獲取真實的數據

培養學生“用數據說話”的實證意識是小學科學教育的一個重要任務，要“用數據說話”，就要保證數據是可靠的。我在執教《冰融化了》一課時，發現孩子們實驗獲得的數據與理想值之間有比較大的差距。

從表1可以看出：8組數據中，4組數據下降至0℃以下，2組數據12分鐘時下降至0℃，2組數據處于0℃以上并緩慢升高。

本課要求學生建構的科學概念是：當環境溫度高于0℃，冰的溫度升至0℃時開始融化；冰在融化過程中，溫度會長時間保持在0℃，直至完全融化成水。實驗呈現的數據應當是：溫度從0℃以下不斷升高，到達0℃后保持不變。因為課堂提供的冰塊體積較大，實驗結束時仍是冰水混合物的狀態，所以溫度應一直保持在0℃。很顯然，學生通過測量所得的數據無法得出正確的科學概念，問題出在哪里呢？

一、分析誤差

面對這樣的數據，我感到困惑、不解、自責、揪心，這樣的數據勢必會誤導孩子們形成錯誤的認識。我對此進行了深刻的反思和剖析，發現造成測量數據和理想值之間差距的因素主要來自兩個方面：

1.客觀原因

客觀原因是指學生實驗時就已經存在的，不以學生的行為而改變，主要有：

（1）測量工具欠精準

在這個實驗中，使用的測量工具是玻璃溫度計，它的測量上下限和精度受玻璃質量與測溫介質的性質限制，靈敏度和辨識度均不高。我隨即挑選10支溫度計放在同一環境下，所示的溫度高低有差異，最高溫度值和最低溫度值相差3℃。有些溫度計內部出現氣泡，有些刻度示數出現褪色，這些原因都會影響學生讀取溫度時的準確性。

（2）冰塊的問題

冰塊融化時溫度保持在0℃，但也有例外，如果制成冰塊的水不夠純，含有鹽分等雜質，那么冰塊的熔點就會降低，也就是溫度在沒有到達0℃時就會融化，并且會保持在0℃以下。前一課《水結冰了》在實驗中為了降低環境溫度往燒杯里放了一些食鹽，清洗后可能會有殘留。

（3）原始溫度的問題

冷凍室剛取出來的冰塊，溫度等同于冷凍室溫度，即-18℃。在室溫中吸收熱量逐漸升溫，一直到0℃開始融化，并保持在0℃。如果測量開始時冰塊還處于升溫階段，那么測量的溫度就會是零下溫度。

2.主觀原因

這類原因是教師或學生在實驗中不恰當行為引起的，主要有：

（1）較真態度引偏差

實驗前，教師過多強調注意事項、注意點，使得部分學生潛意識里就會過分關注刻度，液柱只要稍微有一點點偏離，就會按照自己的想象讀出小數溫度，并煞有其事地說“我們不是×℃，是×點幾攝氏度”。過度的較真可能會導致實驗測量數據與理想值之間隔了一個小數點，不利于結論的形成。

（2）溫度計接觸空隙

實驗用的冰塊是課前手工敲碎的，碎冰的個體比較大，放入杯中后，冰塊與冰塊之間有較大空隙。插入溫度計進行測量時，玻璃泡與冰塊之間沒有充分接觸，導致溫度計實際測量的可能是縫隙中空氣的溫度。

（3）溫度計靠近杯壁

三年級孩子實驗操作能力欠缺，能按照老師的要求進行操作，卻無法預估操作后的多種可能性。他們認為溫度計盡可能地插入冰塊里面，就會測得更加準確的溫度，但是這個時候溫度計玻璃泡可能已經與杯底或杯壁接觸了，影響了測量的準確性。

（4）小組配合欠默契

4人小組分工，由1名學生負責讀數，一個人讀取的結果代表了整個小組，所以他的工作嚴謹與否直接影響整個小組的數據是否準確。另一方面，實驗時的環境比較嘈雜，學生在聽取數據到記錄下來的過程中可能會存在聽錯、記錯的情況。

二、教學改進

為了使測量數據更精準，更接近理想值，并能真正作為證據服務于科學概念的建構，我在課堂教學中進行了以下調整：

1.精挑細選溫度計

學生掌握了正確的測量方法和技巧后，測量工具在很大程度上決定了測量值的有效性。一個合適的測量工具，能夠讓學生獲得的數據更加趨近于理想值。我精心挑選了溫度計：挑選刻度清晰的溫度計；將溫度計置于同一溫度環境下，待溫度穩定后，挑選所示溫度相同的溫度計，使每個小組的原始數據盡可能地接近準確值。

2.處理冰塊

為了排除冰塊的干擾因素，對盛放的容器進行了徹底清洗，保證倒進水之后是純凈的；為了消除冰塊自帶的低溫干擾，課前5分鐘左右就將冰塊從冷藏室取出，放置在室溫環境下，等到學生實驗時，冰塊基本上已經升溫至0℃了。

3.改進方法

測量溫度時，溫度計的玻璃泡必須與被測物體充分接觸，才能測量出該物體的真實溫度。如何才能讓玻璃泡與堅硬的冰塊盡可能地接觸呢？我進行了多次嘗試，找到了辦法：

（1）在制取冰塊時，將與溫度計粗細相似的木棒（有條件的用金屬棒更好）懸置于水杯上方，木棒距離杯底大約2厘米左右。杯中裝上三分之二的水，放進冷凍室制冰。

（2）制冰時間不低于5小時，使水完全結冰。

（3）實驗前，將木棒從冰中取出，如果取出困難，可以用錘子敲擊木棒附近的冰面，使冰塊縱向一分為二，木棒就能輕易拔除，并留下一個2～3厘米深的小孔。

（4）實驗時，學生將溫度計插入這個小孔，玻璃泡與冰就能充分接觸了。

這樣，既提高了實驗的有效性，又能獲得比較準確的數據。

4.小組密切合作

學生小組合作時，若沒有協調好組員的分工，往往就會顧此失彼，造成數據的缺失或者不準確。這樣的情況時有發生，有時是因為小組成員都興奮地參與實驗而疏于對數據的及時記錄；有時是對數據的讀取比較馬虎，重動手操作少細致觀察；有時是缺少實證意識，在數據的選擇上容易輕信他人，記錯、記漏又得不到及時糾正……這些都直接影響了數據的可靠性，拉大了測量值與理想值之間的距離。所以，我要求讀數時兩個孩子一起讀，意見一致時才能記錄下來，得到記錄員的反饋后才能開始下一項操作，盡可能將數據準確地讀取、傳達和記錄。采取這些方法后，學生的測量情況有了明顯變化：

從表2可見，絕大多數小組測量的冰融化時的溫度數據保持在0℃，反映了冰融化時溫度的真實情況。有了與理想值相接近的數據，學生總結出屬于自己的科學概念就不在話下了。