在實驗數據的收集、分析中培養學生的科學精神

王翔

《小學科學課程標準》指出：“科學探究要培養學生的實證意識。數據作為探究實驗中常見的記錄手段，對事物、現象進行定性、定量分析時，它能使我們的條理更清楚，結果更精確。同時，引導學生合理、科學地理解、運用科學探究活動中接觸到的實驗數據，修正學生對待數據的心理傾向，可以推進學生的思維發展。因此，培養學生敏感的數據意識，對嚴謹細致、實事求是的科學態度的形成，對科學知識的掌握、探究能力的提高，都有著非常積極的作用。”

一、收集實驗數據存在的問題

（一）數據不真實

真實的數據是科學實驗現象的客觀反映，是學生開展科學探究真相的基礎。在課堂教學中，學生應對數據真實的重要性有充分的認識，養成尊重數據、嚴謹科學的態度。

大部分學生都很喜歡科學課，因為可以做有趣的實驗。但有些學生就只顧著玩實驗，卻不能把實驗中的重要數據及時地記錄下來，這就造成了實驗數據的不真實。

在教學時，教師為了順利地完成教學任務，在讓學生交流實驗數據時，偏向于選擇有利于教學目標完成的學生發言。往往聽到想要的實驗數據時，交流就會戛然而止。長此以往，學生為了能得到教師的肯定，就會揣摩教師的想法，根據揣摩出來的想法去記錄實驗數據，從而導致數據不真實。

（二）數據不準確

小學生年齡小，實驗操作能力相對較弱，同時，不同學生之間也存在很大的差異，導致得出來的實驗數據不準確。

對一些需要通過實驗儀器如溫度計、測力計、秒表等器材測量得出的數據，如果沒有掌握正確的操作儀器的方法，也會使數據有出入。

（三）數據不全面

實驗探究完畢后，特別是在大班教學中，教師往往只挑選部分小組進行數據匯報。比如在收集實驗數據的過程中，每個小組都做了同一個實驗，但由于時間等原因，教師只挑選一兩個組的實驗數據表進行展示匯報，而其他組的實驗數據就會被忽視。這樣的不全面的數據，很難說服所有人，也很容易出錯。

二、分析數據存在的問題

（一）不能抓重點分析

為了實驗的準確性，有許多實驗我們會重復三次以上，采用得出平均數的方法。可是學生在分析的時候，并不能抓住平均數來分析問題，而是會一次一次地進行對比。如：在《摩擦力》這一課中，學生在研究摩擦力的大小可能和什么因素有關的實驗中得出如下數據：

當學生進行分析的時候，他們一般會比較第一次在有水的桌面上摩擦力0.1N，而在鋪毛巾的桌面上是0.2N，0.2大于0.1，所以在鋪毛巾的桌面上摩擦力大，接下來比較第二次、第三次、平均數。如果是這樣比較，平均數就失去了它的價值，顯得多余。而實際上，為了減少誤差進行多次實驗，最后得出的平均數是相對準確的數據，能夠代表這一組數據的水平。我們在分析的時候，只要比較兩種情況下的平均值就可以了。

（二）分析數據不全面

學生完成實驗后對自己的實驗數據進行分析時，經常會考慮得不夠全面。如在《熱起來了》這一課中，為了讓學生深刻地認識到衣服到底起了什么作用，學生在實驗中完成了冷水和熱水的兩組實驗，匯總成下表：

熱水：

冷水：

實驗前有的學生預測是衣服能增加熱量，有的學生預測衣服不能增加熱量但能夠起到保溫作用，但當他們看到這些實驗數據時不禁迷惑了。認為衣服能增加熱量的學生，發現不管包沒包衣服，熱水溫度都在下降，可是不管包沒包衣服冷水的溫度都在上升。這否定了他們的預測：難道衣服沒有起到作用？認為衣服不增加熱量但起到保溫作用的學生，發現包沒包衣服冷水和熱水的溫度都在變化著，不明白這是怎么回事。這里還有一個關鍵的角色就是：室溫。學生在分析的時候還要把室溫考慮進去，才能發現這些數據后面隱藏的細微變化。學生在仔細觀察后發現：在熱水實驗中，包衣服的熱水下降了7.5℃，沒包衣服的熱水下降了9℃。在冷水試驗中，包衣服的冷水上升了6.5℃，沒包衣服的冷水上升了8℃。學生確定衣服不能增加熱量，可以從兩點看出來，首先是熱水溫度在下降，其次是冷水包住衣服的上升得沒有沒包衣服的快。因此，衣服起到的作用是學生認為的保持溫度，不是學生認為的衣服起到了減緩熱傳遞的作用。

