实验教学中的数据处理

王寅

摘 要：本文通过测量长度和气泡速度教学中的内容，以实验数据的记录和处理，表格的设计及图像的绘制等为例进行基本科学素养的初步渗透.

关键词：表格设计;图像;科学素养

物理教学不仅仅承载着传递知识的任务，更重要的是要培养学生的科学素养，养成良好的研究习惯及思维方式.现就教科版八年级上前两章教学内容谈谈怎样利用不同课题渗透科学素养.

1 长度测量中表格设计的渗透

设计表格，并将实验数据记录到表格中是物理学研究的基本方式之一，也是最重要的处理数据的方法.通过表格可以完成对数据的输入、统计、分析等多项工作，它的基本职能是对数据进行记录、分类、计算与分析，能够直观的、清晰地、有条理的呈现出数据，便于找出数据间的关系，找到事物之间的联系与规律.学会设计表格，并利用表格来对数据进行处理、分析是培养学生科学素养，提高学生研究具体问题的能力的重要途径.如何在学生刚开始学习物理时就对表格设计及应用有所认识并初步学会应用表格研究问题呢？现在就以长度测量为例来说明关于表格的教学.

在长度测量的作业中有意识地让学生测量自己的早晨及晚上的身高、臂展、脚长、及心率.上课时收集了3名男生和3名女生的数据，并随机的记录在黑板上.由于学生测量自己的数据时的顺序不同，因此黑板上呈現的数据如下：

由此记录的数据问学生能得出什么结论？学生回答这些数据的记录太乱了，不容易找出规律.这时适时的问学生该怎么办？学生很自然的提出应该将数据记录到表格中.要的就是这句话！借次契机引导学生设计记录这些数据的表格，并找学生到黑板上画出自己设计的表格.通过学生间的评价不断完善表格.并分析表格中的数据，得出结论.具体过程如下.

学生甲先设计了如下表格：

笔者让学生评价她的表格，同学们提出应该把单位填在表格最上面的物理量名称里，这样就不用在下面的数据里都填单位了.于是把表格改进如下：

下一步引导学生：“从表格中你能得出什么结论？”经讨论学生得出如下结论：

（1）同一位同学的早上的身高大于晚上的身高.

（2）同一位同学的臂展约等于身高.

（3）同一位同学的身高大约是脚长的7倍.

（4）前三位同学的心率比后三位同学的心率快.

对于前三条结论学生没有异议，而对于最后一条学生们想知道原因.于是叫前三位同学起立，发现是三位女同学，叫后三位同学起立，发现是三位男同学，于是同学们对第四条结论进行了修正：女同学的心率比男同学快.在此基础上同学们又对身高提出了异议：有同学认为女同学身高应该小于男同学身高，但为什么表格中体现的是女同学身高高呢？经讨论同学们认为我所选取的数据还不够充分，若要研究男女同学的身高、心率等问题还应该再选取大量的数据进行比对.在此基础上我问学生应该怎样对表格中的数据进行分析比较？学生讨论后得出应该从横向、纵向两个维度对数据进行比对.同时还应该对表格中的数据进行归类，还有同学对数据记录的结果提出了异议：这几位同学所用刻度尺的最小分度值是多少？在确定分度值为1cm后对数据做出了更正.并将刚才的表格进一步完善如下：

至此学生对表格的设计及数据的记录、处理、比较、分析都有了一个基本的认识.回顾整个上课的过程如下：

结论：

（1）同一位同学的早上的身高大于晚上的身高.

（2）同一位同学的臂展约等于身高.

（3）同一位同学的身高大约是脚长的7倍.

（4）女同学的心率比男同学的心率快.

利用长度测量为依托串联表格问题的教学，可以让学生比较顺利的掌握数据的输入、统计、分析等多项工作，对今后的教学及学生的能力培养打下一个良好的基础，取得了较好的教学效果.

2 实验探究气泡的速度体验完整的实验过程

实验探究是物理学研究问题的基本方法，让学生掌握实验的完整过程，学会通过实验研究具体问题，学会填写实验报告，养成良好的实验习惯，有助于提高学生的科学素养.

首先让我们明确实验的各个环节及注意事项：

一、实验名称：点明实验题目

二、实验目的：说明实验要研究的问题及方向或预期得到的结论.

三、实验仪器和器材：标明各仪器的规格型号及数量

四、实验原理：简明扼要地阐述实验的理论依据、计算公式、画出电路图光路图或装置图

五、实验步骤：要求步骤或内容简单明了，想全影响元素，注意控制变量.注意操作顺序，做好实验前器材的组装与实验后器材的整理.

六、数据记录：实验中测得的原始数据和一些简单的结果尽可能用表格形式列出，并要求正确表示有效数字和单位.要进行多次实验，数据要足够充分：探究实验要避免偶然性及特殊性，测值实验要能减小误差.

七、数据处理：根据实验目的对测量结果进行计算、作图、比较等处理，并对测量结果进行评定.

八、实验结论：扼要地写出实验结论，探究实验往往是某一规律，注意控制变量.测值实验为数值.注意结论的适用条件.

九、误差分析：当实验数据的误差达到一定程度后，要求对误差进行分析，找出产生误差的原因.

十、问题讨论：讨论实验中观察到的异常现象及可疑数据，并作出相应的解释，分析实验误差的主要来源，对实验仪器的选择和实验方法的改进提出建议，简述自己做实验的心得体会.

实验探究气泡的速度中体验完整的实验过程，完成如下实验报告.

物理实验报告

一、实验名称：气泡的速度

二、实验目的：测量气泡的速度，分析气泡的运动规律

三、实验原理：v=s/t

四、实验仪器和器材：取长约57 cm、内径6 mm的均匀玻璃管，管内注满水，留一个小气泡，两端密封.刻度尺，停表，记号笔

五、实验步骤或内容：

和你的同学合作，倒转玻璃管，保持竖直，观察气泡在管内的运动，从某位置开始用停表计时，每2 s在玻璃管上用记号笔记录小气泡的位置，最后用米尺测量，将实验数据填入以下表格中.计算气泡在每段时间内运动的速度，填入上表，看看有什么规律.

六、数据记录：

七、数据处理：

八、实验结论：气泡近似做匀速直线运动，速度约为1cm/s

九、误差分析：测量时间及在记录气泡位置时有误差，开始阶段操作不熟练

十、讨论交流：进行实验时可以先做些练习以通过熟练程度，选取后几组数据.考虑到人的反应时间，计时时可提前对记录位置的同学下达指令.记录气泡位置时，要选取气泡的同一位置.

在课堂上以实验报告为载体，指导学生完成实验各个环节，让他们体会实验探究的完整过程，并组织学生讨论交流，使学生真正学会了怎样做实验，怎样通过实验完成探究目的.

诚然，提高学生的科学素养不是一朝一夕之功，以上所举实例为八年级上前两章内容，旨在使学生在刚接触物理学时就对本学科有个正确的认识，养成良好的学习及研究问题的习惯，学会基本方法，研究问题有一定的严谨性和规范性，为今后的教学打下良好的基础.

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准（2011版）[M].北京：北京师范大学出版社，2012.

（收稿日期：2019-11-10）