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小学科学对比实验中“结果分析”环节教学策略研究摘要 在平常的科学课堂实验探究活动，发现学生在交流实验现象和结论时，存在着以下现象：实验数据记录不准确；不尊重事实，对实验结论造假；学生的思维参与不足，不能从表象出发探究本质等现象。本文对小学科学实验中“结果分析”这一环节以课堂案例为平台从教学的思想意识、学生科学意识和处理事件的能力等角度探讨了发生这种现象的原因，提出了有针对性的五种教学策略。关键词 小学科学 对比试验 结果分析 教学策略 一、案例分析案例一：在一次新课程展示课上，有一节课上的是形状与抗弯曲能力。老师要求同学们根据实验计划，进行“材料的厚度与抗弯曲能力有关吗？”的对比实验。在其他条件不变的情况下改变纸的厚度，测试材料的抗弯曲能力。纸梁厚度分别是一倍、二倍、四倍。学生们兴趣盎然地进行着实验，我注意着一个小组：首先，学生甲分别将三种不同的纸梁放到架起的“高台”上（两边都是5本同样的书）。然后由学生乙负责放垫圈，学生丙负责数数，在实验过程中，学生丁作了记录。 表一 纸的厚度 1倍厚 2倍厚 4倍厚抗弯曲能力的大小预测 2 4 8实测 4 4 3 14 14 13 35 3535结论：增加梁的厚度可以增加抗弯曲能力。这一过程，我注意到了这样几个细节：1、在“4倍厚”的纸梁第一次实验中，学生甲将所有的垫圈都放到纸梁上，但纸梁仍然没有接触到底面。甲就向其他组去借，但其他组仍在实验中，他没有借到。乙说：“我们现在没有垫圈了，就把现在放的垫圈数记上去吧！”丙看了一下纸梁，说：“纸梁快接触到底面了，我看再增加两个差不多了吧！”甲也表示赞同，就叫丙数出个数，加上两个后记在了记录表中。2、其他小组已经结束了实验，交流实验的结论，而该小组还没有结束。老师宣布小组实验暂停，进行交流汇报。第一个汇报的小组展示了实验记录表，说出了实验的结论：“增加梁的厚度可以增加抗弯曲能力。”学生丁就在记录纸上匆匆记了下来。当几个小组汇报之后老师在黑板上板书“增加梁的厚度可以大大增加抗弯曲能力。”他又在记录纸上进行了补充。3、下课以后我找来了他们的材料，发现他们的2倍厚、4倍厚的纸梁做得非常坚硬，原来他们在纸梁粘贴的时候使用了大量的胶水。我提议他们重新做4倍厚的纸梁的实验，结果反复做了几次，最多可以承受47个垫圈。听完这节课，我一直在想，这是一个偶然现象吗？他们为什么要在实验并没有结束的时候就写下了不真实的数据？是什么原因促使学生在实验时做假呢？难道与理论结果一致的实验数据一定是具有科学性的吗？教师在引导学生控制对比实验的不变量时是否应该让他们考虑得更周到些呢？案例二：在一节研究课上，一位教师执教电磁铁的磁力一课。在作出假设、制订计划之后进入了实验验证的环节。在分组实验之前，老师利用课件上提出了一个要求：“根据计划进行实验，比一比那组的电磁铁的磁力最大。”于是各个小组展开了对比实验。有一个小组，他们计划将电磁铁的线圈圈数设定为30、60、90圈。在做完前两组之后，他们紧接着进行第三组实验。此时，有好几个小组已经结束了实验，有的正在分析实验的数据，有的正津津乐道自己组的电磁铁。“快一点，我们得抓紧时间了”，组里的一位同学喊了一声。于是，绕线圈的同学赶紧绕了起来。90圈的线圈绕好了，测了三次，没有一次超过线圈为60圈的。怎么回事呢？看到出，这个组有些着急。一位同学说：“电磁铁的线圈为60圈时，平均能吸21.7个，90圈的应该更多呀。” 于是，记录员并没有按照实际测量的数据记录，而是根据自己的猜测记了上去。并顺利地得出结论：电磁铁的磁力与线圈圈数有关系，圈数多，磁力大；圈数少，磁力小。