当前小学科学课堂教学中数据处理环节的问题与对策.docx

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当前小学科学课堂教学中数据处理环节的问题与对策

2009年学会论文科学学科

当前小学科学课堂教学中数据处理环节的问题与对策

[论文摘要]本文作者根据对小学科学课堂的实践和观察研究，以课堂片段为实例，指出了当前小学科学课堂数据处理的意义及其中存在的主要问题并提出了相应的对策。

[关键词]科学探究数据处理证据

一、小学科学课堂教学中数据处理环节的意义

小学科学课堂的数据处理，即收集学生课堂中的实验数据、进行解释。

通过科学探究获得的数据是学生思考与获取科学结论的重要依据。

所以，数据处理在小学科学课堂的科学探究中处于中枢地位，具有承上启下的关键作用。

因此，在小学科学课堂教学中，把学生在科学探究实验获得的数据加以收集、整理和分析，以归纳出现象背后的科学本质，是一个很重要的教学环节。

但是由于种种原因，这一重要环节却常常被我们所忽视。

二、当前小学科学课堂教学中数据处理环节的问题与对策

（一）当前当前小学科学课堂教学中数据处理环节存在的问题

问题一：

用数据时——“以偏盖全”

片段一：

六年级学生正在上《斜面》一课，课中学生正分组做完了“斜面是否可以省力”的实验。

教师示意学生停下，然后：

师：

哪个小组先上来汇报一下实验情况？

生：

（有一组学生举手后被老师请上讲台展示小组记录表）

师：

（在该组学生代表用实物投影展示了数据后）有什么发现？

生：

我们发现“沿斜面提升”的力都比“直接提升”的力少。

师：

好。

还有哪一组来汇报？

生：

（又有一组学生举手后被老师请上讲台展示小组记录表）

师：

（在该组学生代表用实物投影展示数据后）可以得出什么结论呢？

生：

用斜面可以省力。

师：

同意他们观点的请举手。

生：

（各小组都举起手来了）……

思考：

该班级上课时有九个小组，实验时，各个小组都很认真地在操作、记录，而最终在全班同学面前展示的却只有两个小组，其他小组只在教师说出“同意他们观点的请举手”的时候用举手的方式发表了一点自己的意见。

同学们辛辛苦苦测得的数据派上用场了吗？

他们会不会有一种失落感呢？

长此以往会不会影响他们探究的积极性呢？

更重要的是，以仅仅两个组的数据来得出一个普遍性的结论，可以说是“以偏盖全”。

用这种不科学的方法得出的科学结论，虽然是正确的（这个结论科学家早已经过科学的方法研究得出了），但缺少科学的味道。

学生也许是接受了，但很难说信服了。

问题二：

意见不一时——“少数服从多数”

