重視科學探究實驗培養學生數據意識與能力研究

王薇斌

摘 要：學生通過觀察、測量、實驗、記錄等方式獲得的數據，是他們科學探究的依據。教師在帶領學生進行科學實驗的過程中，要確保實驗數據的準確性，應先保證收集到的數據真實、可靠、準確，還要培養學生對數據的敏感性，通過分析、整理、判斷、歸納，得到準確的結論。

關鍵詞：科學教學;科學實驗;實驗數據;準確性;敏感性

在科學探究實驗中，數據是對事物、現象進行定性、定量分析的基礎，它能使我們獲得更準確可靠的實驗結論。但在現在的科學課堂中，很多學生卻沒有意識到實驗數據觀察、記錄和收集的重要性。因此科學探究的過程中，教師引導學生科學合理地運用采集的實驗數據，關注實驗數據背后的信息，不僅能使學生獲得知識，而且還能提高學生的科學素養，培養學生的創新精神、實踐能力和實證意識。

一、確保實驗數據的準確性

科學教學中的數據，是指學生在科學探究活動中通過觀察、實驗等得到的相關數據，這是他們科學探究的依據。不懂得數據在科學教學中的重要性，就不能充分理解科學的本質。如何才能有效培養學生關注數據的意識呢？筆者在實踐中進行了初步的探究。

1.精心設計實驗方案

精心設計實驗方案，目的是保證實驗的科學性、穩定性和教學的可行性，這樣才能確保學生收集到的數據是真實、可靠、準確的。設計實驗方案時首先要考慮教學目的、教學內容、與教材前后知識的聯系、學生的年齡特點等;其次要考慮所任教班級學生的接受能力、實驗能力、小組合作的能力等。例如，在教學“吸熱和散熱”一課時，教材上的做法是將白紙的一半涂黑，然后將黑白紙拿到陽光下曬過一會兒，用手摸一摸，感受黑紙和白紙溫度的不同。按照教學計劃，進入這一課教學的時候已經是冬季，太陽光光照較弱，無法得到準確的結論。筆者就改進了實驗，用100 W白熾燈當作熱源，在離白熾燈同等距離的位置放置大小一樣、黑白不同的紙盒，過一會兒，用溫度計測量紙盒內的溫度。可以看到，黑色紙盒內的溫度比白色紙盒內的溫度高4 ℃～5 ℃。學生可以很容易從收集到的數據中，得出黑色物體比白色物體吸熱性能好這一結論。

2.巧用實驗記錄單

實驗記錄單的設計應以學生為主體，注重實效性，同時還要緊緊圍繞教學目標，既要滿足具體的實驗教學內容和操作需求，又要給學生自我發揮的空間，提高學生自主探究的能力，這樣記錄的價值會大大提升，能真正提高記錄單的實效性。實驗記錄單的形式可以靈活多樣，常用的有表格式、圖表式等，目的在于讓學生快速獲取客觀、準確、充足的實驗數據。筆者在教學“折形狀”時，為探究各種紙筒的承受力，根據實驗需要，設計了一份表格式記錄單。

這份實驗記錄單簡潔明了，可操作性強，既能讓學生快速記錄，又能激發學生強烈的探究欲望。

3.收集數據存在的問題

在科學課堂中，學生實驗數據收集會出現誤差，存在這樣幾種常見情況：一是學生在實驗過程中，受實驗條件、本身觀察能力、記錄速度等客觀和主觀因素的限制，實驗時收集數據不準確，或對儀器操作不熟練，使用不規范，從而導致實驗數據有較大偏差;二是在實驗探究過程中，學生爭著搶著要操作儀器，而不愿意去當記錄員，即便被安排當了記錄員，也只是在記錄單上敷衍了事地隨便填一填，從而造成了實驗數據不準確。例如，在教學“熱水變涼”一課時，教師要求學生每兩分鐘記錄一次熱水的溫度。有的小組操作錯誤導致數據沒有規律可循，還有的小組實驗過程中沒有記錄，等全班匯報實驗結果時，在記錄單上胡亂編造了幾個數據。教師發現數據偏差后，應及時進行指正并作有針對性的處理，讓學生意識到自己的錯誤，從而在今后的實驗過程中，讓學生對實驗數據的收集更加重視。

