在科学探究中培养学生的数据意识

2018-07-03   深圳中学梅香学校(小学部)

深圳市福田区梅园小学   吴泽燕
   
   科学课程标准中指出:科学探究要培养学生的数据意识。在探究实验中,数据是对事物、现象进行定性、定量分析的基础,它能使我们的条理更清楚,结果更准确。数据意识是指学生通过观察、实验等探究活动在收集数据、分析数据时表现出来的心理倾向,在小学科学课堂教学中,我们必须重视在科学探究中培养学生的数据意识,使学生的科学探究变得更真实,让学生学会在课堂中收集有效的数据,并对这些数据进行科学分析。 

  一、学会收集有效的数据  

  培养学生的数据意识,首先要让学生学会如何科学地收集有效数据,这对后续的探究至关重要。在课堂中就要引导学生实事求是地把数据记录下来,可是始终实事求是地记录数据并不是每个学生都能做到。况且,有时由于实验材料使用不规范,也会引起记录的数据出现误差,或因实验操作中的失误导致数据出现错误。那么让学生学会收集有效数据就要培养学生规范操作实验、科学记录数据和仔细检查数据。  

  1、培养学生规范操作实验  

  在科学课中,很多实验都需要规范操作、准确测量、仔细观察,比如放大镜、显微镜、弹簧测力计和温度计等,所以教师在实验前要对器材的使用做规范的演示,细致的讲解,还要给学生提供充分的练习机会,在实践操作中提高学生规范使用器材的能力,只有规范使用仪器、科学地进行实验,才能保证学生收集到有效的数据。例如五年级力的测量这一单元,弹簧测力计的使用应注意三点:第一是先检查指针是不是在“0”位置;第二读数时视线与指针相平;第三,测量的力不能超过弹簧测力计的测量范围。如果没有科学按照要求进行操作,测量出来的结果就不准确,那么就不能正确地测量出物体的重力。  

  2、培养学生科学记录数据  

  在记录实验数据后,有些学生发现自己的数据与大部分同学的不一样,出于“怕出错”这种心理,就会纂改自己的数据,为求达到跟大多数人的数据一样的目的。可探究活动是实事求是的,在教学中,教师要多讲述科学家尊重事实的事例,要引导学生认识到学习科学不能有半点虚假,在实验中必须如实记录实验数据,教师还要培养学生边实验边记录的习惯,只有及时地把发现写下来,才不会导致实验结束后再来补数据,编数据,才能保证实验数据的有效、完整。  

  3、培养学生仔细检查数据  

  在实验过程中出现误差或者错误是无法避免的情况,假如对错误的、不具有科学性的数据进行分析,有可能会得出南辕北辙的结论,甚至让学生形成不科学的概念。因此,在对数据进行分析前,要引导学生先仔细核查数据的准确性,思考这些数据是否有效,排除可疑数据。那么如何判断哪些是可疑数据呢?首先要引导学生进行数据分析,把相近和差别较大的数据分成两类,然后对差别较大的数据进行分析,此时可以让学生从得出数据的实验设计、实验材料的选择、实验过程的操作等方面进行思考。如果学生仍然不清楚问题出现的原因,可以采用重现实验的方法,在全班面前让学生重新做一次,并且让其他学生帮助他们找出问题。在这个过程中,除了该小组能正确找出问题发生的原因外,其他同学也会反思自己的实验有没有按要求操作,为什么要按要求操作。学生只有仔细核查数据,排除可疑数据,才能得出正确的实验结论。例如教学《马铃薯在液体中的沉浮》一课时,学生探究马铃薯在不同浓度盐水中的沉浮情况,在装有100ml水的烧杯中加入多少勺食盐,马铃薯就可以浮起来,把数据汇总到黑板上(如表1)。从这些数据中我们发现第三组和第七组的数据跟其他小组的差别较大,是可疑数据,需要核查数据的准确性,结果发现第三组每一勺食盐量太多,而第七组每一勺食盐量太少,导致出现误差,所以排除了这两组的数据,我们知道100ml水大概加入7勺食盐就可以让马铃薯浮起来。  

组别

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

加入食盐的勺数

6

6

3

8

7

7

11

6

7

6

7

8

                       

  1      

  二、学会科学分析数据  

  分析数据是科学探究活动中的一个重要环节,分析数据有助于学生寻找规律、得出结论。科学地分析数据能使课堂探究变得更真实,准确,能提高科学探究的效率,那么学生可以从以下四个方面学会科学分析数据。  