（三）忽視“另類”數據的處理

隨著新課程實施的不斷深入，實驗數據的分析、處理問題已經被很多科學教師所重視。在大部分科學課堂中，學生能夠得出常態數據，并能進行有效的整理、分析、歸納，最終得出結論。但是，當課堂中出現一些“另類”數據時， 如差距大或者錯誤的數據，就會使很多教師措手不及，讓學生糊里糊涂。這時，教師可能會回避或放棄對這類數據的分析。但是，“另類”數據不是憑空產生的，也是學生實驗結果的真實呈現。對于這些“另類”數據的反思，能夠促使學生重新審視自己實驗操作的整個過程。這個自我檢查的過程，對于提高學生今后實驗操作的嚴謹性、科學性等都會起到極大的促進作用。教師要及時找到處理這些數據的有效策略，從而激起學生“想解除困惑、再次得到常態數據并得出結論”的欲望，培養他們的科學精神。

三、在實驗數據收集、分析中培養學生的科學精神

（一）在實驗前準備中培養科學精神

《小學科學課程標準》提出：“能用簡單測量工具（尺、測力計、天平、量筒、溫度計、秒表等）對物體進行定量觀察，采集數據，并做簡單記錄。在利用測量工具觀察時，如何做到所獲數據的準確是非常重要的，這會直接影響到整個活動的效果。”

教師應該引導學生自主檢查器材的好壞，讓學生知道一個完好的測量工具應該是怎樣的，應具備哪些特征。如測力計，一個完好的測力計要觀察它的幾個部分組成是否完整，還要注意測力計的彈簧能否正常發揮作用。教師可以在準備材料時故意在其中放置幾個有問題的測量工具，培養學生在平時實驗操作中養成良好的習慣。當學生不能及時地發現測量工具的問題而繼續使用后，最終可以將這一小組的數據讓全班學生共同交流，發現其中的原因。由此，引導學生認識到一開始的一個簡單的問題沒有被發現就會導致整個實驗的失敗。學生對于教師準備的實驗材料不能一味地認可，而應該具有自己的判斷能力，要有質疑的科學態度。

（二）在實驗操作中培養科學精神

數據收集的過程是學生實踐的過程，它要建立在學生對問題和研究方法理解的基礎之上。數據收集的過程是課的核心所在，也是培養學生操作技能，培養學生科學精神、合作能力的核心環節。以“連續測量一杯熱水的溫度”為例，學生要掌握測量、讀、寫溫度的能力，要把握定時的能力（剛好兩分鐘測量一次），在二三十分鐘的實驗過程中，要有耐心和恒心。同時，教師要指導學生掌握正確的測量和觀察方法，測量和觀察的準確性在實驗過程中也起著非常重要的作用。對于讀數的要求，更要科學、嚴謹。

（三）在數據分析中培養科學精神

數據分析過程是培養學生科學精神的重要途徑。在進行數據分析時，教師和學生都要做到客觀地對待實驗數據。如在探究《國旗是怎樣升上去的》這一課時，有動滑輪和定滑輪兩種裝置。學生普遍猜測定滑輪是省力的，實驗結束后有一個小組學生得出這樣一組數據：

定滑輪：

學生根據得到的數據，認為定滑輪是費力的，因為總的拉力比原來的物重要多;還有一些小組做出來的拉力是相對物重小一些，他們就認為定滑輪是起到了省力的作用。這時，教師應該引導學生看全班學生的數據并思考：為什么每個小組做出來的結論都不相同呢？我們應該怎樣分析才能更加準確呢？由此引導學生使用平均數來分析全班的數據。最終發現平均數非常接近物重，得出的結論是定滑輪既不省力也不費力。

（四）在處理“另類”數據中培養科學精神

教師要樹立及時有效地處理“另類”數據的教學觀，要意識到分析這類數據將有利于學生質疑精神、實證意識等科學素養的培養。教師要研究探索快速洞悉大部分“另類”數據產生的原因以及有效引領學生自行分析、處理這類數據的策略。

如，學生在開展有關摩擦力和接觸面的光滑度的實驗時，設計了把物體直接放在桌面上和放在毛巾上兩種情況。大部分小組做出來的數據證實放在毛巾上的摩擦力較大，直接放在桌面上的摩擦力較小。可是有個小組的數據卻是相反的，當大家向他們投去質疑的目光時，這個小組的學生也開始懷疑自己的數據。這個小組有個學生說再做一遍，于是他們又做了一遍，結果和剛才的還是差不多。這是怎么回事？當大家把焦點再次聚集在這里時，有個學生叫道：“我們的桌子上不光滑，上面有許多劃痕。”他用小手摸了摸桌面又摸了摸毛巾繼續說：“我們做出來的數據是放在桌面上的比放在毛巾上的摩擦力大，因為桌面比毛巾粗糙，說明越粗糙摩擦力越大，越光滑摩擦力越小，這和大家得出來的結論也是一致的。”

數據收集和分析過程是培養學生科學精神的重要途徑。科學的本質不僅僅是科學的結論，更重要的是要理解和體驗科學探究的過程，并在此過程中培養學生的嚴謹、求實、懷疑等科學精神，而數據收集與分析過程正是培養這些科學精神的最佳途徑。學生的觀察能力、記錄能力和分析概括能力，以及實事求是、一絲不茍的科學精神，都將在這一過程中得到應有的鍛煉和培養。