探究活动中学生数据意识培养的策略研究

探究活动中学生数据意识培养的策略研究【摘要】近几次的教研活动中，发现科学课堂慢慢回归了理性，在学生主体性极大发挥的同时，也发挥教师主导地位的作用。学生在实验中享受科学的乐趣，令人欣喜。可是有好大部分学生把实验当作游戏，在做实验时，把仔细地观察，负责地控制实验中的变量，实事求是地获取实验数据忘在了脑后，不会采集数据，不会分析数据，不会用数据说话本文想通过对探究活动中各个环节对学生进行数据意识培养的阐述说明数据意识在探究活动中的重要性，引起教师对数据的重视，自觉提高对学生进行数据意识的培养，使学生懂得采集数据，学会记录数据，用数据说话，提高探究活动的效率。【关键词】数据 数据意识 科学探究 有效性数据指的是学生在探究活动中所得到的相关真实数据。数据意识是指学生搜集数据、整理数据、分析数据、用数据说理时表现出来的心理倾向。科学课程标准总目标中，关于“科学探究”的简短的26个条款式目标描述中，就有多个目标直接指向数据：体验科学探究中证据、逻辑推理及运用想象建立假设和理解的重要性；能利用简单表格、图形、统计等方法整理有关资料；能尝试用不同的方式分析和解读数据，对现象作合理的解释。小学科学活动中培养学生的数据意识也应摆在一个非常重要的位置。笔者发现当下的探究活动慢慢回归了理性，在学生主体性极大发挥的同时，也发挥教师主导地位的作用，但也不乏有担忧之处。一探究活动中有关数据方面存在的问题（一）不良的意识，造成有效数据丢失。在活动中，学生只顾着实验的操作带给他们的乐趣。当要填写实验表格时，发现该做的都没有做。为完成老师的任务，就随便填写应付了事。不理解科学探究活动中数据收集的重要性。还由于受到自身认知水平的限制，学生获取充当证据的数据的需求也变得更加明确，往往朝着“所需数据”的方向搜集，我们常见到这样的场面：“老师，我们的实验数据跟猜测的差不多”、“我们这一组的实验数据和猜测的一样”。这种现象的背后有很多值得思考。（二）不良的态度，造成实验数据失真。学生为了使自己的数据有效，为了能得到教师的肯定，就努力猜测教师的意图去填写实验数据，盲目从众，而不是花时间去分析自己的结果是否真实，从而放弃真实的实验结果。（三）不良的实验记录习惯，造成实验数据偏差。学生在活动的过程中由于不能及时准确地记录实验数据；不能及时地整理记录的实验数据；忘记记录这些不良的记录习惯，使学生的实验数据记录不完整，收集的数据不全面，记录的实验数据误差偏大。（四）不良的指导，造成实验数据不真实。 课堂活动中由于教师的原因课堂中往往会出现这样那样的意外，使学生在获取实证的过程中，更多的主观心理因素主宰了他们的行为，导致他们并未很好的结合实验现象进行实验数据的取舍和分析，造成实验数据的不真实。基于上述的问题我们发现，探究活动中数据一系列的问题制约着活动的有效性，数据意识的培养，数据能力的提高在探究活动中显得尤为重要。二教科版小学科学有关数据统计篇目的分析教材课题名称数据内容数据性质需要掌握程度图表运用三上蜗牛测爬行速度无规律数据师生共同测出较准确数据无比较水多少测水量单一数据初步学会用量筒测水量无三下植物的生长变化凤仙花的高度变化连续有规律数据学生能测出凤仙花生长期的高度可画曲线图动物的生命周期蚕的身长变化连续有规律数据学生能测出蚕的生长期的长度可画曲线图温度和水的变化测量物体的温度单一无规律的数据学生能测出水温和室温无磁铁有磁性磁铁不同位置吸引回形针的数据有规律数据学生能较准确地测出磁铁不同位置磁性强弱无四上一杯水能溶解多少食盐测量食盐的溶解数量单一数据学生能较准确地测出50/100毫升水中食盐的溶解数量无温度与气温一天内气温变化的数据连续数据学生能测出一天中有代表性几个气温数据气温变化折线图跳动起来会怎样心跳呼吸统计单一的有规律数据学生能测出较准确数据无四下油菜花开了各部分数据统计