正确应对实验探究活动中的“特殊数据”

◇杨会娟（陕西：西安电子科技大学长安绿地城小学）

一、“特殊数据”的含义

为了取得良好的课堂教学效果，在进行科学实验课程教学之前，教师总是会设计实验以实现预期的教学效果。然而，课堂教学的情境错综复杂，学生存在个体差异，对于具有多个变量的复杂实验，学生的数据读取错误、盲从等情况，都难以与教师的设计相吻合，因此在我们常规的实验探究课程中，经常会搜集到一些“特殊数据”。所谓“特殊数据”，就是有别于教材结论所需要的数据。这类“特殊数据”一般有“少数数据”“异常数据”“错误数据”等类型。

二、“特殊数据”的形成原因

产生“特殊数据”的原因很多，教师只有真正深入研究这些数据背后的起因，发现数据规律，才能在后期的教学设计活动中，做到有的放矢。在探究实验中，“特殊数据”的产生可能与实验材料、工具的选择、操作环境、学生认知水平以及实验操作技能等因素有关。

（一）实验材料引发“特殊数据”

实验材料是学生进行科学探究实验最基本的保证。小学科学提倡为学生提供有结构的探究材料，但好的材料不一定能实现理想的教学效果。

在三年级上册《空气有质量吗》这一课中，做“空气有质量吗”气球验证实验时，教师的下水实验和第一个班级实验都很成功，明显能看到漏气的那一端上升，而不漏气的一端下降，但在后面第二个班级，特殊情况就出现了：气球漏气后并没有上升，因此就无法得出空气有质量的结论。经过与教材实验对比后，教师才发现，自己使用的杠杆，支架太短、杠杆横梁臂也比较短。这就造成了一种尴尬局面，如果气球太小，实验现象几乎看不到，而如果气球过大，则气球底端就抵住了杠杆底座，使这一端的气球无法自主下降，因此自然无法得出结论。

在三年级上册《固体的混合与分离》一课中，做“比较固体混合前后占据空间的多少”实验，学生选择量筒进行测量，因为量筒量程有限，所以我们每个小组设定的是量取黄豆、绿豆、玉米粒（实验中没有玉米粉，用小颗粒的玉米粒替代）各15ml，然后将三者混合再测量总体积，只有个别小组发现总体积小于45ml，而大部分小组都是等于45ml，或者几乎没怎么变化。原因是量筒太细，三种固体颗粒混合不均匀，小颗粒无法完全填补大颗粒的空隙。因此，在第二个班级再上课时，教师让学生改用50ml的烧杯作为测量工具，因为烧杯口径粗，有足够的空间，可以让三种固体颗粒充分混合，实验效果也很明显。

四年级上册《弹力》一课中，在让学生使用弹簧测力计测量身边物体有多重的时候，其中有个学生反复测了几次自己的文具袋，得到的实验结论都不一样，他发言时就认为物体的重量会发生改变。教师以为学生测量或者读数错误，就让其他学生使用他的弹簧测力计进行测量，结果都不一样，教师检查才发现，他的弹簧测力计弹性不好，弹簧与刻度板之间有较大摩擦，且每次使用后都不能回到零刻度线，需要重新调零才可以进行测量。

（二）教学环境引发“特殊数据”

在三年级下册《测量气温》一课中，教师发给学生温度计进行环境温度测量，当时大部分小组都准确地测量出环境温度是26℃，而其中有三组的实验数据却都有偏差，分别是30℃、24℃、24℃。在同一个教室测量结果不相同，所以我们就一起找原因，当教师走近那两个测得温度较低的小组才发现，他们小组离教室的空调最近，风口直接对着他们后面，这两个小组那里的环境温度明显比教室其他位置更低一些。而第一组实验数据偏高的小组，教师再观察时，发现他们小组的温度计示数一直还在缓慢降低过程中，经过询问才得知，组内学生在使用温度计之前由于争抢实验器材，手握玻璃泡，温度计示数升高，示数还没降到室温就进行了读数。

在三年级上册《把盐放到水里》一课中，探究“100ml 水中能溶解多少克盐”的实验。在该实验中，每个小组都没有得到100ml 水中能溶解36 克盐的结论，最接近的一个小组在100ml水中溶解了32 克盐之后就怎么也溶解不了了，而有的小组溶解了28 克盐，下课铃声就响起了。显然大家都没有得到实验想要的数据。究其原因，是上这个课时正值深秋，环境温度过低。我们测量了水温，经测量，溶解盐最多的这个小组，水温才18℃，显然周围环境温度过低，造成水温快速降低，从而减小了盐的溶解度。 而那些溶解更少的小组，则因为时间不够，无法完成实验，自然得到了一些不完整的“特殊数据”。

在五年级上册《怎样得到更多的光和热》一课中，进行“物体的颜色与吸热”实验时，为了得到更准确的实验结论，我把学生带到操场进行现场测试，测试完回教室再对实验结果进行汇报。其中有两个小组各个颜色的纸袋升温都不明显，于是我带领他们回顾实验过程中存在的问题，其中一个小组选择了风口位置，因而导致升温不明显。显然,第一个小组之前并没有注意到风口对升温的影响。而第二个小组升温不明显的原因，我会在下文提到。

（三）主观原因引发“特殊数据”