下面是他们这组的实验记录表。 表二 “电磁铁的磁力与线圈圈数关系”实验记录表线圈的圈数吸大头针的数量（个）第一次第二次第三次取值磁力大小排序 30 5655.33 6024212021.7290414342421我们发现：（分析实验数据，这些数据说明了什么？）电磁铁的磁力与线圈圈数有关系，圈数多，磁力大；圈数少，磁力小。后来，在交流的环节中，老师还表扬了他们组，因为他们组的电磁铁磁力大，在各个组里排在第二位。实际上，这个小组的实验中，90圈的电磁铁的线圈绕反了，磁力反而没有第一次的大。像这样的情况在平时的课中经常出现，甚至各种研究课，汇报课中也会出现。老师们为了完成好教学目标，有意无意会忽略一些不客观、不真实的情况，甚至刻意掩盖。这是真正的科学课应该追求的吗？二、原因探究1、落后的教学理念，是提供实验数据作假的温床。在新课程实施的过程中，一些以前只要教师讲讲就行的科学概念和知识，现在需要学生经过科学探究得出。这样做的好处是学生经历了科学探究，体验到了科学探究的酸甜苦辣，提高了科学素养。缺点是学生获得正确知识的概率减少，往往学生费了九牛二虎之力做探究实验，所获得的结论并非正确。这样教师就碰到两个难题，第一，科学作业本上的作业题怎样填（填学生实验所得的结论还是填正确答案？）；第二，直接告诉学生正确的结论还是让学生再重新实验？对于第一个问题，答案不言而喻，作业本、实验手册中都应该填正确的结论。对于第二个问题，重新实验、寻找原因是促进学生科学素养发展的好方法，但是课堂教学时间有限，而科学课的教学内容排得满满的。为按时完成教学任务，告诉学生正确答案是最可行的办法。可是这样做，科学探究变成了走过场，没有了实效。有位教师在上怎样加快溶解时，学生做好“热水能不能加快肥皂溶解”的实验后，发现观察到的现象不十分明显，有一部分学生得出结论是：热水不能加快溶解。这时，时间已不容许这位教师进一步引导学生观察，只得匆匆抽了一组得出“热水能加快溶解”结论的学生发言后，就让学生在实验手册上填上这个结论。实验结论不准确的同学只有放弃自己的结论，修改自己的实验数据。久而久之，给学生造成很大的错觉：书上和老师讲的都是对的，实验的数据应与教材中的或者老师的结论相符合。这样的教学是学生实验数据作假的最大温床。2、学生实证意识淡薄，任务观念严重。所有学生对科学课堂中的实验都非常地有兴趣，几乎每一个学生都喜欢做实验。那是因为实验能满足学生动手的需求，满足他们的好奇心理。有一部分学生把实验当作一种游戏对待，做不到“像科学家一样的探究”。在做实验时，把认真仔细地观察、负责地控制实验中的变量、实事求是地读取实验结论都忘在了脑后。当要填写实验表格时，发现该做的都没有做。为了完成老师布置的任务，那就随便写一些吧。曾听过一节淀粉和碘酒的变化的课，要求学生检测14种物体是否含有淀粉，学生的检测劲头很高。有一个小组的学生只顾了检测的高兴，却忘了检测后要及时地记载实验的结果。最后，老师说：“检测完14种食物，并填写好表格的小组请举手。”这时，他们才手忙脚乱地填写表格，由于检测的食物较多，对于某几种物体在检测时碘酒的颜色是否发生了变化都说不清了，只好随着自己的猜测填写了。学生对于科学学习的目的性不明确，不理解科学探究活动中的结论收集的重要性。实证意识的淡薄，严重的任务观念是发生实验结论虚假的现象的一个重要原因。3、希望得到教师满意获得肯定，猜测教师的意图。由于科学探究中学生发现的现象多而杂，提出的问题常常说不到点子上。教师为了顺利地完成既定的教学任务，在让学生交流实验中的现象时，常常选择有利于教学的学生发言。一听到正确的结论，交流就戛然而止，不再展开。时间长了学生为了能得到老师的肯定，就会猜摸老师的需要。