单组数据解剖花瓣统计表花、果实和种子油菜种子数量统计有规律数据统计大概有多少种子画统计表和统计图把种子散播到远处栗子滚动距离统计有规律数据测量栗子掉下后的距离画统计表和统计图五上种子发芽实验种子发芽时间统计对比数据测量种子发芽各阶段所需要的时间统计表阳光下的影子测量一天中物体影响长度变化有规律数据测量竿子的影子随太阳高度的变化统计表阳光下的物体测量不同颜色物体在光照下的温度变化对比连续数据学生能测量黑色纸筒和白色纸筒的温度变化折线统计图光与热向阳处和背阴处的温度测量对比数据测量不同地方的气温条形统计图评价我们的太阳能热水器太阳能热水器效能检测数据连续数据测量热水器的水温变化折线统计图我们的小缆车测拉力与小车的速度关系对比数据测量不同拉力下的小车速度折线统计图用橡皮筋作动力测橡筋动力与小车行驶距离的关系对比数据学生测出相关数据折线统计图/统计表测量力的大小测载重量与小车速度的关系对比数据学生测出相关数据折线统计图/统计表教材课题名称数据内容数据性质需要掌握程度图表运用五上运动与摩擦力测小车重量与摩擦力大小的关系对比数据学生测出相关数据折线统计图/统计表运动与设计测改变小车的条件后所用时间对比数据学生测出相关数据折线统计图/统计表五下用水测量时间单位时间的水流量对比数据学生测出相关数据无摆的研究测量不同条件下摆的快慢对比数据学生能改变摆长、摆幅、摆锤测摆的快慢统计表做一个钟摆测一分钟摆的次数单一数据做一分钟摆30次的摆无六上杠杆的科学测杠杆平衡时的钩码数量对比数据找出杠杆平衡时力臂与钩码数量之间的关系统计表斜面的作用测不同斜面的用力大小对比数据测出在不同角度下拉重物的力量统计表/统计图抵抗弯曲测纸张厚度与承受能力之间的关系对比数据能测出在无关变量较好控制的情况下不同厚度纸张的承受力统计表/统计图形状与抗弯曲能力测改变纸的形状后它的承受力对比数据测出在无关变量较好控制的情况下不同形状纸张的承受力统计表拱形的力量测试不同形状的拱形的承受力对比数据测出拱形的承受力统计表六下一天的垃圾测量家庭一天的垃圾数量单组数据测出分类垃圾的重量统计表分类和回收利用回收物品的分类数量单组数据测出分类垃圾的数量统计表三探究活动中学生数据意识培养的策略数据分析整理实验操作计划制定提出问题猜想假设交流分享（一）提出问题，猜想假设，激发用数据说话的欲望片段一抵抗弯曲：师：今天老师给大家带来了几样学具。想知道它们是什么吗？（先出示支架）。看看还有什么？（出示纸条），你能用它们搭一座桥吗？（请一位学生操作）师：现在老师这里还有许多垫圈（出示垫圈多个），老师想把这些垫圈放在纸桥的中间，你们猜猜这个纸桥能承受几个垫圈而不塌下？ 生：2个 生：3个 生：4个 师：到底能承受几个？我们来试一试！放一个？纸桥有什么变化？生：弯曲了。 师：再放一个，纸桥怎样了？ 生：更弯曲了。 师：再放一个？ 师：纸桥塌了。 师：这座纸桥能承受几个垫圈呢？ 生：3个。 师：有不同意见吗？ 生：2个。 师：到底是3个还是2个？为什么？ 生：2个，因为放3个就塌了，所以只能承受2个垫圈。 师：这张纸桥只能承受2个垫圈，说明这座纸桥的抗弯曲能力怎样？生：差。 师：我们能不能提高纸桥的抗弯曲能力呢？ 这节课我们就共同来研究怎样提高纸桥抵抗弯曲的能力。上述的片段中，教师根据教材的特点，让学生在预测中用数据说话，使学生懂得用数据说明问题，表达自己的见解。同时又为学生怎样使用数据说明问题提供了一个典范。我们知道，预测在探究活动中具有十分重要的作用，先前的预测会给后续的活动指明探究的方向。一般地，预测是在足够的证据和逻辑的基础上提出来的，这些证据有的来源于已有的知识或经历，有的是通过自己的观察直接获取的。懂得怎样搜集证据及如何最有效地使用证据是很重要的。片段一中，教师的引导起到了抛砖引玉的作用，让学生体会到数据的重要性，也激发起学生通过实验找到新的事实证据，说明问题。