指导学生学会分析实验数据

王兴林

在小学科学学习中，学生通过观察、实验、测量等探究活动会得到大量数据，为探寻科学规律、解释科学现象提供了有力的证据。在实验教学中，数据分析是教学过程中的一个重要环节，是运用分析、归纳、推理等方法对记录的实验数据进行分析、得出正确结论的过程，为运用数据进行解释、说明提供了充分的准备。因此，如何指导学生有效地进行数据分析，是小学科学教师需要思考和研究的一个课题。

一、运用表格整理，指导学生发现数据呈现的规律

在收集各种数据时，教师应引导学生明白，数据的本身并没有意义，重要的是数据所给予的启示。特级教师路培琦曾说过：“科学课既强调学生亲历探究的过程，还重视在实验过程中搜集和积累数据，强调对事物的认识，不仅要在质上认识，更要从量的分析中得出结论。”学生收集、记录实验数据完成后，教师指导学生对实验数据进行重新整理和分析，使原本无序、杂乱的数据变得有序，不但能帮助学生深入挖掘数据背后隐藏的规律，为学生更好地总结、归纳概括科学规律提供依据和建议，也有利于发挥数据应有的作用，对现象作出客观的解释，学会从各种数据中选择有效的数据并把数据转化为证据。

在教学《豌豆荚里的豌豆》一课时，学生收集的40个豌豆夹里的豌豆粒数如下：4、5、3、1、4、5、7、6、4、6、8、4、6、3、4、6、5、7、5、4、6、7、4、5、6、3、0、2、5、5、6、6、7、9、5、5、6、5、6、5。这些数据很真实地记录了每个豌豆荚里的豌豆粒数，但是很杂乱无章，很难发现碗豆荚里种子粒数的分布规律。在学生完成搜集数据之后，教师指导学生运用表格对这些数据进行整理和分析。如下表：

学生对表格中的数据进行分析如下：

生：我发现了5粒的最多。

生：我发现了没有种子的只有1个。

生：我发现一个碗豆荚里种子最多有8个。

生：我发现8粒和1粒的各有一个，而9粒和9粒以上的都没有。

生：大多数都在4～6粒种子之间。

师：豌豆荚里的豌豆种子数是多少？怎样回答比较合理？哪一些种子数量比较多一些？

生：4粒、5粒、6粒。在4～6个之间的数量比较多。

这样，原本无序的数据变得清晰有序，学生很轻松地发现豌豆种子粒数分布的大致规律。虽然不能确切地说出碗豆荚里的种子数，但在整理分析后，得到了一个合理的推论，更重要的是培养了学生实事求是的科学态度，增强了学生对数据的敏感性。这一过程，将潜移默化地影响着学生的科学学习，对于学生探究事物的内在规律将起到至关重要的作用。

二、运用直观图表，指导学生发现数据之间的变化规律

将实验数据按一定规律用直观图表的方式表达出来是记录和处理实验数据最常用的方法。图表设计要求对应关系清楚、简单明了、有利于发现相关数据之间的关系。对于一般比较简单的探究问题，学生通过对统计得到的数据进行分析就可以发现事物内在规律，而一些稍复杂的内容，光看数据就不那么容易了，通过统计图、分布图等图表的运用，能直观反映出数据之间的联系，有利于学生发现数据背后蕴含的规律。

如在六年级《抵抗弯曲》一课的教学中，学生通过实验获得了一组关于纸的厚度与所承受垫圈数量的数据。这些实验数据比较抽象，教师引导学生利用这组数据制作出一份曲线图，使抽象的数变为直观，很容易建立数据之间的联系，发现其中的规律。

学生根据纸的厚度与所承受垫圈的数据完成的统计图如下：

折线统计图更直观有效地反映了纸的厚度与抵抗弯曲能力之间的关系。统计图让学生充分认识到：随着纸的厚度的增加，承受垫圈的个数大大增加，抵抗弯曲的能力也显著增强。通过运用直观图表的方法，让学生更形象、更容易地找到了事物变化的规律。

三、运用纵横比较，指导学生建立实验数据的联系

在小学科学教材中，有许多实验得到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地解释现象，并从现象中概括结论。有的教师此时往往就此满足，未能开展学生数据分析方法的提炼，学生因此失去形成数据分析方法的理性思考机会，以后在遇到较为复杂的数据时就表现为茫然失措，不知从何入手。如果教师引领学生对通过实验得到的数据进行纵横比较，很容易发现实验数据之间的变化规律，建立不同实验数据之间的联系，提升实验数据分析的有效性。教师引领学生进行数据分析，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，数据分析能力将会有较大的提高。