根据他们认为的正确结论去填写实验结论，从而放弃自己真实的实验结论。本文开头的案例，估计就是这个原因。因为是展示课，学生不想节外生枝，给老师惹麻烦。而且学生们一定很熟悉教材，凭生活的经验猜想实验的结果一定是厚梁一定比薄的梁抗弯曲能力更强。于是他们非常配合老师，通过“技术处理”，得到了理想中的结论，这也是老师想要的结论。如果在平时，也许他们会选择自己实验的结论。4、缺少处理异常结论的能力，从众心理促使学生作假。平时，我们让学生做的实验，往往它们的结果都是唯一的，学生也都能得出正确的结论。对于出现结果不唯一，或者实验结果结论异常时怎么办？我们的学生没有经历过，老师也没有相应的引导。于是，当一些学生做验证性实验出现预测与结果不一，特别是在明知自己的实验结果明显有违常理时，对“怎样处理自己的实验结论”无所适从。在面对有违常理的现象时，不知道怎样处理这些异常结论，没有去思考产生这种现象的原因。虽然有同学提出换一个磁铁重做，但在课堂环境下，材料有限，时间有限，这样的想法又不可行。于是，就选择了从众。三、策略探索1、培养“像科学家一样的探究”的科学意识，促进学生实证意识形成。在科学学科的教学中，探究既是科学教学的目标，也是科学学习的主要方式。然而，探究活动不仅仅是让学生动动手，毫无目的地玩一玩而已，而是需要学生认真对待。探究活动的过程应该是比较严谨的、实事求是的，需要强调“像科学家一样的探究”。在平时的教学过程中，教师应明确“实事求是”在科学学科学习中的重要性，随时渗透一些科学家尊重事实、尊重证据的实例，促进学生的实证意识的形成。因为在学生的心目中科学家是有责任的人，尊重事实、实事求是的人。在科学探究学习时，教师应在探究前引导学生明白探究的目的，探究的步骤和注意事项；探究过程中，教师要注意细节的指导，要引导学生严格按事前设计的探究方案进行；同时，应把探究得到的现象和结论如实地记录下来。只有在学生探究学习时，强调“像科学家一样探究”，学生才不会把探究活动当作游戏，像玩一样进行；也不会把结论的收集当作只需应付了事的任务。当学生多次经历有责任的科学探究学习以后，学生的实证意识就会得到加强，那种敷衍了事的行为就会得到改变。在上摆的研究一课时，我发现这是培养学生实证意识到好机会。我对教材进行纵向的研究。摆的研究是“摆”这块内容的重点部分，它不是孤立的，是和前面的机械钟摆，后面的做一个钟摆等内容紧密联系在一起的。所以，在上前面一节课时，我已经在思考：如何发挥它在学生学习过程中的重要作用，起到引领学生思维走向的作用。上一节课的重点活动：做一个单摆并测量的活动中，我给孩子们准备的材料是：每一小组1个螺帽但大小不一样，一段绳子长度也不同。这样每个小组做出来的摆都是有差别的。我为什么要这样做？是自找麻烦吗？（准备一批一样的螺帽和绳子会更轻松？）我想这绝对不是自找麻烦！这样的材料准备，学生活动过后，自然而然对不同的摆的特点会有一个直观的感性的认识。这样，在上摆的研究时，学生对“摆的快慢与哪些因素有关系？”这个引领整节课的关键问题才可能会有比较活跃的思维。他们会很自然的想到大小不同的螺帽和长短不一的绳子，于是预测：可能和摆锤重量和摆绳长度有关系。这节上我们投入的时间放在实验的不变量的控制上和其他要注意点问题上。通过充分的讨论，学生们提出了许多控制的方法：摆绳的长度一定要量精确；时间控制要精确；口令要清楚、短促；放摆锤的同学不能够加力；计时员看准确时间；铁架台、桌子等要放稳定；实验时不能让摆锤碰到铁架台、实验人员；实验时尽量要让摆摆的平稳；控制风度影响等等。之后，各小组按计划进行实验。