实验教学中“问题”数据处理初探

何建明��

摘要：实验中经常会出现“问题”数据，传统教学中教师常常认为它会阻碍教学目标的顺利达成，忽略了其蕴含的科学教育内涵，因而处理得不是很恰当。有鉴于此，本文以课堂中的“问题”数据为例，通过问题呈现、原因分析来明确教师教学中存在的问题，了解学生内在的思维状态，从而调整和改进教学策略，化危机为转机，高效完成实验。

关键词：“问题”数据；科学素养；原因分析；优化调整

数据是科学探究中重要的实证依据，实事求是地分析它，能使我们的思路更清晰，实验结果更精确。同时实验数据可以推进学生的思维发展，不断提高学生学习效率。但实验中经常会出现“问题”数据，传统教学中教师常常认为它会阻碍教学目标的顺利达成，忽略了其蕴含的科学教育内涵。其实，“问题”数据是探究活动科学本质的一种体现，只要我们及时调整，合理的教学策略将会使课堂上的“问题”数据转化成教学中宝贵的课程资源。

一、 小学科学数据的“问题”种类

（一） 呈现不合理

数据的价值主要体现在为结论提供支持，换句话说，如果我们不能合理地呈现数据，用以与别人交流，数据的价值则非常有限。观察不同形状的橡皮泥在水中排开的水量，将结果记录在下表中：

学生做完实验，可以得到的结论是：能浮起来的橡皮泥的形状肯定不是实心的，或者能说出沉的情况，橡皮泥排开的水量是一样的。但橡皮泥能浮起来时排开的水量要比沉的时候多，极少同学能从这张表格中看到。

（二） 数据不真实

科学实验讲究的是实事求是。数据可以进行处理和挑选，但不能随意修改，否则会加入主观因素，这样得到的结果不科学也不准确。磁力的大小与线圈圈数有关的实验，研究后统计如下：

此实验数据是有问题的。因为在学生实验的过程中，我看到有两小组数据出现了类似5和8小组的情况，但最后那两个小组篡改了数据。

（三） 效果不明显

上面的实验有些同学课前自己已经尝试过，在改变线圈圈数这个变量时，采用绕2圈，绕5圈，绕7圈的方法，但是几次实验下来，电磁铁吸引大头针的数量都没有变化，所以一上课就提出了电磁铁的磁力大小与线圈圈数无关这一想法。

（四） 误差偏大

误差存在于一切科学实验和测量过程中，在实验的设计、仪器本身的精度、环境条件及实验数据处理中都可能存在误差。但误差过大会影响实验结果，造成实验失败，如上面的实验，5和8实验数据误差较大。

（五） 不符合“正确结论”

在《杠杆的科学》这一课，教师引导学生研究杠杆的秘密时，明确告知学生在杠杆尺的左边挂钩码相当于重物，要使杠杆保持平衡，在右边也挂上钩码，这就是需要使用的力。学生理解实验要求以及注意事项后开展探索实验。实验后统计如下：

其中加粗的数据不符合“正确结论”。

（六） 不全面

一位教师执教《拱形的力量》一课时，全班共有10个小组，研究平桥和拱桥的承受能力，每个小组前后测量2次数据，老师选择了5个小组进行数据汇报：

二、 数据的“问题”成因分析

（一） 数据处理的方法、习惯

数据有简单的，也有复杂的。数据简单，分析起来轻松自如；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。实验数据项目较多，数据呈现方式不够优化，导致学生得出的结论不够全面。日常教学中，教师过于单一的使用表格这种呈现方式，或者教师给学生安排好了呈现方式，剥夺了学生自己选择数据呈现方式的机会。学生对数据呈现方式运用得不灵活，只会机械记录数据。

（二） 学习者因素

1. 唯结论马首是瞻

学生从小受“有错就改”的反复教育，因此形成了迎合结论的特点。在科学探究活动中，不少学生出现唯结论的盲从行为，缺乏探究精神。为了完成实验记录表，随手一抄、随便一改，并不讲求为什么是这样，更缺少对自己错误发生原因的探查与反思。

2. 基于思维分析的主动調适

还有一类修改是由学生认知矛盾引发的主动“调适”。这类行为往往伴随着丰富的思维分析。学生的对话告诉我们，在《电磁铁的磁力（一） 》这课中学生修改数据的行为不是根据“假设”或“结论”做出的简单臆想，而是建立在学习了“线圈圈数越多，磁力越大”的理论基础上，修改过程中，学生们反思实验过程、探求差异原因、定位实验数据。与盲从相比，这类活动具有较高的教学价值。

（三） 未适度放大实验数据

学生通过一段时间的学习，已经认识了控制变量法，但是对如何确定改变量的大小才能达到需要的实验效果却不是十分了解。学生片面地以为只要改变量有变化，实验就成功了。殊不知，变化过小，产生的实验效果就会很不明显，影响我们的观察，导致实验结论朝错误的方向走。

