小学科学实验数据的呈现与论证论文

　　学生观察实验后的讨论交流环节，是他们运用探究获得的现象或数据进行分析解释、推理论证的过程。但实际教学中，很多教师却只让学生以小组为单位陈述或展示获得的现象、数据，并没有对数据进行剖析，组与组之间没有互动交流，没有集体的相互论证，对个别小组的特殊数据亦以可能你们小组测量的时候出了问题等个人的经验感受来回避，最后以教师的小结作为结论而结束。其带来的不良后果有三：一是学生对自己的观察与实验结果缺乏信心，久而久之容易产生为了随大流而篡改数据的现象；二是缺乏分析与解释使学生难以在数据与结论之间建立关联，使概念真正内化于心；三是缺乏对学生科学逻辑思维能力的培养。本文以热起来了一课为例就数据的获取、呈现与论证谈谈自己的一些认识。
　　一、改进器材，科学获取数据
　　在学生的探究活动中，有许多因素会影响学生实验数据的获得，如实验仪器的不精密、实验材料的不典型以及周围环境的影响等，都会造成学生获取的实验数据不精确。在此数据基础上的解释与论证就会偏离预定目标，与建构核心概念背道而驰。
　　1、改进仪器，避免估值影响数据小学科学中有很多测量是需要学生进行估计的，如量筒测量液体的体积、玻棒式温度计测量液体的温度、弹簧测力计测量力的大小等，学生在利用这些仪器进行测量、记录数据时会有估上估下的误差值，单独一个数据或两个数据对比明显的情况下，不会受影响。但如果是一组连续的数据且数据变化不大的情况下，估值的上与下就会对数据的分析与解释造成直接的影响。热起来了一课中，教材安排的是采用玻棒式温度计测量一本字典的温度，它只能精确到1摄氏度，每一小格之间的0、1至0、9摄氏度的值是需要学生来估计的，这个值的大小有人为的主观因素，甚至同一位学生在前后几次的估值中都有差异，这就使得个别小组在记录的数据中出现了裹了衣服后温度升高了零点几摄氏度的情况，这为后面基于数据的解释与推理带来了麻烦。温度能否不用估计就直接显示出来呢？基于本课核心概念建构的需要，我们对仪器进行了升级，用数字温度计代替玻棒式温度计，解决了学生人为估值影响数据的问题，也符合新科技产品走进科学课堂的理念。使用数字温度计优势明显：一是灵敏度提高，节省了温度变化的等待时间；二是误差更小，数据更准确；三是温度不需要估算，消除了人为估值对数据的影响，更便于学生在excel表格中直接输入与呈现，为后续的论证环节做好了铺垫。
　　2、改进材料，防止他因干扰数据受年龄特点的影响，小学生在探究活动中往往对探究材料特别感兴趣，领到材料后，经常会不自觉地把弄一些材料，如对材料进行亲密接触，而这些材料又对接触比较敏感的话，就会对实验数据产生干扰。热起来了一课中部分小组在领到温度计以后不是先记录起始温度，而是用手握住了温度计下端的玻璃泡，致使温度升高，这时再记录起始温度，这样得到的数据显然不科学。特别是在测量几分钟内的温度变化过程中，有些同学把温度计取出来放进去反复操作，致使数据上下波动。这就导致了好多组数据出现温度升高的现象，也成了这节课上数据难处理的一大症结。除了在实验前对学生的操作进行强调以外，可以改进选用的材料。在本课中，可用一瓶接近人体温度的温水来模拟身体，代替教材中安排的字典。数字温度计一开始就插入瓶中，学生领到材料后，主观上不容易接触到温度计敏感的下部。由此，困扰教师的干扰数据问题迎刃而解。
　　二、借助图表，直观呈现数据
　　在学生获取实验数据之后，把数据呈现出来以供解释与论证尤为重要。常见的方式有三：一是学生根据记录表读、报数据；二是小组成员把记录表在实物投影仪上边展示边宣读；三是各组把数据填写在教师准备的汇总表中。显然，第一种方式失去了数据的价值，第二种方式比较常见，但缺乏全班整体数据的横向比较；第三种方式相对比较理想，但需要教师准备一张大的汇总表，且不利于数据的直观处理。在数字化时代，我们完全可以利用excel等软件以数据图表的形式呈现，同时可以对数据进行直观处理。