（二）计划制定，作好采集数据的准备片段二抵抗弯曲：师：那么就请各小组设计一个你们的研究方案。 （学生研讨方案） 师：哪组同学能说一说你们小组的研究方案。 生：在不同宽度的纸条上放垫圈，看看分别承受垫圈的数量。 师：在他们的研究方案中我们应注意哪些条件是变化的，哪些条件是不变的？ 生：材质相同、长度相同。 生：架空距离相同 生：厚度相同。 生：垫圈的重量相同。 师；弯曲到什么程度合适？ 生：支架底部。 师：也就是弯曲程度相同。 师：垫圈放什么位置合适？怎么放？ 怎么记录垫圈的个数？生：垫圈放在中间、一个一个轻放。以纸条刚碰到桌面为准，最后一个不算。 师：改变的条件是什么？ 怎么改变效果更明显？生：宽度。 对比试验应该成倍地增加。师：老师给大家准备了1倍宽、2倍宽、4倍宽纸条来做实验。 在做实验时，我们还应注意要先预测再实测，在实验中还要填写好你们的实验报告单。 （学生操作） 制订计划是不可缺少的重要环节，有没有数据的意识，数据收集是否准确、充分、必要，都必须经过事前的周密计划来实现。此过程同时也是学生脑力碰撞、思维火花闪现最重要环节。通常是让学生先小组讨论，然后集体交流，形成一个比较完善的方案，再进行实践检验。当然，只要学生的方案可行，并不强调所有学生都按一种方法研究。学生的研究方法可以多样，学生的研究内容也可以分解。（三）实验操作，学会记录有效数据片段三摆的研究：学生动手做摆。动手让摆摆动起来。（明确摆动方法。）师：你们小组的摆每分钟摆动多少次呢？为了得到比较准确的数据，我们最少得测量几次呢？生1：3次。生2：3次。师：保证你们组的摆不变，测量三次，如实记录结果。组长先分工，然后实验。（学生小组分工，然后进行实验。）师：你们组的摆，每分钟摆动多少次？生1：59、60、59；生2：47、47、47；生3：51、50、48；师：同学们，你们的数据准确吗？试验过程中，有没有不当的地方？（实验数据出现较大误差，引导学生分析原因。）生1：我们组的摆撞到铁架台上了。生2：我们组的摆好像越来越慢。师：你能想想这是什么原因造成的吗？生：摩擦吧。师：很好，可是摩擦不可避免。还有吗？生3：我们组的摆，说“开始”时，手没松开。师：这样吧，让我们尽量避免这些问题，再重新做两次，ok?学生重新做实验，收集数据。师：这回说说你们的实验结果。生1：47、47、47、48、47；生2：52、53、52、53、52生3：61、61、61、61、61实验过程中的数据记录，最能体现学生对数据的敏感性。数据收集的过程是核心所在，也是培养学生数据意识的核心环节。教师引领学生对摆的一分钟摆动次数采集的数据结果进行“多次研究”，以期得到可靠的且具有一定可信度的数据，学生学会区别不同的数据，能够抓有效的数据为自己所用。有时数据不可靠，有时可能不真实，会多次进行实验，甄别数据，培养学生对数据的有效意识，能挖掘学生思维的深度，让学生更加辩证、客观地看待问题。同时也要教给学生记录的方法，使学生学会记录实验数据。实验很多时候是用证据说话的，教师要培养学生勤于动手的记录习惯，使学生学会记录实验数据，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。学生可以采用表格、画图等方式及时、准确地记录实验数据。实验数据应按要求记在实验记录本或实验报告本上，要养成实事求是、认真负责的科学态度，切忌夹杂主观因素，决不能随意拼凑和伪造数据。（四）分析整理，做好用数据说话的准备用水测量时间记录表：（表一）第三组记录表推测实测积聚20毫升水需要的时间2012积聚40毫升水需要的时间4028积聚60毫升水需要的时间6046（表二）第三组分析表第一个20亳升水，花了12秒。第二个20亳升水，花了（28-12=）16秒。第三个20毫升水，花了（46-28=）18秒。