实验过程中大部分小组分工明确、操作规范；很快实验数据出来了，其中一个小组的记录如下：摆锤的重量 测试记录我们的选择第一次第二次第三次原来重量 17 17 16 17两倍重量 16 15 16 16表三 15秒内摆动次数记录 我们发现：摆摆动得快慢与摆锤的重量无关。表四 15秒内摆动次数记录摆线的长度 测试记录我们的选择第一次第二次第三次原来的绳长 17 17 17 17两倍的绳长 12 12 11 12 我们发现：摆摆动得快慢与摆绳的长度有关。摆绳长，摆得慢；摆绳短，摆得快。在汇报交流的环节，几个小组汇报了实验数据和结果分析，他们组也进行了汇报。我让其他小组进行评议。一位学生说：“我们组第一个实验的结果是摆锤原来重量和两倍重量摆得次数是一样的。而他们这组有微小的差别。应该再做几次。”我没有让这组学生立刻就做，而是让他们分析这里的原因。有的说是数数的问题；有的说是时间有出入；有的说是操作配合不默契经过热烈的讨论，发现该小组在增加摆锤的重量时，忘了实验前的提示，将摆锤上下连接，导致实验数据的不准确。此时我要求该组同学在课后再次通过实验进行验证。学生分组实验结束，对摆的探究还没有就此结束，学生的思维也不能在此停滞！怎样利用好最后的延伸环节？也是非常值得关注的。课文最后的插图，展示的是摆绳长度相同，但摆锤的长短不一样的两个摆，让学生进行推测，大多数学生肯定会认为这两个摆摆动速度是一样的，因为他们的摆绳一样长。于是，我制作了两个如课本插图中的摆，现场进行了测量。结果“意外”的发现：短的摆锤的摆摆动的快。这样的结果与学生前面的实验结果好象违背了，之前的实验结果表明摆动次数是与摆锤没有关系的，而这个实验表明有关系。这样，学生的思维会再次被激发，从而引导学生向更深层次的学习迈进！摆长并不完全是摆绳的长度，而是支点到摆锤重心的距离。这节课让学生感受测量、数据的价值。这是一节通过“测量”，记录数据，并用数据说话的探究课。重复测量、严谨记录、科学分析，这是我在课堂上反复渗透、暗示、指导的，意在让学生真正感受到测量以及数据带来的巨大价值，效果比较明显。2、创设有利于交流的课堂氛围，让学生勇敢地把“不一样”的告诉大家。在本人执教的制作一个保温杯一课中，有这样一个环节，在不锈钢杯、陶瓷杯、塑料杯中分别倒入同样多的水。然后摸一摸，各种杯子的外壁，有什么感觉。学生在分组实验中，绝大多数小组都得出这个结论: 铁杯最热，陶瓷杯其次，塑料杯不怎么烫。可是有一个组得出的结论是铁杯最热，塑料杯其次，陶瓷杯不怎么烫。怎么让他们理解呢？我并没有立刻否定他们的结论，而是让全班同学思考：为什么他们的结论和我们的不同？经过热烈的讨论，学生们寻找到了各种原因：杯子的材料比较特殊；杯子的厚薄有差别；摸杯子的顺序不同感觉不一样等。通过这样的讨论，学生对于科学上的一些对比实验中怎样控制不变的量有了更进一步的理解。在探究活动中，教师要亲身介入学生的探究活动，了解每一小组的探究情况。特别是那些现象和结论有异常的小组，教师在课前要了解清楚。在交流时，教师要让学生充分地发表不同的现象和看法，要弯下腰去倾听学生的声音。如果那些现象和结论有异常的小组同学不敢发言，没有拿出自己的真实结论。教师应耐心地启发他们，使他们放下胆怯和顾虑，愉快地展示自己的真实结论，说说自己的想法。同时，也要让其他的同学认真倾听，尊重这些同学的探究结果，引导同学们思考这些不同的声音，一起想一想为什么。使每一位学生在探究交流中既关注别人，又反思自己，不简单地否认自己或别人。只有营造了这种民主、和谐的课堂环境，学生们才有安全感。他们才会愿意把自己在探究过程中，发现的“不一样”告诉同学们，告诉老师，让大家来讨论。在交流讨论过程中，教师也不要过早的出示结论。要肯花时间让学生对每一个感兴趣的现象，进行深入地探讨。