科学实验是小学科学课程教学中的重要内容,而数据则是记录实验过程、分析实验结果的重要手段。我们在实验过程中通常需要通过对多组实验数据进行对比分析,才能理解发现事物与事物之间的联系,掌握相互之间的规律,透过现象探究本质。但是,在实验操作过程中,我们往往会遇到一些意想不到的“意外数据”,对此我们应该怎么办呢?是置之不理还是一带而过?下面,笔者将结合教学实例,谈谈如何处理不请自来、意想不到的实验数据,如何将这些意外转化为有效的课程教学资源。
一、正确面对,捕捉意外数据
在小学科学课堂的实验过程中,我们会得出许多数据,如果细心观察会发现大部分数据是符合实验假设的,而时常会有一些数据不符合,就是所谓的“意外数据”。例如在教学小学四年级《油菜花开了》(教育科学出版社)这一课时,教师将学生们分成六个小组,让他们分别进行实验:解剖油菜花,并观察一个油菜花的花瓣数、雄蕊数、雌蕊数以及萼片数分别是多少。经过解剖、观察和记录统计,学生们得出以下数据:
仔细观察从表1,我们不难发现,六个小组学生实验观察的结果中各不相同。其中,花瓣数都是一样的,萼片数基本一致,而雄蕊数和雌蕊数的数据相差稍大,这两组数据便是本实验过程中产生的“意外数据”。又比如教科版小学科学五年级上册运动和力单元第一课《我们的小缆车》,教师让学生们分成4个组做实验探究,分别用不同数量的垫圈拉动小车,让小车行驶同样距离的路程,所耗费的时间分别是多少,从而观察物体运动时拉力与速度的关系。通过实验观察,学生们记录了一下数据:
认真对比分析表2中的数据,我们也很容易地看到:前3组实验结果一致,即悬挂的垫圈数越多小车行驶的速度就越快,而行驶所费时间则越短,这也是符合我们实验假设的。但是第4小组的结果中,挂10个垫圈数行驶所花费的时间却比8个垫圈数多,这显然与实验假设不符合,是一组“意外数据”。
小学科学课本身是一门探究性质的活动课,实验过程中产生这样一些“意外数据”并不奇怪。按常规思维,我们往往会认为这些意外是实验的失败,是教学的瑕疵,给实验教学带去诸多干扰与困惑。事实上,科学探究本身就是一个从未知到了解再到慢慢深入的过程,探究科学的过程本就疑惑重重。与其忽略、漠视甚至害怕这些“意外数据”出现,我们倒不如正确面对,直视它们的存在。
二、反思原因,促进动态生成
当我们捕捉到这些意外数据之后,接下来应该怎么做呢?当然,首先是分析它们出现的原因,然后顺势利导、抓住契机,引导学生思考、探索,从而促进课堂动态教学资源生成。
比如《油菜花开了》实验中学生们得出表1的数据,实验前教师已经让学生们将油菜花各部分的实物与书中图片名称进行了对比学习,可是为什么会出现2组意外数据呢?经过结果展示,原来由于萼片、雄蕊和雌蕊的颜色十分相似,有的小组学生错将萼片或雄蕊当作雌蕊了;甚至还有一个小组解剖时误把雄蕊夹成两半了,所以统计的雄蕊数最多……对此,教师立即抓住机会,让学生们反思,为什么解剖时会出现这些状况?正确的解剖方法应该如何操作?学生们众说纷纭:有的说“解剖时应该小心翼翼,不能太过用力把花蕊夹断”,也有学生说“解剖时应该借助放大镜,仔细观察”,还有学生说“应该多做几次实验,因为一次实验有可能会有失误,结果不一定最正确”……的确,这次意外数据的出现原因在于教师未能要求学生进行规范的操作:解剖油菜花实验时,要做到仔细观察、小心行动,从外至内按顺序解剖,并且将相同形状相同颜色的部分放在一处,一边统计计数。
又比如《我们的小缆车》这个实验,为什么会出现表2中第4组统计的意外数据呢?显然,我们还不能得出课本中的结论即“拉动小车的垫圈数量越多,小车的运动耗时越少,运动的速度越快;反之,拉动小车的垫圈数量越少,小车的运动耗时越多,运动的速度则越慢。” 于是,教师说,“从第一次实验结果,我发现有三个小组的实验数据是支持这一结论的,而另外一个小组数据不支持。那么到底谁对谁错呢?看来我们还需要进一步进行实验加以证明。接下来,又让学生们做第二次、第三次实验,并且将垫圈数的变量提高,从“6-8-10”改为“5-10-15”,变量的距离拉大,得出来的实验数据差距将更为明显,实验结果也更加一目了然。借机,教师也让学生们反思一旦出现意外数据应该怎么办?是否应该检查实验设计是否合理?实验过程是否严格规范操作?实验材料是否符合标准,对实验变量是否有效控制?面对意外数据,我们是否应该再次实验、多次实验,以寻找到最真实可信的实验结果?就这样,教师抓住这些意外数据加以引导,让学生们更加深入地思考问题,智慧巧妙地运用好这些动态的生成性资源为教学服务,更有助于培养学生严谨认真的科学意识和态度。
总之,课堂是鲜活的,学生们的思维是活跃的,科学实验课中任何“意外”都不是“意外”,都是我们最好的教学资源。正如伟大发明家爱迪生所说,“我没有失败,我只是在发现”。意外数据也并不预示着我们实验的失败,而只是推动我们发现科学真谛的另一条路径。作为一名小学科学课的教师,我们有义务更有责任引导学生正确认识和处理这些“意外数据”,借“意外数据”培养学生的科学态度、探究精神和研究方法,让学生们的认知和理解在各种意外之中得以升华,将意外数据转化为宝贵的课程动态性生成资源。
【作者单位:杭州市明珠实验学校 浙江】