　　1、借助柱形图呈现数据整体Excel中有个数据透视图功能，经过简单的设置就可以将数据汇总并以我们需要的图表形式直观呈现。热起来了一课采用柱形图的方式直观形象地呈现全班所有小组的实验数据，效果比较明显。数据的输入、呈现与学生的探究活动同步，在学生用数字温度计测量温度的过程中，每获得一个数据，各组就可以指定一名同学到台上电脑图表中输入数据，实时呈现在大屏幕上。有了全班同学的无形监督，避免了个别同学对数据的任意篡改。同时，学生在测量温度的间隙也不再无事可干，可通过大屏幕随时观察各组同学测得的实时数据，初步进行分析与思考。全班同学实验完毕，数据也同时输入完毕，一张全班各组数据的柱形图便呈现在大家面前。（图1）此图充分利用了excel数据处理模块，直观形象地呈现了12组学生的实验数据，使学生面对全班大量的数据不再眼花缭乱，通过图形与具体数据的结合，有助于学生对数据的观察与分析、推理与论证。
　　2、借助折线图呈现数据趋势有时候我们并非需要对所有数据进行呈现与对比分析，而是显现数据变化的趋势。这时，我们就可以借助折线图来达成目标。热起来了一课中学生在对数据进行整体分析后发现，衣服不能给身体增加热量，同时发现：裹了衣服温度反而还在降低，那衣服还有作用吗？而这个问题教师有预设，在学生探究活动中事先在其中一个小组增加了一个对比实验，这时就可以把这个小组的对比数据以折线图（图2）呈现，使学生对裹了衣服和没裹衣服的温度变化趋势一目了然，也使学生对保温的概念有一个新的认识：保温并不是能一直保持温度不降，而是减缓热量的散失，使温度降低的速度变慢。
　　三、利用数据，深入剖析论证
　　科学获取数据并借助图表直观呈现，其目的是帮助学生建立自己的观点，用事实说话、用证据解释，培养实证精神。因此，在交流研讨环节，教师要组织学生充分利用数据来说话、来解释，使研讨交流成为学生对话的平台，成为学生推理论证的契机，在个体到集体的论证中，思维得到发展，概念得以完善与提升。
　　1、自我分析，个体论证个体论证是本人或本组成员对自己或本组的实验数据分析与解释、交流与分享的过程，是学生基于自己的观点寻求证据进而完善自己观点的过程，有助于学生从证据上升到解释，促进思维的发展。热起来了一课中，全班学生在探究活动前就已经借助生活经验与感受建立了两种不同的观点：衣服能给身体增加热量和衣服不能给身体增加热量。但这两种观点都建立在学生主观感受的基础上，所以都成立，谁也说服不了谁。于是教师应引导学生要用事实来说话、用证据来解释。事实和证据就在学生实验中观察到的数据里。因此，研讨交流的首要任务就是要组织学生开展个体论证，要让学生观察图1中自己小组的数据，对起始温度、1分钟后的温度、2分钟后的。温度、3分钟后的温度等几个数据作纵向的观察与分析，用数据来佐证自己的观点。在观察分析中，有些小组发现自己数据中的四个温度没有一个上升，说明衣服不能给身体增加热量，与当初的观点一致；而起初持不同观点的小组也发现自己的四个数据没有上升，与当初的观点不一致，从而产生了认知冲突。在这里，是坚持自己原先的观点，还是尊重事实，尊重数据，体现了科学态度与精神的渗透与培养。
　　2、全班互动，集体论证在个体论证的基础上，教师组织学生开展集体论证，让全班同学对其他小组的数据进行比较分析、质疑批驳或解释评价，通过不同观点的相互交锋，产生思维碰撞，在实现从个体表征到集体建构的过程中理解科学概念和科学本质。热起来了一课，教师一方面要求学生对自己的数据进行分析论证，另一方面则要求他们对其他小组的实验数据进行观察。这时，有些同学就会关注一些特殊的数据，并提出自己的分析、质疑与推理。在此基础上，教师还应引导学生从全班的角度观察数据，从上升、下降或者基本一致几个方面分析数据。学生很快发现，图1中没有一个小组的温度上升，说明了衣服不能增加热量。同时还发现绝大部分小组数据有下降的现象，这在学生的意料之外，更促使学生去进一步分析原因，去联想生活实际来思考。在相互的交流论证中，知道了温水在不断地向外界散发热量，而衣服只是起到了保温的作用，使温度下降的速度减慢。这样，学生的汇报交流就不再是数据的简单呈现与结果的主观臆断，而是一个不断对话、交流的理性过程，更注重概念建构与思维发展的有效融合。综上所述，引导学生基于数据的分析与解释，能有效解决汇报交流单纯呈现数据的问题，能帮助学生改变为记录而记录、为汇报而汇报的现状，慢慢引领学生对数据的尊重、对数据的利用，以及运用数据来推理与论证的能力，更好地促进学生思维的发展。