引导学生明白科学探究的答案有时不是唯一的，要允许学生存有己见。3、开展数据指向性分析能力的专项训练在小学科学教材中，有众多实验搜集的数据是具有高度明晰、数据内在高度规律化的，此时学生很容易从数据上轻而易举解释现象，并从现象中概括结论，是结论直指教材的核心概念。但是教师此时往往容易就此满足，未能就此开展学生数据分析的方法提炼，学生因此失去形成数据分析方法的理性思考机会，以后再遇到较为复杂的数据时就表现为茫然失措，不知从何入手，导致课堂由几名学生在拼命推动进程，大部分学生由于缺乏分析方法，冷淡面对数据分析或者退出分析活动，教师要么拼命引导无果最后自己阐述要么最后时间不够不了了之，事后再补。我们都知道统计部门对于数据分析是有一定的分析方法的，股市分析人士对于数据分析也是有专业软件的，那么学生对于实验数据也必须具有一定的分析方法，才能支撑他们课堂上的数据分析，然而这种方法必须建立在数据高度明晰化的情景下，学生通过自身的分析和提炼才能够较好掌握，才能够在复杂数据情形下自动化的运动。磁力大小会变化吗是教科版小学三下磁铁单元中的一课，这是一个需要学生通过测量磁力，收集数据的活动。一位老师上了一节精彩的展示课。这节课中为了让测量的数据尽可能反映磁力变化的规律，老师非常重视学生对实验操作公平性方面的引导。从学生的发言可以看出：学生1：回形针大小要相同 学生2：磁铁的磁力大小要相同 学生3：两个杯子要一样高 学生4：还有一个放回形针的方法要相同学生分组实验，得出结论后，教师还将学生记录下的数据进行统计：1块磁铁2块磁铁3块磁铁4块磁铁第一组381111第二组36910第三组37913第四组381012第五组391114第六组381011第七组37910第八组3789第九组361012第十组36916第十一组37911第十二组37913从表格中学生非常清晰就得到了两块或多块磁铁吸在一起，磁力会增加。假如教师到此为止则学生对于数据分析的能力几乎不能得到任何的提升。而上课教师教师抓住机会紧紧追问：“从表格中你发现了磁铁数量对磁力有什么影响？从哪些数据中发现的？你是怎样比较出来的？”然后教师稍作提示数据分析可以采用横向比较、纵向比较、同一类纵向比、不同类横向比等等，学生自然就会对数据分析具有了一定的分析策略，相信每次都做点滴积累，学生的数据分析能力将会有较大的提高。4、开展数据多元分析能力的专项训练学生数据分析能力是从高度明晰化的数据分析中逐渐得到提升，但是更大的提升更来源对于矛盾数据的分析，而且在数据矛盾处还能引发出更多科学素养的发展，能够促使学生返回去审视自己实验操作的科学性正确性、审视实验器材的合理性科学性、审视实验进程先后顺序的科学性等等，对于提高学生今后实验开展的严谨性、自我审视等都会起到很大的作用。比如教科版六上能量单元电磁铁磁力（二）的一堂研讨课开展的是电磁铁铁芯长短粗细、电流强度、导线粗细几方面对磁力大小的研究，其中对于铁芯长短影响磁力大小这一活动，在猜测环节学生就有了矛盾不同的多种猜测：有认为短铁芯磁力强、有认为长短影响不大等观点，这不同猜测的学生还都有自己的特有理解。在此后的实验操作完成后的数据搜集中形成了如下表格：组别123456长铁芯152814301417短铁学生面对这样处于矛盾中的数据时，难度是不言而喻的。所以当老师问学生从这张表格中你有什么发现时都成为了哑巴，实在看不出有什么发现。学生长期是处于一种分析高度明晰化的数据中度过的，遇到这样一种矛盾数据，给了学生一种无所适从的分析情境，受科学质疑精神、怀疑精神缺失的原因，又有追求合理解释等影响，学生不敢从数据上做出自己的判断性解释。教师此时必须引导学生对表格做好横向与纵向的比较，然后做出自己对现象的描述：“为什么同样的圈数