如何处理学生探究活动后的数据

浙江诸暨荣怀学校小学部（311800） 赵伟秀

新课程标准指出：“科学学习要以探究为核心。”而科学探究的分目标中有一条：“能在已有知识、经验和现有信息的基础上，通过简单的思维加工，作出自己的解释或结论。”引导学生对实验数据进行分析进而得出结论，是我们在科学探究活动中常用的方式。可是，在平时的课堂教学中，大多数教师对待实验数据的矛盾处时，或视而不见，或一笔带过，不能进行科学的、有效的分析与指导。因此，笔者就数据处理的现状及处理的策略方面提出自己的一些看法和做法。

现象一：这是一张研究“纸的形状与抗弯曲能力”实验数据汇总单，我们来看看汇总后师生之间的交流。

形状小组 一LW口UO 1 0 3 6 2 0 36 37 3 0 5 13 49 4 0 3 5 31 45 5 0 6 5 39 6 0 20 5 35 7 0 2 39 14 8 0 4 3

师：你们有什么发现？

生1：“一”型最弱，“W”型最强。

生2：改变形状后的纸的抗弯曲能力也会改变。

生3：不同形状的纸可以承受不同的力。

师：以上数据可以看出，改变了材料的形状，它的抗弯曲能力也会改变。不同的形状，它的抗弯曲能力不同。

反思：这位教师把每个小组的实验数据统计在一张表格中，“轻而易举”地得出了结论：“一”型纸的抗弯曲能力最弱；改变了物体的形状，它的抗弯曲能力也会改变。这正是这堂课要得出的科学概念，表面看起来，课堂任务完成了，教学目标达成了，所以教师对个别数据视而不见：同样是“W”型纸，为什么有的小组能放20个垫圈，有的小组却只能放2个？同样是“口”型纸，为什么有的小组可以放36个垫圈，有的小组却只能放3个？小组间有这么大的差异，而这位教师竟能视而不见。

现象二：一位教师在执教“我们的小缆车”时，汇报用最少的垫圈让小车动起来的实验记录后的交流如下。

小 组 垫圈数1 2 2 2 3 2 4 2 5 3 6 2 7 5→4

师：你们是怎么测得最少的垫圈个数的？

生：先放一个，再放一个。

师：第7小组的同学们，你们本来写的是5个，后来怎么变成了4个了？

生：我们一开始放了5个，小车能动起来，我们以为是5个，后来减少了一个试试，发现小车也能动起来，所以就写了4个。

师：那么3个行不行？

生：不行。

师：第5小组写的是3个，你们是怎么做的？

生：放两个垫圈的车动了一下，然后不动了，又加了一个。

师：对，所以说要有一定的重力，小车才能动起来。

反思：从5个垫圈到4个垫圈，虽然只相差了一个垫圈，但这位教师没有视而不见，而是认真询问学生改变数字的原因，大部分小组测得的垫圈数是2个，有一个小组是3个，教师也没有视而不见，而是问问他们是怎么做的。影响小车动起来的因素是很多的，如组与组之间桌子的光滑程度，因此垫圈的个数不同也是很正常的。但正是这位教师注意了这些我们看起来很平常的数据差异，并追寻了原因，使得学生的探究能力得到进一步的提升。

两位教师对实验数据矛盾处不同的处理方式，让我想起了杭州的李家绪老师在设计“比较水的多少”时曾说过的一句话：“教学目标的不同，是因为教师对教材的不同理解以及对学生发展定位的不同而引起的。”设置了不同的教学目标，就势必在教学活动的安排上有所不同，不同的教学活动会产生不一样的教学效果，不一样的教学效果就可能影响学生向不同的方向发展。所以，我想两位教师之所以对数据的处理方式截然不同，也是因为教师对实验数据的期望不同，而不同的教学期望折射出来的是教师本身的教学理念不同。分析我们的探究活动和实验数据，从得出的结论来看，教师的教学期望一般分成以下两大类。

类型记录数据的目的教师的期望典型的案例学生记录的数据是否影响结论的得出教师的处理方式第一类得出结论每组或每次的数据一样1．摆的次数跟摆锤重量的关系2．测量衣服外面跟衣服里面的温度数据不同，尤其是同一个组几次测量数据不同影响认真处理，从多角度、多层面去寻求原因第二类得出结论无所谓，不同组得出的数据总会有所不同1．纸的形状与抗弯曲能力2．不同坡度的斜面的省力情况数据也不同不影响一笔带过、视而不见

很明显，当教师的期望与学生的实践数据有出入时，教师就会去重视这些数据，从多角度去分析原因，而当数据的出入与得出结论无关时，教师就会一笔带过或视而不见。那么在实际的教学中，我们应该怎样来面对、处理数据呢？笔者认为要从以下几点做起。

一、树立正确的理念——数据不能只为“结论”服务

虽然说很多科学结论的获得要靠数据，数据是强有力的证据，可数据不能只为结论服务，如上面提到的现象一，通过对每个组横向数字的比较，是可以“轻而易举”地获得结论，但是我们再仔细看看组与组之间的数据：同样是“W”型纸，有点小组只放了2个垫圈，而有的小组放了13个、20个；同样是“口”型纸，有的小组放了3个垫圈，有的小组却放了36个。为什么小组之间会有那么大的差距呢？教师不妨让学生自己来讨论一些可能的原因，然后再对原因进行验证。实际上，我也上过这一课，自己也做过这个实验。“口”型纸稳定性差，当垫圈放上去后，很容易往左或右倾斜，但不是真正意义上的承受不了，而学生的标准是只要纸到地面上了，就认为承受不住了。对于“O”型纸也是，因为它本身自己要滚动，垫圈很难固定在上面，操作起来就更难。这些都会影响到实验的数据，但有些教师却因为得出了结论，就对特别数据视而不见，这样的处理方式怎谈科学？得出的结论又怎能科学？因此，我们必须要正视特殊数据，引导学生从多方面、多角度去寻找原因。