片段二：

五年级某班正在上《热起来了》一课，同学们刚结束分组实验“毛衣能不能给身体提供热量”。

教师把学生们汇报的数据在黑板上整理成了一张大表格：

第几组

用温度计测量毛衣外的温度（℃）

用温度计测量毛衣内的温度（℃）

30秒后的温度

1分钟后的温度

2分钟后的温度

1

15.3

15.3

15.3

15.3

2

15.5

15.5

15.6

15.8

3

15.4

15.4

15.4

15.4

4

15.5

15.5

15.5

15.5

5

15.5

15.6

15.8

15.9

6

15.7

15.7

15.7

15.7

7

15.7

15.7

15.7

15.7

8

15.5

15.5

15.5

15.5

9

15.5

15.5

15.5

15.5

接下来是这样的场景：

师：

同学们发现了什么？

可以得出什么结论呢？

生：

我们发现大多数小组的温度都没有变，说明毛衣里面和外面的温度一样。

师：

说明毛衣能产生热量吗？

生：

说明毛衣不能产生热量。

师：

那么还有两个小组呢？

（面向第二组和第五组）你们同意这个结论吗？

生：

（生点头说）同意。

师：

你们也只是相差了一点点，也许是测的时候不小心手碰到了吧？

如果还有怀疑，下课的时候可以重新测一次。

……

思考：

“你们同意这个结论吗？

”难道结论是可以投票表决的吗？

科学结论是对客观事实的总结和提炼，他是不以人的意志为转移的。

课中教师的汇报表设计得不错，把全班各组的数据展示在黑板上，让全班学生一览无余，便于在实验现象基础上的总结提炼。

但问题是，全班各组的数据不一致，分为两种情况：

一种是数据自始至终没变化，另一种是数据在逐渐变大。

在这样的事实基础上，就问学生“可以得出什么结论”未免为时过早。

那两组同学点着头说“同意”的同时，很可能给全班同学带来这样的负面影响：

“多数”总是对的，“少数”应该服从“多数”。

尽管在这个实验中，那两组学生的数据的确出了问题，但在许多时候，真理并不一定在多数人手里。

长此以往的科学教学，将会对学生良好科学素养的形成产生怎样的副作用！

问题三：

收集展示数据时——笨拙低效

片段三：

五年级某班，在上《机械摆钟》一课，各组学生制作了一个单摆，正在通过实验研究“摆在自由摆动过程中快慢有变化吗？

这一问题。

教师见各组学生都做完了实验，示意停下来：

师：

好，下面请各组同学来汇报一下实验情况。

生1：

我们组0～10秒的摆动次数是8次，10～20秒是7次，20～30秒也是7次，30～40秒也是7次。

我们发现摆在摆动过程中快慢差不多。

生2：

我们组0～10秒摆动次数是13次，10～20秒是12次，20～30秒也是12次，30～40秒是11次。

我们发现摆好像是越来越慢了。

生3：

我们组0～10秒的摆动次数是10次，10～20秒是11次，20～30秒是10次，30～40秒也是10次。

我们发现摆在摆动过程中快慢差不多

……（直至8个小组汇报完）

师：

听了刚才各组同学的汇报，你有什么发现？

生：

各组的数据好像不太一样。

师：

还有吗？

生：

大部分小组都是摆的快慢没什么变化，但也有几个小组变慢和变快的。

师：

他们真的是变慢或变快了吗？

是哪几组？

请再报一遍。

（几个有快慢的小组重报数据，教师再一一板书在黑板上，进行分析……）

思考：

在本课中，教师让各组学生汇报数据，只是口头汇报，使全班学生对其他各小组的数据只闻而不见。

众所周知，在人的所有感觉器官中，眼睛获得的信息是最丰富的，但本课的教师却试图让学生只用耳朵来获取全班各小组实验的数据信息。

虽然这样做也许可以培养学生听的能力，但事实证明，没有视觉资料作基础，要完成对数据的整理和分析是很困难的，所以教师不得再让一些小组重新汇报一遍，并一一板书。

而之间花的时间近5分钟，实在有点浪费。

（二）对当前小学科学课堂教学中数据处理环节存在的问题的归因

科学课堂中出现这些问题并不是偶然的。

笔者观察发现，主要有以下几方面原因：

1.教育观念落后

科学新课程重视和强调科学探究的过程，即强调学生在探究时的经历与思考，为学生科学素养的发展提供空间。

而有些科学教师心中缺乏大教育观念，只注重眼前效益，缺少以学生发展为本的终极关怀，缺失“比科学结论更重要的是过程”的意识，致使科学探究中数据处理时问题频频。

2.考试压力影响

某些科学教师教学任务较重。

在以平均分、及格率为主要指标的评价机制下，由于未能从心理上突破考试这根指挥棒的阴影，有时为了“赶进度”就不惜牺牲学生思考的时间，匆匆走过程，草草收结论。

出现数据处理中“少数服从多数”等问题。

3.教学设备落后

有些学校还没有多媒体教学设备。

有些学校只有一个多媒体教室，其它教室中的实物投影仪，配套的是25英寸电视机，用来展示的时候，稍远几排的学生就看不清，致使有些教师心有余而力不足，限制了科学探究中数据展示的方法，影响了效果。

4.教师专业素养

某些教师专业素养不高，教学方法、手段、形式等拘泥于形式，缺乏反思与创新精神。

还有些教师出现职业倦怠现象，比如就算有多媒体教学设备，也懒得一用，出现教学的低效现象。

（三）解决当前当前小学科学课堂教学中数据处理环节存在的问题的策略思考

针对问题一，应注意数据运用的全面性，“让全面的证据来说话”