如一位科学教师执教教科版六年级上册《形状与结构》单元的《抵抗弯曲》一课时，教材引领学生用对比实验的方法研究梁的抗弯曲能力与其宽度、厚度之间的关系。学生得到的实验数据如下：（单位为1角钱硬币的重量）

在两个实验中，改变宽度和厚度都要成倍地改变，很容易看出实验数据变化的规律。学生可以发现：纸的宽度增加，抗弯曲能力会增强；纸的厚度增加，抗弯曲能力会大大增强。这位教师没有就此收场，而是引领学生把增加纸的宽度和厚度所收集的实验数据进行纵横比较，把两个实验进行沟通，架构了两个实验之间的联系，很容易发现实验数据之间的规律。学生会发现：要增强抗弯曲的能力，增加厚度比增加宽度更加有效。这样提升了学生的实验数据分析能力，促进了学生思维的深刻性。

四、通过差异比较，引领学生把数据分析推向深刻

学生在探究活动中会得到大量的数据。这些数据间的差异是客观存在的，有时是不可靠的，甚至是错误的。科学教师不应该回避这些差异，而应积极面对，正确对待学生实验数据的差异，必要时引领学生重复实验，以期得到可靠的且具有一定信度的数据，增强学生对数据的敏感性，培养学生严谨细致、认真负责的科学态度，使学生的数据意识在处理这些数据时得以培养，能自觉地学会用数据来描述事物或对一些现象进行解释。学生数据分析能力虽然可以从高度明晰化的数据分析中逐渐得到提升，但是更大的提升来源于对于数据差异的分析，而且在数据差异处把数据分析引向深刻，促使学生返回去审视自己实验操作的科学性和正确性、审视实验器材的合理性与科学性、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、自我审视能力等都会起到很大的作用。

如，在研究纸的宽度与抵抗弯曲的能力之间的关系时，统计学生的实验数据如下（单位为1个垫圈的重量）：

教师指导学生通过比较，先观察比较第1组学生的数据，发现：随着纸的宽度增加，抵抗弯曲的能力也随着增加。教师引领学生比较这4组的数据，发现第4组的4倍宽的纸承重32个垫圈的重量，远远超过了其他三个小组的数据。教师没有放弃这个差异，而是引领学生共同探讨这一组为什么出现了这么大的差异。下面是这一环节的教学：

师：请第4组的同学把这张纸拿到前面来。展示给大家看看。

学生把这张4倍宽的纸展示给大家。

师：为什么他们的纸能承受的垫圈数比你们的多这么多？他这组的纸和你们小组的有什么区别？

生：他们的纸有折痕。

生：他们的纸有点像半圆形，我们的纸是平的。

生：他们纸的边都折起来，有点像工字形。我觉得纸的形状也能增强抵抗弯曲的能力。

……

师：纸的形状与抵抗弯曲的能力到底有没有关系？我们下节课再研究。

对于这个与其他组相比差异很大的实验数据，教师没有回避，没有放弃，而是组织学生进行研讨。学生通过研讨，发现了纸的形状也与抵抗弯曲的能力有关这一值得研究的问题，恰恰是下一课需要研究的问题。本节课虽然没有研究，却给学生下一阶段的学习埋下了伏笔，使学生产生了进一步探究的欲望，这不正是我们科学课所期待的吗？

五、培养数据意识，提高学生的分析能力

实验数据展示在学生面前时，学生不一定马上能从数据表或图中找到规律，教师应引导学生重视实验数据，指导学生选用适当的方法进行分析数据，培养学生分析数据的能力和习惯。这一过程是十分重要的。教师可以从以下几方面入手：

教师自己要关注数据。教师可以借助放大的数据统计表或者运用多媒体把实验数据放大进行展示，通过问题的设置来引领学生关注数据、分析数据、探寻规律。在整理数据的基础上，指导学生一步步分析数据，给学生提供训练分析实验数据的机会，使学生养成分析数据的习惯。

在教学中，教师应当有意识地要求学生从实验数据出发，通过分析思考，运用数学工具得出规律性结论。这样做不仅能使学生加深对科学规律的总结过程和本质内涵的理解，并且有助于培养学生分析实验数据的能力，使学生经历由数据推出结果的过程。

在分析实验数据时，教师应引导学生像数学解题那样，要说出整个数据分析思考的过程，学会选用合适的方法进行表达。长此以往，学生的表达能力会不断提升，同时也促进学生思维能力的提升。

提升和培养学生分析实验数据的能力是一项长期的任务，不是一朝一夕就能完成的。在小学科学教学中，教师要通过各种形式指导学生分析实验数据，教给学生分析实验数据的方法，从实验数据中挖掘有用的信息，不断探寻实验数据中所隐含的内在规律，为运用数据进行解释、说明提供充分的准备。

（江苏省徐州市铜山区大彭实验小学 221150）