学生个体发展过程不一致，因而造成学生认知水平不同，以及实验技能、小组合作水平的层次参差不齐。

在做一年级上册《做个小侦探》一课中“玩碰碰球”实验时，教师设计了“如果教师拿起一个小球，松手会出现什么情况”的猜想提问。教师提问到第二位学生时，他直接就说自己和家长一起玩过这个，左手放一个小球，右边也会跳起来……这时我及时阻止了学生的回答，表示你已经具有这个经验了，很棒，然后示意学生坐下。其他学生继续猜想环节，因为学生认知水平有高有低，像这种科学经验特别丰富的学生，往往会直接说出答案，随后后面的学生也会人云亦云，停止思考的步伐。因此，教师要注意课堂不是个别人的课堂，是面对一群人的教学活动，不能因为“特殊数据”符合教师预期，就让实验讨论戛然而止。

在五年级上册《光和热》一课中，有些小组记录三面镜子的温度却没有一面镜子的温度高，学生没有得出预知的结果。于是，我让学生重新做一次，发现主要问题在于这个小组同学之间没有很好地配合，使得三面镜子的光无法反射到统一位置上，导致数据不准。显然这个小组的实验技能与小组合作水平有待提高。

三、正确应对“特殊数据”

（一）教师积累实践经验，做到胸有成竹

《小学学科教学建议·科学》建议，“教材上的观察、实验活动，教师在上课前要亲自做一遍，保证课堂教学顺利实施。”而在实际教学中，很多教师直接在材料包里拿出实验所需的材料就去进行探究实验的教学活动，从而形成众多“特殊数据”。这与教学准备不充分有很大关系，甚至教师下水实验次数太少，实验材料甄选不严，都会产生“特殊数据”。下水实验之所以不应做一遍，而应反复多次尝试，就是要在其中发现实验中难以控制的变量，充分做好课前准备。选材时，教师应充分做到对材料的使用与检测，比如在《空气有质量吗》一课杠杆挂气球验证空气有质量的实验中，教师一遍试水成功就停止了试水实验，从而导致在第二个班级教学中演示实验的失败。究其原因，就是教师试水实验次数少，没有充分考虑到多种因素，如果多做几次，就会发现气球过大、杠杆臂过短等对实验的影响，从而制作便于观察现象的教学教具，避免“特殊数据”的产生。

（二）让学生充分讨论畅所欲言，正确对待“特殊数据”

在教学过程中，教师要做到公平对待，要关心每一位学生，不能只重视符合结论的小组的数据，而对产生“特殊数据”的小组闭口不谈。

虽然教师看到了这个小组与其他小组的差异，却因为害怕他们小组结论影响整体结论，而没有让这个小组汇报他们的实验现象。教师忽视了公平对待学生、允许学生出错的容错精神，失去了错误示例和控制变量对实验重要性的教学一手资料。因此，在实验教学中，教师不要害怕学生“特殊数据”的出现，要做到百花齐放，创建畅所欲言的宽松的交流环境，重视对产生“特殊数据”的原因剖析，也让学生养成尊重事实数据，不盲从、允许差异存在的去伪存真精神。否则，学生看到教师只重视与结论相符的数据，为了表现自己，就会在实验中形成刻意编造数据、随大流、不敢表示异议的虚伪课堂环境，这与学生科学素养的培养背道而驰。

（三）尊重个体差异，培养学生正确的操作技能

学生对实验的兴趣都很浓厚，但这种兴趣玩的成分则大于探究的成分，所以我们常常能看到学生实验时嬉笑玩耍，不注意实验操作过程中的注意事项，导致实验中玩实验器材，不按照教师要求做实验、损坏实验器材等情况的出现。

四、让“特殊数据”发挥价值

真正意义上的探究活动，应该是学生自主构建问题、设计探究方案、自主开展探究过程、自主得出探究结论，并在亲历之后进行反思与实验总结的过程。对于小学生而言，探究实验的能力尚浅，过度地放任与自主学习则是不负责任的，会让学生缺乏探究目标的引领、失去探究方向、探究主题缺失层次和思维力度，造成学习低效。而教师想方设法急于将学生引入正确的做法，则失去了学生自主构建实验的意义，虽然使实验过程更顺畅，节约了时间，但同时也错失了学生从错误中发现问题、从弯路中成长的机会。

（一）“特殊数据”与众多科学发现有密切联系

“特殊数据”存在是有必要的。从科学发展史中我们不难发现，伟大的物理学家、生物学家创造伟大发明、迈向更高科技领域的过程，往往伴随着实验中出现的“特殊数据”。例如奥斯特发现电生磁现象、伦琴发现X 射线等都充分证明了科学家的伟大发明离不开他们在偶然事件中发现的“特殊数据”和现象。因此，无论是科学研究还是科学课堂，都应该尊重客观事实，尊重真实数据，从而养成学生对其他探究结果质疑的习惯，合理怀疑是科学进步的动力。

（二）“特殊数据”是培养学生素养的重要内容

章鼎儿老师也指出：“先做出了一个结论，再进行调查研究，收集的数据与结论不符，就再调查、再实验，这不是科学实验。认为结果与结论一样，实验就成功了，而结果与结论不一样就失败了，这说明教师注重的是结论而不是实验的过程。”重视“特殊数据”的教学则能让学生明白科学研究就是这样的，100 次研究有可能99 次都是失败的，失败并不可怕，重要的是科学需要不断研究和实验，这才是重过程目标的真实表现，才能在真正意识上贴合课程标准中指出的“小学科学是以培养学生科学素养为宗旨的科学启蒙课程”。对于过分强调实验数据整齐划一、一切为教材结论服务，是教师将知识结论作为教学的主要追求的一种表现，这样的追求易造成灌输科学知识、轻视科学思维的死板的课堂局面。

正视“特殊数据”，剖析“特殊数据”形成原因，尊重科学事实、尊重学生差异存在，是和谐科学课堂的融合剂，只有本着实事求是的科学态度，才能为国家培养出敢于尝试、勇于质疑的科技创新的一代新人。