科学注重证据。

科学探究过程就是学生在获取科学事实的基础上，在所获事实的支撑下进行有序的逻辑思维，最终达到概念认识的过程。

那么，如果这个事实是不全面的，甚至歪曲的，也就说明不了问题了。

所以在科学探究中必须全面收集证据，并适当补充证据，注意证据的充分性。

片段4：

五年级某班正在进行《热是怎样传递的》一课的学习，教师根据各组学生的实验汇报，把数据记录于黑板上汇总：

第几组

火柴棒掉落顺序

A

B

C

D

一

1

2

3

4

二

1

2

3

4

三

1

2

3

4

四

1

2

3

4

五

1

2

2

4

六

2

1

2

4

七

1

2

3

4

八

1

2

4

3

九

1

2

3

4

表格中的数据反映了学生实验的真实情况，虽然各组不尽一致，但仔细观察，可以说明问题了。

各组汇报结束后：

师：

大家来观察各个小组的实验数据，有什么发现？

可以说明什么问题吗？

生1：

大部分小组的火柴棒是离火苗近的先掉落，然后再到远的，所以可以说明：

热是从近处传到远处的。

生2：

我认为有几个小组的顺序是不一样的，这样大家有不同意见，应该不能说明问题的。

师：

（微笑，不置可否）

生3：

我发现有几个小组的顺序虽然不一样，但总的来说也是近处的比较先掉落，远处的比较后掉落，所以应该可以说明热是从近处传向远处的。

师：

（微笑，指黑板上表格）那第五组怎么会B和C同时掉落，第六组的B比A先掉落，第八组D比C先掉落呢？

让我们先来听听他们自己的解释。

请实事求是说好了。

生（第五组）：

也许它们本身距离就很近嘛，热传得快，就一起掉下来了。

（有的同学笑起来）

师：

（点头示意下一组）

生（第六组）：

我好像给A上的黄油涂得太多了，它一下子化不完就让B先掉下来了。

师：

（点头微笑示意下一组）

生（第八组）：

我们也可能C的黄油涂得太多了。

师：

同学们分析得很认真，也很有道理，下面请大家来看一个短片，是刚才同学们做实验时老师现场拍摄的。

（利用多媒体播放刚拍的短片：

火柴从距热源近的地方开始，逐一掉下来。

）刚才我们班大多数小组是这样的实验现象。

下面再请看一个短片，是前几天我在别的班拍的。

（播放：

从涂黄油开始直到火柴掉落的过程中由于黄油涂得有多有少，火柴与铜棒粘得有直有斜，最后掉落的顺序有点乱。

）

师：

大家看明白了吗？

生（齐声）：

明白了！

……

思考：

从本课中，足见教师预设的充分、全面。

课中，在已经能说明问题的数据下，教师再补充课前和课中准备的证据并不是多余的，这样做并不是教师为了让自己的准备没有白费，而是一种对课中学生的解释的进一步验证，也为整个实验过程补充了一份证据，最后，才得出一个在证据基础上的完满的科学结论，同时也很好地对学生进行了一次证据意识的养成教育。

针对问题二：

应注意尊重每一位学生的主体性，“让确凿的事实来说话”

