小學科學實驗數據的呈現與論證論文
學生觀察實驗后的討論交流環節，是他們運用探究獲得的現象或數據進行分析解釋、推理論證的過程。但實際教學中，很多教師卻只讓學生以小組為單位陳述或展示獲得的現象、數據，并沒有對數據進行剖析，組與組之間沒有互動交流，沒有集體的相互論證，對個別小組的特殊數據亦以“可能你們小組測量的時候出了問題”等個人的經驗感受來回避，最后以教師的小結作為結論而結束。其帶來的不良后果有三：一是學生對自己的觀察與實驗結果缺乏信心，久而久之容易產生為了隨大流而篡改數據的現象；二是缺乏分析與解釋使學生難以在數據與結論之間建立關聯，使概念真正內化于心；三是缺乏對學生科學邏輯思維能力的培養。本文以“熱起來了”一課為例就數據的獲取、呈現與論證談談自己的一些認識。
一、改進器材，科學獲取數據
在學生的探究活動中，有許多因素會影響學生實驗數據的獲得，如實驗儀器的不精密、實驗材料的不典型以及周圍環境的影響等，都會造成學生獲取的實驗數據不精確。在此數據基礎上的解釋與論證就會偏離預定目標，與建構核心概念背道而馳。
1、改進儀器，避免估值影響數據小學科學中有很多測量是需要學生進行估計的，如量筒測量液體的體積、玻棒式溫度計測量液體的溫度、彈簧測力計測量力的大小等，學生在利用這些儀器進行測量、記錄數據時會有估上估下的誤差值，單獨一個數據或兩個數據對比明顯的情況下，不會受影響。但如果是一組連續的數據且數據變化不大的情況下，估值的上與下就會對數據的分析與解釋造成直接的影響。“熱起來了”一課中，教材安排的是采用玻棒式溫度計測量一本字典的溫度，它只能精確到1攝氏度，每一小格之間的0、1至0、9攝氏度的值是需要學生來估計的，這個值的大小有人為的主觀因素，甚至同一位學生在前后幾次的估值中都有差異，這就使得個別小組在記錄的數據中出現了“裹了衣服后溫度升高了零點幾攝氏度”的情況，這為后面基于數據的解釋與推理帶來了麻煩。溫度能否不用估計就直接顯示出來呢？基于本課核心概念建構的需要，我們對儀器進行了升級，用數字溫度計代替玻棒式溫度計，解決了學生人為估值影響數據的問題，也符合新科技產品走進科學課堂的理念。使用數字溫度計優勢明顯：一是靈敏度提高，節省了溫度變化的等待時間；二是誤差更小，數據更準確；三是溫度不需要估算，消除了人為估值對數據的影響，更便于學生在excel表格中直接輸入與呈現，為后續的論證環節做好了鋪墊。
2、改進材料，防止他因干擾數據受年齡特點的影響，小學生在探究活動中往往對探究材料特別感興趣，領到材料后，經常會不自覺地把弄一些材料，如對材料進行“親密接觸”，而這些材料又對“接觸”比較敏感的話，就會對實驗數據產生干擾。“熱起來了”一課中部分小組在領到溫度計以后不是先記錄起始溫度，而是用手握住了溫度計下端的玻璃泡，致使溫度升高，這時再記錄起始溫度，這樣得到的數據顯然不科學。特別是在測量幾分鐘內的溫度變化過程中，有些同學把溫度計取出來放進去反復操作，致使數據上下波動。這就導致了好多組數據出現溫度升高的現象，也成了這節課上數據難處理的一大癥結。除了在實驗前對學生的操作進行強調以外，可以改進選用的材料。在本課中，可用一瓶接近人體溫度的溫水來模擬身體，代替教材中安排的字典。數字溫度計一開始就插入瓶中，學生領到材料后，主觀上不容易接觸到溫度計敏感的下部。由此，困擾教師的干擾數據問題迎刃而解。
二、借助圖表，直觀呈現數據
在學生獲取實驗數據之后，把數據呈現出來以供解釋與論證尤為重要。常見的方式有三：一是學生根據記錄表讀、報數據；二是小組成員把記錄表在實物投影儀上邊展示邊宣讀；三是各組把數據填寫在教師準備的匯總表中。顯然，第一種方式失去了數據的價值，第二種方式比較常見，但缺乏全班整體數據的橫向比較；第三種方式相對比較理想，但需要教師準備一張大的匯總表，且不利于數據的直觀處理。在數字化時代，我們完全可以利用excel等軟件以數據圖表的形式呈現，同時可以對數據進行直觀處理。