（四） 实验器材的问题

电池在前两次实验后有比较大的消耗，进行第三次实验“100圈”时，电量明显减少，所以造成较大误差。准备的大头针个头太大，较难被电磁铁吸引，不易从吸起的大头针数量上看出明显差别。作为铁芯的铁钉不够大，没有足够多地方吸引大头针等问题。

（五） 不规范的实验操作

刚刚开始操作，有同学就出现问题，将杠杆尺放在不平整的书本或部分压在实验记录本上，看也不看开始的时候杠杆尺是否平衡就立刻加钩码了；有些同学放完钩码看是否平衡时，心情过于急切，直接用手在杠杆尺上按压使其尽快保持平衡，在杠杆尺未完全平衡时就记录数据；有些同学配合“默契”，一个直接用手指使杠杆尺平衡，另一个同学就读数据了。

（六） 时间和人为因素

1. 课堂时间限制

由于课堂时间限制，为了完成教学任务，我们经常能看到的现象是老师并不展示所有小组的数据让学生进行分析，取而代之是以偏概全。或者是有目的地选择指向性明显的数据呈现，忽略“有问题”的数据。

2. 教师活动前的指导没有到位

教师对活动的要求不明确，作为对比实验，控制变量很重要，但教师却没有重点要求。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。最终出现了让老师很头痛的“问题”数据，教师有意无意地忽略它，只呈现部分指向性明显的数据。

三、 教学策略优化调整

（一） 引导学生合理呈现数据

引导学生整理数据时，用合适的方式呈现探究数据，如文字、画图、表格等。使原本无序、杂乱的数据，变得有序，便于学生发现其中的规律。如将排开的水量处理成统计图：

（二） 培养学生实证精神

日常教学中，教师要注意培养学生的实证精神，鼓励学生记录客观存在的每一个数据，不可掺入自己的想法而随意修改，也不可以经验常理来篡改数据。如果遇到无法推理出“科学结论”的数据，教师一定给予充分的肯定，要“让每一个站起来发言的学生都能体面的坐下。”逐渐使学生建立“每一个数据都很重要”的认识。科学结论以数据为支撑，忠实的记录，是对客观世界的公正对待，尊重了科学。正如喻伯军老师曾经说过：“数据没有问题，而是对数据的态度，体现出教师对科学的理解问题。”

（三） 顺着学生思路调整，产生思想激荡

有些学生坚持认为自己的数据很准确，那么，光说是没有用的。不要否认他们的数据，而是要求他们演示给同学们看，并让他们把圈数改为20圈、60圈、100圈，由于自变量的调整，得出了明显的实验现象，学生就产生了思想冲突。此时教师要告诉学生自变量的选择是有一定原则的，过小的变化，使实验现象很不明显，不便于我们观察。

（四） 反思实验过程，改进后再做

面对这种情况，要引导学生反思：“请你们分析一下，为什么这两组会有不同的数據呢？”孩子们纷纷举手，“可能没有控制好实验中的不变的条件。”“很有可能是电磁铁吸引大头针的位置不相同。”“电池已经被我们反复多次做了实验，而且都是短路，很可能电量已经很少了，因此吸引大头针的数量不增反而减了。”师生共同探讨，交流改进实验方案，再次做实验。

（五） 修正实验过程，重复实验

当违背“正确结论”的数据出现时，要勇于引领学生去思考、去发现：重视事实根据，合理怀疑；倾听和考虑他人的不同观念或解释；避免在证据不充分的情况下作出判断；避免将某结论不恰当地进行推广；注意考察任一数据来源的可靠性及重现性；多次实验，根据新的证据，怀疑、修改自己的意见。直到找到问题的症结所在，再进行重复实验，看看实验的结果是否有变化。

（六） 给足时间，提高认识

1. 提供足够的探究时间

时间是保证科学探究有效性的一个重要指标。给学生充足的时间进行探究活动，全面分析实验数据，重视“问题”数据的分析研究，使学生在反思中加深对实验的理解。

2. 提高数据重要性的认识

从现象到分析比较、推导得出结论，是一个从具体到抽象的思维过程，在这个过程中，要提高对数据重要性的认识：（1） 不在观察测量数据中挑选符合自己想法的内容，不随意丢失资料；（2） 明确数据越充分、样本越大，越令人信服。

我们不仅要在正确的实验数据中找出我们所需要的实验结论，更要在“问题”数据中找出我们实验中的不足之处，这样我们的科学才有进步的可能。让我们一起关注“问题”数据蕴含的教育价值，及时调整和改进教学策略，让“问题”数据成为发展学生科学素养的良好契机，让科学课堂收获一个个不期而获的美丽！

参考文献：

[1]教育部基础教育司.全日制义务教育科学（3-6年级）课程标准解读[M].上海：华东师范大学出版社，2002.

[2]王海花.关于小学科学探究活动中数据收集及分析的探讨[EB/OL].