片段5：

五年级某班正在上《摆的研究》一课，同学们正在研究“摆的快慢与摆锤的重量有关吗？

”这一问题。

各组学生做完了实验，教师把各组的记录表用实物投影展示于大屏幕上。

大家发现：

有8个小组的数据显示：

各种重量的摆锤，相同时间内摆动的次数都是差不多的，但有一个小组的数据却明显地显示：

摆锤越重，相同时间内摆动次数越少。

这是怎么回事呢？

这时，

师：

第六组测得的数据跟其他组不一样，我们该怎么办呢？

生：

少是服从多数吧。

肯定是他们错了，不可能其他八组都错了吧。

师（认真地）：

科学上可没有“少数服从多数”这一说，倒是有“真理往往掌握在少数人手里”这句话呢。

生：

那就让他们重做一遍吧。

师：

这个提议不错（面对第六组）那就请你们组来重做一遍吧。

是真理，总是经得起检验的，是错误，大家也可以帮助你们改正，好吗？

生（第六组）：

（全组上讲台分工合作，演示实验全过程。

当挂上两倍重量钩码再做时，下面有三四名学生举起手来。

）

师：

（示意一名举手学生发言）

生：

他们的线被拉下来了一点，夹子松了。

师：

哦，你们观察得很仔细。

（又对第六组说）看来这个实验我们得重做了，因为这个实验中改变的就只能是一个条件：

摆锤重量，其他条件必须不变。

（动手帮他们把多余的线绕紧）

生（第六组）：

（重新试验，由一生把数据记录在黑板上，下面的学生帮他们轻声数起来）

师：

（第六组做完后）观察这次实验的数据，你们有什么发现吗？

生（难为情地）：

刚才我们做错了，现在对了：

摆的快慢与摆锤重量是没有关系的。

师：

找到刚才出错的原因了吗？

生：

夹子松了，线被拉长了。

师：

（带头鼓起掌来，然后全班都鼓起掌来。

）我替第六组感谢大家帮助他们找出了出错原因，使他们的实验最终成功了，也感谢第六组给大家提供了一个出错的实例，免得大家以后犯类似的错误。

思考：

科学教育，要求尊重事实。

面对非科学的实验数据，我们不应敷衍了事，而是应该正视它。

实验失败是非预设的，是可遇而不可求的，它具有特殊的教育价值。

实验的成功是动态生成的，现实课堂中影响实验结果的因素很多，甚至一些容易被我们忽视的小细节都会是影响实验的关键因素。

在科学探究中，只有尊重每一位学生，才有可能让非科学的事实改变成科学的事实，最终服务于科学知识的建构。

有时我们从失败中可以学到比成功更可贵的东西。

针对问题三：

应注意方法的合理性，让数据的收集与展示高效又灵动

科学教学要实现“一英寸宽，一英里深”这一目标，就必须让学生深入探究。

数据分析和研讨是科学探究的有机组成部分，是对学生实验探究的整理和提炼。

而数据的汇报和展示是为分析研讨服务的，它是否做到高效，直接关系分析研讨能否深入展开，影响到整堂科学课能否实现深入探究。

笔者发现在不同情况下选用一些合适的方法展示数据，灵动又高效。

（1）实物投影法

对于记录表中的内容相对较多，口头汇报比较费时的情况，可以采用实物投影法展示各小组数据。

即把各小组的记录表利用实物投影仪集中或分批展示于大屏幕上。

例如，六年级《拱形的力量》一课中做不同力抵住拱足的对比试验记录表：

抵住拱足的重物数

承受的鉄垫圈个数

第一次

第二次

第三次

以及五年级《摆的研究》一课中，研究摆的快慢是否与摆锤重量、摆绳长度有关的两张记录表格，里面的数据至少9项，如果让学生口头汇报，不仅费时，而且听的同学不易听明白。

而采用实物投影的方法，短短几分钟，大家都可以了然于胸。

当然，采用这一方法，学生的记录必须很清晰，最好给各组准备一支记号笔，以便远处的同学也能看得清。

（2）黑板贴示法

这一方法与前一种类似，也是把学生的记录表直接展示出来。

对于缺少多媒体设备的学校或教室，可以采用这一方法。

如果是磁性黑板，可与把记录表直接用小磁块固定于黑板上。

没有磁性黑板的，也可以用胶带纸等固定。

记录表长时间留于黑板上，就成为板书的一部分了，当然要求整洁、明了。

一般可以把记录表设计成长条形，便于各小组整齐排列，也便于大家观察、比较。

为方便后排同学观察，教师设计记录表时应尽黑板容量，把记录表设置得大一点，并让学生用记号笔记录，以取得数据展示的最佳效果。

（3）黑板表格法

如果学生实验的记录数据比较少，例如六年级《抵抗弯曲》一课中研究“材料厚度与抗弯曲能力的大小”的记录表只有3个数据：

材料厚度

1倍厚度

2倍厚度

4倍厚度

承受的垫圈个数

