一致的结论，往往会将数据一带而过，辅以“三组数据很相近，所以摆的快慢与重量无关”的说教，强行将结论灌输给学生。虽然教师清楚这属于正常的误差，但这种不以证据为基础的说教，很容易给学生造成数据与结论相符就用、不相符就不可取的不良印象。因此，当误差不可避免时，教师必须带领学生深入解读数据，引导学生寻找误差的原因，只有知道造成误差的原因是什么，才会努力提高数据精度。在上例中，教师首先可以让学生阅读和分析数据，思考以下两个问题： （1）随着摆锤重量的增加，数据有什么变化规律？ （2）你能从数据中发现摆锤的重量与摆的快慢有什么关系吗？ （3）科学家测量后认为“摆的快慢与摆锤重量无关”，对此你们有什么想法？ 经过分析，学生发现这些数据虽然不同，但比较接近，但又没有规律性的大小变化，所以不能得出摆锤的重量与摆的快慢关系的结论。通过师生进一步研讨，学生又意识到：依靠人工喊“开始”和“停”，不可能保证每次的时间正好是15秒；负责放摆锤的同学每次听到“开始”口令后，反应时间也不一样这些因素都会造成数据出现偏差。 通过上述的研讨，不但可以让学生意识到“误差”的存在，更能使学生明白“精确操作”“多次测量”等方法可以减小误差带来的影响。 五、建立整体观念，系统分析数据 科学结论的得出要经得起反复的验证，但由于时间限制，课堂中能给学生多次重复验证的机会并不多。因此，全班性的数据展示、多小组数据的对比分析就成了学生重复验证的较好替代方法。另外，同一实验的不同数据、不同实验的同类数据中都包含着丰富的信息，如果有意识地引导学生纵向横向对比分析，很可能会引出独到的见解。然而，在数据展示和分析阶段，学生习惯于在自己小组数据的基础上得出结论，教师也对展示全班数据比较轻视，这种以偏概全的不良习惯，对培养学生整体分析数据的意识是很不利的，需要加以纠正。 如在教科版六年级上册抵抗弯曲一课中，某教师一改传统单组数据展示的方式，让所有小组将“增加纸的宽度”和“增加纸的厚度”后抵抗弯曲能力的实验数据汇总填入大屏幕展示的汇总表中，如下表： 通过6个小组“增加纸的宽度”和“增加纸的厚度”的数据分析，学生轻易地完成了纸的宽度及厚度与抵抗弯曲能力之间关系的研究。由于将两组数据排列在一起，此时教师稍加以引导，学生马上从横向的比较中发现了“同样增加纸的倍数，增加厚度可以更好地增强纸的抵抗弯曲能力”。 上例表明，当教师引导学生运用系统整体的视野阅读和分析数据时，数据就会变得简明、醒目和形象。同时，数据由散转整、由繁变简的分析过程，也更能突显概念间的内在联系，展现知识网络结构。 加强学生数据的收集和分析能力的培养，是促进学生尊重证据科学态度形成的一个重要载体，这既需要教师在教学实践中加强指导，也需要学生在一次次自主探究中体验、感悟，逐渐形成。只有这样才能使学生在探究中学会探究，强化实证意识和科学思维能力的培养。 （浙江省嘉善县教育研究培训中心 314100） 阅读相关报告总结文档:英语游戏教学失范现象剖析 话轮减少,语量不减 略谈集团化背景下几种教研活动方式的实施 论教师素养对语文课堂预设与生成的影响 天上掉下个“丑九怪” 少年派遇到的奇异生物 例谈课堂教学的“开场白” 劳技课“技术任务单”要体现“三性” 与蟑螂作战 鱼儿大课堂 那些你可能不知道的鱼类知识 第24 届