重视科学探究实验培养学生数据意识与能力研究
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作者:王薇斌
摘 要：学生通过观察、测量、实验、记录等方式获得的数据，是他们科学探究的依据。教师在带领学生进行科学实验的过程中，要确保实验数据的准确性，应先保证收集到的数据真实、可靠、准确，还要培养学生对数据的敏感性，通过分析、整理、判断、归纳，得到准确的结论。
关键词：科学教学;科学实验;实验数据;准确性;敏感性
在科学探究实验中，数据是对事物、现象进行定性、定量分析的基础，它能使我们获得更准确可靠的实验结论。但在现在的科学课堂中，很多学生却没有意识到实验数据观察、记录和收集的重要性。因此科学探究的过程中，教师引导学生科学合理地运用采集的实验数据，关注实验数据背后的信息，不仅能使学生获得知识，而且还能提高学生的科学素养，培养学生的创新精神、实践能力和实证意识。
一、确保实验数据的准确性
科学教学中的数据，是指学生在科学探究活动中通过观察、实验等得到的相关数据，这是他们科学探究的依据。不懂得数据在科学教学中的重要性，就不能充分理解科学的本质。如何才能有效培养学生关注数据的意识呢？笔者在实践中进行了初步的探究。
1.精心设计实验方案
精心设计实验方案，目的是保证实验的科学性、稳定性和教学的可行性，这样才能确保学生收集到的数据是真实、可靠、准确的。设计实验方案时首先要考虑教学目的、教学内容、与教材前后知识的联系、学生的年龄特点等;其次要考虑所任教班级学生的接受能力、实验能力、小组合作的能力等。例如，在教学“吸热和散热”一课时，教材上的做法是将白纸的一半涂黑，然后将黑白纸拿到阳光下晒过一会儿，用手摸一摸，感受黑纸和白纸温度的不同。按照教学计划，进入这一课教学的时候已经是冬季，太阳光光照较弱，无法得到准确的结论。笔者就改进了实验，用100 W白炽灯当作热源，在离白炽灯同等距离的位置放置大小一样、黑白不同的纸盒，过一会儿，用温度计测量纸盒内的温度。可以看到，黑色纸盒内的温度比白色纸盒内的温度高4 ℃～5 ℃。学生可以很容易從收集到的数据中，得出黑色物体比白色物体吸热性能好这一结论。
2.巧用实验记录单
实验记录单的设计应以学生为主体，注重实效性，同时还要紧紧围绕教学目标，既要满足具体的实验教学内容和操作需求，又要给学生自我发挥的空间，提高学生自主探究的能力，这样记录的价值会大大提升，能真正提高记录单的实效性。实验记录单的形式可以灵活多样，常用的有表格式、图表式等，目的在于让学生快速获取客观、准确、充足的实验数据。笔者在教学“折形状”时，为探究各种纸筒的承受力，根据实验需要，设计了一份表格式记录单。
这份实验记录单简洁明了，可操作性强，既能让学生快速记录，又能激发学生强烈的探究欲望。
3.收集数据存在的问题
在科学课堂中，学生实验数据收集会出现误差，存在这样几种常见情况：一是学生在实验过程中，受实验条件、本身观察能力、记录速度等客观和主观因素的限制，实验时收集数据不准确，或对仪器操作不熟练，使用不规范，从而导致实验数据有较大偏差;二是在实验探究过程中，学生争着抢着要操作仪器，而不愿意去当记录员，即便被安排当了记录员，也只是在记录单上敷衍了事地随便填一填，从而造成了实验数据不准确。例如，在教学“热水变凉”一课时，教师要求学生每两分钟记录一次热水的温度。有的小组操作错误导致数据没有规律可循，还有的小组实验过程中没有记录，等全班汇报实验结果时，在记录单上胡乱编造了几个数据。教师发现数据偏差后，应及时进行指正并作有针对性的处理，让学生意识到自己的错误，从而在今后的实验过程中，让学生对实验数据的收集更加重视。
二、培养学生对数据的敏感性
在科学教学过程中，很多问题的解决都依赖于数据。切实提高学生对实验数据的敏感性，让学生乐于接受、主动参与实验数据的收集、记录、整理、分析，并能依据实验数据自主获取结论，从而切实提高实验教学的实效性，可以从以下几个方面着力。
1.明确收集数据的目的
科学实验中，为什么要收集数据？这个问题必须让学生明确知晓。一是要让学生明白科学实验是检验科学结论是否正确的唯一标准，数据是进行科学分析的根据，如果不进行实验，不收集科学数据，实验探究便无法进行下去，所探究问题的结论也就不可能形成。二是让学生明白实验数据与最后结论之间存在的逻辑关系。在收集数据的过程中，如果所收集数据不准确，将会对探究结果产生严重影响，甚至有可能得出与真正的科学结果完全相反的结论。
例如，“小车的运动”一课主要让学生研究拉力和载重量对小车行驶快慢的影响，笔者先让学生进行预测，再让学生小组讨论设计实验，通过对实验数据的比较、分析，最终得出拉力大，小车行驶快，载重量小，小车行驶快的结论。如果学生没有收集到具体的数据，凭空去想象，是无法得到准确的结论的。
2.指导收集数据的过程
在科学课中，学生参与实验过程的重点在于让学生亲历收集数据的全过程，让他们养成观察和记录的习惯。但小学生对于实验操作中按照规范要求去做的意识比较薄弱，在实验过程中往往会随意更改实验计划及实验步骤，导致得到的数据不准确，看到其他组的实验数据和自己不一样时，还会随意篡改自己的数据，因此，指导学生实验时规范操作，树立实事求是的精神就显得尤为重要了。
首先，教师要讲清实验的基本步骤和要求，先做什么，再做什么，每个环节要注意什么。其次，教师在实验前要着重指导实验的方法，在数据收集过程中，有时会用到一些专用仪器，比如测力计、秒表、温度计等，教师应教给学生仪器的使用方法。再次，在实验过程中，教师要给予适当的帮助，如做反冲实验时可以帮助学生扎孔，做单摆实验时可以帮助学生固定铁架台。
3.做好数据的整理分析
实验中获得的原始数据，是用以分析、整理、判断、归纳，进而得出结论的第一手资料。教师要引导学生仔细观察数据、比较数据、分析数据。可以对数据进行横向和纵向比较，看看有什么发现，数据之间的差别大不大，可能是什么原因造成的数据差异，等等。教师要一步步引导学生观察、发现、揭示数据的内在联系，让学生自主获取结论。那么，教学中如何真正有效地帮助学生整理分析数据呢？笔者做出了如下总结：（1）实验前，教师要设计出简洁合适的数据表，在数据表中要罗列出需要控制的变量。（2）指导学生观察数据的变化情况。（3）可以将各组学生得到的数据制成一张汇总表，指导学生分析数据变化的原因。（4）对数据进行提炼、概括、总结，此时要教给学生如何根据数据绘制图表，最终形成结论。
三、结语
总之，数据的观察、记录、整理、分析是科学实验中不可或缺的重要环节。教师要关注影响科学教学的诸多方面，精心设计实验，认真做实验，细心记录实验数据，确保实验数据的准确性;要在实验过程中培养学生对数据的敏感性，让学生明确收集数据的目的，培养学生的实验技能、创新能力，全面提高学生的科学素养。
参考文献：
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