教师可根据各组学生的口头汇报，把数据板书于黑板上的汇总表中：

材料厚度

1倍厚度

2倍厚度

4倍厚度

承

受

垫

圈

个

数

第一组

第二组

第三组

第四组

第五组

第六组

操作十分方便，能让学生在“耳闻目睹”的过程中对各小组数据有比较清晰的观察，再利用汇总表，综合观察各组的数据，十分有利于研讨活动的开展和科学结论的得出。

当然，对于在这方面训练有素的班级，也可以让学生在做完自己组的实验后直接把数据板书于黑板上相应的位置。

这样做学生们虽然少了“耳闻”，但有了更充足的“目睹”时间，而且对学生实验积极主动性的发挥，培养合作意识方面都大有益处。

另外，在条件好的教室中，教师也可以通过多媒体课件大屏幕展示汇总表，直接把学生汇报的数据录入汇总表中，效果也一样好，并且还有资料保存的作用。

三、再思考

以上几点是笔者在几年的科学课堂教学实践与观察中的发现和思考。

另外，教师作为科学课堂的主导者，学生科学探究活动的引导者和学习伙伴，在其中扮演着重要的角色，在科学探究的数据处理中特别要注意以下一些事项：

1.教师要注意把握一些特殊数据的意义

科学实验中经常会出现一些特殊的数据。

例如六年级某班上《斜面》一课时，学生们利用钩码、小滚轴、小货车等材料做完了“斜面能否省力”的实验，开始以实物投影记录表的方法汇报实验数据。

只见有两个小组“小滚轴”这一栏里“沿斜面提升的力”都为“0”N，教师似乎没有太在意，最后学生们讨论得出了“斜面可以省力”的结论。

课后谈话中了解到，原来教师课前准备材料时已做过相关实验，也发现小滚轴沿斜面提升时测力计上出现了“0”，所以课中就没有在意。

教师当然知道出现“0”是因为小滚轴本身重量轻，又加上是在较光滑的木板上用滚动方式前进，所以对不是很精密的弹簧测力计来说，出现“0”并不是它的错，因为这个力实在很小，以它的灵敏度反映不出来。

教师理解了，想当然学生也会这么理解，那就不对了。

那么几十个小学生，也许会有人与老师有同样的想法，但不能排除有学生这样想：

“0”就表示没有用力，或者是糊里糊涂，不知怎么会出现“0”。

所以课中教师不妨多问一句：

这里的“0”N表示什么意思？

让学生说一说、议一议。

如果有同学坚持“0”N就是表示没用力，那就不妨来一段小插曲：

让那位同学用测力计拉着小滚轴上斜面，上到一半，让他“不用力”（唯一的办法是放开手），小滚轴往下滚而不能被提升上来，反过来可以说明：

要想不用力而把小滚轴沿斜面提升是不可能的，那么测力计上的“0”N并不表示没有用力。

在此基础上再找出出现“0”N的原因，让学生学得明明白白，收获得实实在在。

2.注意教师言行的客观性

由于科学的客观性，要求教师在实验数据处理过程中对于学生提供的错误数据或错误结论等尽可能保持中立，避免某些感情色彩。

例如，教师汇总各组学生的实验数据时，明知学生汇报的数据不正确，甚至有些离谱，也要不动声色、一五一十写上，做到对各组数据一视同仁。

然后一如既往地提示：

大家来观察一下，有什么发现？

这样做一方面是对学生劳动的尊重，因为不管对或错的数据，都是学生经过努力得来的，而且很难说结果正确的组与错误的组谁付出的努力更多。

另一方面，教师不动声色，让学生去发现、去讨论，使学生的观察能力、思考能力得到锻炼。

同时，教师把发言的主动权交给学生，真正体现了科学课“让事实说话”的特点。

3.教师要注意收集证据外的证据

学生实验时，教师在巡视指导过程中，可以利用数码照相机以拍短片、拍照片等手段寻找记录学生实验中的某些典型个例，以便在交流总结过程中，学生对某些“另类”数据寻根究源时进行回放，找出原因，节省时间。

当然，平时教师使用这一招时，应避免专挑有问题的拍，也可适当拍一些正确的操作，播放出来，以示范例，以避免学生一看到老师的镜头就以为“错了”而过分紧张。

当然，有些还能挽救的错误，教师也应及时指点，以保护学生探究的积极性。

总之，科学教学是一门需要不断更新、不断创造的艺术，定量实验中数据处理这一环节的教学还需要我们反复推敲、琢磨。

唯有这样，我们的教学才会少一些问题，多一些智慧的光芒。

［主要参考文献］

1.教育部.《科学（3-6年级）课程标准》北京师范大学出版社.2001.7，第1版

2.江美华.《试论小学科学教材中四种不同类型的实验》.《实验教学与装备》，浙江省教育厅,2009.2

3.俞剑华.《实验教学也应讲“公平”》.《实验教学与装备》，浙江省教育厅,2009.3