（表三）数据汇总组号12345678910第一个20亳升水所需时间10121113121112101411第一个20亳升水所需时间17161314161315121616第一个20亳升水所需时间20181515181820162020实验中的数据就像一颗颗珍珠，只有整理成项链，才能发挥其应有的作用。小学生受年龄影响，往往关注事物的局部特点而非整体现象，关注的是个别的数字而非一组有内涵的数据。因此，要引导学生学会整理、分析数据，充分挖掘数据背后隐藏的规律，发挥数据应有的作用，为对现象作出客观的解释做好充分的准备。表一就是该活动后其中一个组的数据记录。从这组数据中很难看出其中蕴含的科学规律，于是我就指导学生运用数学方法进行换算，表二是该小组换算出来的数据记录反映出水滴下来时不同时间段的速度是否一样？在这个组的示范下，其他组也经历了对数据的分析处理过程，表三就是各组汇总后的数据。通过分析，学生初步明白了水不是以固定的速度往下滴的，水流的速度先快后慢。在这三个表中，我们可以清楚地看到：一个单一的数据是证据，它能证明事物在一点上变化的结果，但不能代表其它；一组数据是证据，它能证明事物在一个变化周期里的结果，不能代表普遍现象；多组重复实验的数据是证据，能证明事物在一定条件下，具有相同的变化结果，具有普遍性。在科学探究活动中利用各种方法得到的大量数据，还需要通过整理和分析，才能发现彼此之间的联系，发现其中的规律，有时数据可能不可靠，还需要不断的进行重复研究，以期得到可靠的、具有一定信度的数据，不断提升数据的价值。（五）交流分享，用好数据证明观点片段四增强抗弯曲能力：小组1：我们小组第1种形状预测7个，实测8个，第2种形状预测3个，实测4个。发现形状改变后抗弯曲能力真的变强了，说明改变形状能增强抗弯曲能力。小组2：第1种形状预测5个，实测5个，第2种形状预测9个，实测11个。与没有折的纸进行比较，抗弯曲能力增强了，说明改变形状可以增强抗弯曲能力。师：实验说明我们刚才的猜测是正确的，改变形状可以增强抗弯曲能力。师：让我们再次观察那些增强了抗弯曲能力的各种形状，又有什么发现？生：每种形状抗弯曲能力是不一样的。生：同样是波浪形，它的抗弯曲能力也不一样。师：为什么都是波浪形，它们抗弯曲能力不一样呢？生：是波浪形折得厚度不一样。生：我发现像“三角形、正方形”抗弯曲能力比较好，比较稳固。师：形状改变增强了抗弯曲能力，形状不同抗弯曲能力就不同。你们能不能试着解释：为什么改变形状后抗弯曲能力会增强？像瓦楞纸改变形状后引起什么发生了变化？生：形状改变引起了厚度也发生改变，在效果上等同于增加了材料的厚度。生：形状改变是一种变相增加了材料的厚度，因此抗弯曲能力增强了。教学中，教师因势利导，及时疏导学生思维盲点，促使学生的思维泛起层层涟漪，让学生学会分析不同形状与抗弯曲能力的数据，用数据证明自己的观点，不断激起学生思维的火花，领悟科学探究的真谛，明白数据是解释客观现象或规律的必要凭证。但我们知道学生证据意识不是与生俱来的，经常会遇到学生喜欢做实验却说不清其所以然，所以，教师在平时教学中，在学生提出自己的见解或解释自己的结论时，应要求学生有相应证据来支持。通过不断训练，养成能主动、积极、自觉寻找数据解释自己结论的良好习惯，使学生言而有理，更能言之有据，加强学生证据意识的培养。教师在探究活动中注重数据意识的培养，帮助学生用数据的观念去观察、去思考、去分析、去论证。使他们对事物的认识更为深刻，性质把握得更加到位，从而更加全面准确地分析、解决问题，让我们的探究活动更有效。【参考文献】1科学（3-6年级）课程标准（实验稿） 北京师范大学出版社。 2让孩子们的探究留下科学的印迹 戴振华 浙江省小学科学网。3小学科学课的有效记录教育科研论坛 2007年10期。4. 科学究竟是什么 张红霞 教育科学出版社 2003.3。9