二、培養學生對數據的敏感性

在科學教學過程中，很多問題的解決都依賴于數據。切實提高學生對實驗數據的敏感性，讓學生樂于接受、主動參與實驗數據的收集、記錄、整理、分析，并能依據實驗數據自主獲取結論，從而切實提高實驗教學的實效性，可以從以下幾個方面著力。

1.明確收集數據的目的

科學實驗中，為什么要收集數據？這個問題必須讓學生明確知曉。一是要讓學生明白科學實驗是檢驗科學結論是否正確的唯一標準，數據是進行科學分析的根據，如果不進行實驗，不收集科學數據，實驗探究便無法進行下去，所探究問題的結論也就不可能形成。二是讓學生明白實驗數據與最后結論之間存在的邏輯關系。在收集數據的過程中，如果所收集數據不準確，將會對探究結果產生嚴重影響，甚至有可能得出與真正的科學結果完全相反的結論。

例如，“小車的運動”一課主要讓學生研究拉力和載重量對小車行駛快慢的影響，筆者先讓學生進行預測，再讓學生小組討論設計實驗，通過對實驗數據的比較、分析，最終得出拉力大，小車行駛快，載重量小，小車行駛快的結論。如果學生沒有收集到具體的數據，憑空去想象，是無法得到準確的結論的。

2.指導收集數據的過程

在科學課中，學生參與實驗過程的重點在于讓學生親歷收集數據的全過程，讓他們養成觀察和記錄的習慣。但小學生對于實驗操作中按照規范要求去做的意識比較薄弱，在實驗過程中往往會隨意更改實驗計劃及實驗步驟，導致得到的數據不準確，看到其他組的實驗數據和自己不一樣時，還會隨意篡改自己的數據，因此，指導學生實驗時規范操作，樹立實事求是的精神就顯得尤為重要了。

首先，教師要講清實驗的基本步驟和要求，先做什么，再做什么，每個環節要注意什么。其次，教師在實驗前要著重指導實驗的方法，在數據收集過程中，有時會用到一些專用儀器，比如測力計、秒表、溫度計等，教師應教給學生儀器的使用方法。再次，在實驗過程中，教師要給予適當的幫助，如做反沖實驗時可以幫助學生扎孔，做單擺實驗時可以幫助學生固定鐵架臺。

3.做好數據的整理分析

實驗中獲得的原始數據，是用以分析、整理、判斷、歸納，進而得出結論的第一手資料。教師要引導學生仔細觀察數據、比較數據、分析數據。可以對數據進行橫向和縱向比較，看看有什么發現，數據之間的差別大不大，可能是什么原因造成的數據差異，等等。教師要一步步引導學生觀察、發現、揭示數據的內在聯系，讓學生自主獲取結論。那么，教學中如何真正有效地幫助學生整理分析數據呢？筆者做出了如下總結：（1）實驗前，教師要設計出簡潔合適的數據表，在數據表中要羅列出需要控制的變量。（2）指導學生觀察數據的變化情況。（3）可以將各組學生得到的數據制成一張匯總表，指導學生分析數據變化的原因。（4）對數據進行提煉、概括、總結，此時要教給學生如何根據數據繪制圖表，最終形成結論。

三、結語

總之，數據的觀察、記錄、整理、分析是科學實驗中不可或缺的重要環節。教師要關注影響科學教學的諸多方面，精心設計實驗，認真做實驗，細心記錄實驗數據，確保實驗數據的準確性;要在實驗過程中培養學生對數據的敏感性，讓學生明確收集數據的目的，培養學生的實驗技能、創新能力，全面提高學生的科學素養。

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