1、借助柱形圖呈現數據整體Excel中有個數據透視圖功能，經過簡單的設置就可以將數據匯總并以我們需要的圖表形式直觀呈現。“熱起來了”一課采用柱形圖的方式直觀形象地呈現全班所有小組的實驗數據，效果比較明顯。數據的輸入、呈現與學生的探究活動同步，在學生用數字溫度計測量溫度的過程中，每獲得一個數據，各組就可以指定一名同學到臺上電腦圖表中輸入數據，實時呈現在大屏幕上。有了全班同學的無形監督，避免了個別同學對數據的任意篡改。同時，學生在測量溫度的間隙也不再無事可干，可通過大屏幕隨時觀察各組同學測得的實時數據，初步進行分析與思考。全班同學實驗完畢，數據也同時輸入完畢，一張全班各組數據的柱形圖便呈現在大家面前。（圖1）此圖充分利用了excel數據處理模塊，直觀形象地呈現了12組學生的實驗數據，使學生面對全班大量的數據不再眼花繚亂，通過圖形與具體數據的結合，有助于學生對數據的觀察與分析、推理與論證。
2、借助折線圖呈現數據趨勢有時候我們并非需要對所有數據進行呈現與對比分析，而是顯現數據變化的趨勢。這時，我們就可以借助折線圖來達成目標。“熱起來了”一課中學生在對數據進行整體分析后發現，衣服不能給身體增加熱量，同時發現：裹了衣服溫度反而還在降低，那衣服還有作用嗎？而這個問題教師有預設，在學生探究活動中事先在其中一個小組增加了一個對比實驗，這時就可以把這個小組的'對比數據以折線圖（圖2）呈現，使學生對裹了衣服和沒裹衣服的溫度變化趨勢一目了然，也使學生對保溫的概念有一個新的認識：保溫并不是能一直保持溫度不降，而是減緩熱量的散失，使溫度降低的速度變慢。
三、利用數據，深入剖析論證
科學獲取數據并借助圖表直觀呈現，其目的是幫助學生建立自己的觀點，用事實說話、用證據解釋，培養實證精神。因此，在交流研討環節，教師要組織學生充分利用數據來說話、來解釋，使研討交流成為學生對話的平臺，成為學生推理論證的契機，在個體到集體的論證中，思維得到發展，概念得以完善與提升。
1、自我分析，個體論證個體論證是本人或本組成員對自己或本組的實驗數據分析與解釋、交流與分享的過程，是學生基于自己的觀點尋求證據進而完善自己觀點的過程，有助于學生從證據上升到解釋，促進思維的發展。“熱起來了”一課中，全班學生在探究活動前就已經借助生活經驗與感受建立了兩種不同的觀點：“衣服能給身體增加熱量”和“衣服不能給身體增加熱量”。但這兩種觀點都建立在學生主觀感受的基礎上，所以都成立，誰也說服不了誰。于是教師應引導學生要用事實來說話、用證據來解釋。“事實”和“證據”就在學生實驗中觀察到的數據里。因此，研討交流的首要任務就是要組織學生開展個體論證，要讓學生觀察圖1中自己小組的數據，對起始溫度、1分鐘后的溫度、2分鐘后的溫度、3分鐘后的溫度等幾個數據作縱向的觀察與分析，用數據來佐證自己的觀點。在觀察分析中，有些小組發現自己數據中的四個溫度沒有一個上升，說明衣服不能給身體增加熱量，與當初的觀點一致；而起初持不同觀點的小組也發現自己的四個數據沒有上升，與當初的觀點不一致，從而產生了認知沖突。在這里，是堅持自己原先的觀點，還是尊重事實，尊重數據，體現了科學態度與精神的滲透與培養。
2、全班互動，集體論證在個體論證的基礎上，教師組織學生開展集體論證，讓全班同學對其他小組的數據進行比較分析、質疑批駁或解釋評價，通過不同觀點的相互“交鋒”，產生思維碰撞，在實現從個體表征到集體建構的過程中理解科學概念和科學本質。“熱起來了”一課，教師一方面要求學生對自己的數據進行分析論證，另一方面則要求他們對其他小組的實驗數據進行觀察。這時，有些同學就會關注一些特殊的數據，并提出自己的分析、質疑與推理。在此基礎上，教師還應引導學生從全班的角度觀察數據，從上升、下降或者基本一致幾個方面分析數據。學生很快發現，圖1中沒有一個小組的溫度上升，說明了衣服不能增加熱量。同時還發現絕大部分小組數據有下降的現象，這在學生的意料之外，更促使學生去進一步分析原因，去聯想生活實際來思考。在相互的交流論證中，知道了溫水在不斷地向外界散發熱量，而衣服只是起到了保溫的作用，使溫度下降的速度減慢。這樣，學生的匯報交流就不再是數據的簡單呈現與結果的主觀臆斷，而是一個不斷對話、交流的理性過程，更注重概念建構與思維發展的有效融合。綜上所述，引導學生基于數據的分析與解釋，能有效解決匯報交流單純呈現數據的問題，能幫助學生改變為記錄而記錄、為匯報而匯報的現狀，慢慢引領學生對數據的尊重、對數據的利用，以及運用數據來推理與論證的能力，更好地促進學生思維的發展。
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