  1、利用图表分析数据  

  用不同形式的图表整理分析数据,能让学生更好的理解问题,发展思维。在很多的对比实验中,都需要重复三次做实验,如果将每一个小组的每一次实验数据都汇总起来,数据会多得眼花缭乱,无从下手,因此,要利用图表对数据进行汇总,让学生计算出同一个实验多次数据的平均数,再将全班每个小组的平均数进行汇总转化为表格,表格一般用于分析比较简单的数据,利用表格进行简单的梳理,把数据记录在表格中,方便学生提取信息得出结论。把数据转化为表格后,有时还要根据具体情况,把表格中的数据转化为统计图表,比如柱状图(方便比较)、折线图(反映变化过程)和饼形图(呈现不同种类所占的比例)等,这样子学生面对庞杂的数据就很容易理清思路,得出结论。  

  2、分析数据与规律的相关性  

  实验后,要引导学生对数据展开充分的交流分析,研究本节课实验的规律是什么,分析数据与规律间有什么联系,即数据与结论之间的相关性。进行相关性分析是将数据转变成证据,从现象中得出规律的重要步骤。在这个过程中,不仅要收集全班各小组的数据,还要将其记在一个统计表格里,引导学生仔细观察数据,进行横、纵向的比较,充分挖掘其中蕴含的信息。例如教学《下沉的物体会受到水的浮力吗》一课时,学生通过实验测出橡皮泥的重力和在水中的拉力,从而计算出浮力,通过对数据进行相关性分析,得出橡皮泥在水中虽然会受到浮力,但浮力<重力,所以橡皮泥会继续下沉。在教学中要鼓励学生在分析数据时阐述出自己的思维过程,其他同学在倾听的基础上,理性地提出自己的意见,这样既能训练学生对数据进行思考分析的能力,又能提升学生的科学表达能力。  

  3、分析数据的前后联系  

  在科学课的每一个单元中,课与课之间有着紧密的联系,有许多实验数据不仅可以为本课所用,还可以为后面几课研究所用。因此,在教学中,要注重实验数据间的前后联系。例如教学《抵抗弯曲》一课时,在“纸梁的宽度与抗弯曲能力”实验中,学生一开始对1倍宽、2倍宽、4倍宽的纸梁可以承载的垫圈数没有预测的经验基础,所以可以不用预测,可是这次实验数据可以为后面的实验进行铺垫,学生可以很好的预测1倍厚、2倍厚、4倍厚的纸梁可以承载的垫圈数是多少,从而再进行实验。实验结束后,学生可以将两个实验的数据前后联系起来分析,得出纸梁的厚度对抗弯曲能力的影响更加明显,使我们的结论更有价值,也使得整堂课的结构更有层次。如果我们在平时的教学中,经常引导学生关注数据之间的前后联系,学生就会逐步增加对数据的敏感程度,提高思维能力。  

  4、逐层深入分析数据  

  一般科学探究课中,会花很多时间测量所得到的实验数据,如果只是简单地得出一个结论,似乎浪费了些,面对繁多的实验数据,要引导学生逐层深入分析数据,有利于学生对数据的深入了解,将实验数据的效用发挥到最大。例如教学《怎样得到更多的光和热》一课时,在“探究物体的颜色与吸热能力的关系”实验中,就可以用折线图(如图1)逐层分析的方法来深入解剖数据,发展学生的思维。第一层次,学生通过实验可以知道,每一种纸在阳光下温度都会升高,而且时间越久温度越高,学生可以得出结论:太阳可以给我们带来热量。第二层次,比较物体的颜色与吸热能力关系,可以知道不同颜色的纸吸热本领不同,在阳光下黑色纸吸热能力最强,之后依次是红纸、黄纸、白纸。所以夏天人们经常穿浅颜色的衣服,而冬天经常穿深颜色的衣服。第三层次,比较同一种颜色的纸在阳光下温度上升的趋势,发现最开始的时候温度上升得快一些,到最后第八分钟过后温度基本维持不变。在逐层深入分析数据的训练中,教师要顺着学生的思维走,在学生已有的思维水平上推波助澜,将思维往更宽、更深、更高的地方牵引,不仅可以让学生得到更多的信息,还能锻炼学生的思维。 

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