二、刨根究底——多方面寻找原因

小组与小组之间的实验数据有差距，原因是多方面的，我们不妨从以下几个方面来寻找原因。

1．审视实验器材的合理性和科学性

实验器材是否合理、科学，是实验成败的关键。实验器材本身不科学，得出的结论怎么会科学呢？例如，在探究“磁铁的性质”这一课时，悬挂的小磁针转了几圈停下来后，总是N极朝南，S极朝北，这与实际结论完全相反。究其原因，是小磁针长时间跟大磁铁放在一起，被磁化了，N极已不再是N极了。因此，在实验结果发生错误时，首先应该检查一下实验器材，如电池是否有电；小电珠、电线是否完好；等等。

2．审视实验操作的科学性

（1）相关变量的控制。五、六年级有很多探究实验都必须确定在一个变量的前提下进行，否则得出的结论肯定是不科学的。例如，在探究“摆的次数跟摆锤的关系”时，就要严格控制摆绳的长度和摆的角度，否则得出的数据肯定不同。再如，在探究“摩擦力与运动物体重量的关系”时，也要保证在同一个接触面上进行，不然接触面的光滑程度不同，就会大大影响实验的数据。

（2）实验顺序的控制。实验的顺序也是不容忽视的，先做什么，再做什么或者先放什么，再放什么，有些实验都有讲究。顺序错了，有些现象就难以观察到，甚至会出现完全不同的现象，例如，在探究“水和酒精的混合”实验中，先倒酒精再倒水和先倒水再倒酒精，观察到的现象完全不同：前者是溶解在一起，而后者是分层的。

当然，除了以上几点之外，实验的次数、环境的影响都可以影响实验的精确性。学生受到年龄、知识水平、经验的限制，误差不仅存在而且肯定不小。再者，实验室有没有风、湿度大不大、温度高不高等也会影响实验，而不同的人因为操作手势的不同，细小的问题也会影响实验的精确性。即使是成年人，一次测量恐怕也很难测得十分准确。因此，必须让学生重复做实验来减少误差。

3．审视数据处理的科学性

不管在实验过程中怎样谨小慎微，是实验就肯定有误差，所以最后的实验数据要保持完全的一致是不可能的，也是不现实的。那么，对于这种无法避免的数据上的不一致，我们又怎么处理呢？

（1）同一组多次实验，求平均值。当数据差异不是很大时，求平均值是一种很好的处理方式，但必须注意的是，最好是同一组多次实验后，再求平均值，而不是组与组之间求平均值。我们来看看下面的两个表格。

探究“摆的次数与摆角的关系”的实验数据

探究“心跳数与脉搏数的关系时”的实验数据

很明显，这两个表格都是用平均值来说明问题，前一个表格是每个组在多次实验后得到的平均值，而后一个表格是组与组之间的平均值，虽然最后从实验结果来看，两个表格似乎都能够得出科学的结论，但再仔细看看“心跳数与脉搏数的关系”的实验数据，第1组和第4组的心跳数和脉搏数相差这么多。面对差异较大的实验数据，难道我们能视而不见，仅因为最后的平均值相同而得出心跳数和脉搏数相同的结论？科学性何在？这样的数据又有什么意义？学生能心服口服吗？还不如教师直接告诉学生心跳数与脉搏数的关系。因此，求平均值最好是同一组在多次实验中进行。

（2）让学生正视误差，承认误差，并学会分析误差、解释误差。如果学生在多次实验取平均值后，还会出现数据不统一的现象，这也没关系，我们应让学生知道：即使我们想得很周到，实验过程也很谨慎，但还会有误差。有实验就会有误差，科学家也是如此，他们在探究时，也不是通过一次、两次实验就能得出结论的，他们做了几百次、上万次实验，经过几年、几十年的努力才找到规律或获取结果。我们要做的就是如何缩小误差、分析误差。例如，在探究“摆的次数与摆锤的关系”时，通过三次实验，得到了以下数据。

摆锤重量 第一次 第二次 第三次 平 均原来重量 14 14 15 14．33两倍重量 13 13 14 13．33三倍重量 14 14 14 14

我们可以看到，在三次实验求平均值后，得到的实验数据还是不一样的。那么是不是就不能得出结论了呢？非也！教师要引导学生分析数据、处理数据：“仔细观察数据，对横向数据进行比较，你有什么发现？对纵向数据进行比较，你又有什么发现？哪几次的数据是一样的？数据与数据之间差别大吗？如果再继续做实验的话，你估计会得到怎样的数据？”这样引导学生思考、讨论、各抒己见，可让学生正视误差，逐渐增强学生分析数据、处理数据的能力。

章鼎儿老师在“小学科学课堂实施问题”讲座中指出：“活动后是场重头戏。”也就是说，要对信息进行对比、甄别、整理、加工，因为分析和处理数据远远比得出一个结论来得重要。教师要在数据处理中，培养学生实事求是的精神、严谨的科学态度、分析数据的能力和思维能力。