依托实验数据促进学生深度学习

王伟兰

在小学科学的实验数据收集中，往往存在很多特殊数据。在实际教学中，老师往往会疏忽对这类数据的分析，阻碍了学生课堂学习的深度发展。本文通过集体论证来树立科学意识、合理设计来提高操作规范性、改进材料从而保障实验有效性等方法，让学生大胆质疑，深入剖析原理，充分分析数据，探究背后的原因，促进学生认知建构的发展，提高思维和探究能力的水平，促进学生深度学习。

在小学科学教学中，收集和整理数据是小学科学教学中很重要的一个部分，尤其是在小学高段教学中，经常会出现数据分析的实验。在实验结束之后，要对所获得的数据进行分析，从而验证假设，揭示规律，推导结论，是学生思考与获取科学结论的重要依据，也是学生进行深度学习的有效途径。但是在实验数据收集时，我们会发现在这些大量的数据中，往往存在特殊数据。它不同于实验中的一般数据，给我们的结果揭示带来一定的障碍。而在实际教学中，老师往往会疏忽对这类数据的分析，而直接以老师的小结作为实验结论。这样的教学容易让学生形成“随大流”心态，造成对自己的实验结果不自信以及对教学内容的不認可，阻碍了学生思维能力的发展，学生深度学习的目的亦无法实现。笔者对关于实验中特殊数据的产生进行阐述，大胆质疑，深入剖析原因，分享正确对待特殊数据的策略。

特殊数据主要分为三大类：一类是得到的数据与理论看起来不符合;一类是与正确范围相差不多;一类是与正确范围相差较大。在科学实验中面对特殊数据时，一定要分析这些数据产生的背后原因，让学生的思维、能力、科学素养等在科学实验中得到不断的锻炼和提升，从而达到深度学习的目的。

一、变“冲突”为“共识”，树立科学意识

科学理论是对某种现象或事实的科学解说和系统解释，是由一系列特定的概念、原理（命题）以及对这些概念、原理（命题）的严密论证组成的知识体系。科学理论为实验数据的得出提供了一定的理论支撑，使得实验数据更加具有说明性。在科学实验进行过程中，实验数据获得与正确分析能够帮助学生得出某些科学理论或者道理，但是有时候实验数据会出现与理论不相符合的现象。学生遇到此类情况，经常会疑惑：数据和理论真的不符合吗？

例如，六年级上册“能量”单元《电磁铁》一课，从理论上说，通电的线圈能产生磁性，断电后磁性消失。而在实际的测量中，断电后，电磁铁还能吸起1～2个大头针。这种现象似乎与理论不相符。对六年级的学生而言，存在一定的误解。但是如果细细分析，就会发现数据与理论是符合的，由于通电之后会使得铁钉磁化，因此虽然断电，铁钉还是暂时处于被磁化的状态。如果继续放置，铁钉会消磁，也就吸不起大头针了。

科学的发展其实也是一个不断试错纠错的过程，这些错误数据的出现本身就是一个很好的内容。当此类错误数据出现时，我们应该树立科学意识，实事求是地记录，而不应该因为数据与理论有所冲突而丢弃。通过建立学生研讨交流的平台、形成集体论证的氛围等方式，使得实验的汇报交流也不再是简单的数据呈现和结论得出，而是不断对话、推理和证明的过程。通过分析错误数据，能够极大地引发学生的思维冲突，当学生在冲突中学会分析、找寻道理、探寻其真正的内在联系时，学生的认知体系便得以重新梳理，思维能力也得以大幅度提升，从而达到深度学习的目的。

二、变“差距”为“标准”，提高操作规范性

实验数据允许存在一定的误差范围，造成误差的原因很多，比如，在测量和实验中未发觉或未确认的因素所引起的误差、同一条件对同一对象反复测量并消除了系统误差的影响后每次测量的结果还会有差异等。当测量所得数据处于误差范围时，一定是正确的吗？

其实不然。例如，在《测量力的大小》一课中，学生所用的测量重物的重量为一个钩码，一个钩码的重力为0.5牛，但是学生在测量过后，会提到很多数据，如0.49、0.48、0.51等，这些数据与正常范围相差不大，处于误差的正常范围之内。

如果老师听之任之，那学生将失去一次进行深度学习的好机会。老师应带着学生一起去思考：这些看似正确的数据，一定是正确的吗？导致它与正确值之间存在差距的原因是什么？从实际的操作中，学生会发现，每个人看指针的位置是不统一的，有些是略微高于或低于平视位置。再如，之前操作时的调零，每个人的标准也不完全统一，因此会造成特殊值的产生。尽管这些特殊值属于正常范围，但依然存在产生误差的原因。由此可见，与正常范围相差不多的测量值，也不一定是正确的。

当遇到数据与正常范围差不多时，老师应该重视数据间的微小差距，通过组织学生充分利用数据来解释，让学生带着问题去思考，帮助学生树立规范实验操作的观念。即使是细微的差距，也可以通过合理设计实验、提高操作规范性等方法来缩减。

三、变“问题”为“思考”，保障实验有效性

测量值与正常范围相差较大的现象也时有发生。当所得数据与正常范围相差较大，一定是测量的问题吗？面对这些“特殊值”时，无须放弃，分析一下，就会发现其中的奥秘所在。

还是以测量电磁铁的磁力为例。用一节电池吸起的大头针数量为12个，用两节电池吸起的大头针数量为26个，用三节电池吸起的大头针数量仅为3个。当问题出现时，小组的学生展开热烈的讨论。根据他们的经验，他们都认为这是由于测量不当引起的，因此他们进行了多次实验，结果三节电池还是只能吸起2～3个大头针。老师向全班学生公布后，全班学生想了很多原因：是不是导线的原因？是不是漆包线两头的漆没有去除干净？是不是有一节电池没电了？在全班学生的帮助下，该小组的学生发现了其中的问题所在，原来是其中的一节电池没电了，由于这节电池在前几次的实验中，电量已经消耗殆尽，因此在进行第三组实验时，这一条线路处于断电状态，没办法测出准确值。看来与正常范围相差较大的数据，也不一定是测量的问题。

在学生实验过程中，实验材料是保障实验有效进行的前提条件，因此好的实验材料在实验中可以起到事半功倍的作用。有时错误数据的出现也不一定是测量的问题，材料的选择也会导致测量数据的偏差较大，因此改进材料、合理选择材料是保证数据有效的前提，这样才能从源头上保证数据的有效性。老师可以通过下水实验、精选材料、自制教具等方法为学生创设有效的实验操作环境，以获取真实有效的实验数据。

科学课堂中存在大量的实验数据，老师如果不好好利用，数据也只是一个“过客”。通过集体论证来树立科学意识、合理设计来提高操作规范性、改进材料从而保障实验有效性等方法，让学生充分分析数据，获取有用信息，找寻规律，探究背后的原因。只有这样才能有效促进学生认知建构的发展，提高思维和探究能力的水平，促进学生深度学习。