探究活動中學(xué)生數(shù)據(jù)意識培養(yǎng)的策略研究

1、探究活動中學(xué)生數(shù)據(jù)意識培養(yǎng)的策略研究【摘要】近幾次的教研活動中，發(fā)現(xiàn)科學(xué)課堂慢慢回歸了理性，在學(xué)生主體性極大發(fā)揮的同時，也發(fā)揮教師主導(dǎo)地位的作用。學(xué)生在實驗中享受科學(xué)的樂趣，令人欣喜。可是有好大部分學(xué)生把實驗當(dāng)作游戲，在做實驗時，把仔細(xì)地觀察，負(fù)責(zé)地控制實驗中的變量，實事求是地獲取實驗數(shù)據(jù)忘在了腦后，不會采集數(shù)據(jù)，不會分析數(shù)據(jù)，不會用數(shù)據(jù)說話本文想通過對探究活動中各個環(huán)節(jié)對學(xué)生進(jìn)行數(shù)據(jù)意識培養(yǎng)的闡述說明數(shù)據(jù)意識在探究活動中的重要性，引起教師對數(shù)據(jù)的重視，自覺提高對學(xué)生進(jìn)行數(shù)據(jù)意識的培養(yǎng)，使學(xué)生懂得采集數(shù)據(jù)，學(xué)會記錄數(shù)據(jù)，用數(shù)據(jù)說話，提高探究活動的效率。【關(guān)鍵詞】數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)意識 科學(xué)探究 有效性

2、數(shù)據(jù)指的是學(xué)生在探究活動中所得到的相關(guān)真實數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)意識是指學(xué)生搜集數(shù)據(jù)、整理數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、用數(shù)據(jù)說理時表現(xiàn)出來的心理傾向?？茖W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)總目標(biāo)中，關(guān)于“科學(xué)探究”的簡短的26個條款式目標(biāo)描述中，就有多個目標(biāo)直接指向數(shù)據(jù)：體驗科學(xué)探究中證據(jù)、邏輯推理及運(yùn)用想象建立假設(shè)和理解的重要性；能利用簡單表格、圖形、統(tǒng)計等方法整理有關(guān)資料；能嘗試用不同的方式分析和解讀數(shù)據(jù)，對現(xiàn)象作合理的解釋。小學(xué)科學(xué)活動中培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)意識也應(yīng)擺在一個非常重要的位置。筆者發(fā)現(xiàn)當(dāng)下的探究活動慢慢回歸了理性，在學(xué)生主體性極大發(fā)揮的同時，也發(fā)揮教師主導(dǎo)地位的作用，但也不乏有擔(dān)憂之處。一探究活動中有關(guān)數(shù)據(jù)方面存在的問題（一）不良

3、的意識，造成有效數(shù)據(jù)丟失。在活動中，學(xué)生只顧著實驗的操作帶給他們的樂趣。當(dāng)要填寫實驗表格時，發(fā)現(xiàn)該做的都沒有做。為完成老師的任務(wù)，就隨便填寫應(yīng)付了事。不理解科學(xué)探究活動中數(shù)據(jù)收集的重要性。還由于受到自身認(rèn)知水平的限制，學(xué)生獲取充當(dāng)證據(jù)的數(shù)據(jù)的需求也變得更加明確，往往朝著“所需數(shù)據(jù)”的方向搜集，我們常見到這樣的場面：“老師，我們的實驗數(shù)據(jù)跟猜測的差不多”、“我們這一組的實驗數(shù)據(jù)和猜測的一樣”。這種現(xiàn)象的背后有很多值得思考。（二）不良的態(tài)度，造成實驗數(shù)據(jù)失真。學(xué)生為了使自己的數(shù)據(jù)有效，為了能得到教師的肯定，就努力猜測教師的意圖去填寫實驗數(shù)據(jù)，盲目從眾，而不是花時間去分析自己的結(jié)果是否真實，從而放棄

4、真實的實驗結(jié)果。（三）不良的實驗記錄習(xí)慣，造成實驗數(shù)據(jù)偏差。學(xué)生在活動的過程中由于不能及時準(zhǔn)確地記錄實驗數(shù)據(jù)；不能及時地整理記錄的實驗數(shù)據(jù)；忘記記錄這些不良的記錄習(xí)慣，使學(xué)生的實驗數(shù)據(jù)記錄不完整，收集的數(shù)據(jù)不全面，記錄的實驗數(shù)據(jù)誤差偏大。（四）不良的指導(dǎo)，造成實驗數(shù)據(jù)不真實。 課堂活動中由于教師的原因課堂中往往會出現(xiàn)這樣那樣的意外，使學(xué)生在獲取實證的過程中，更多的主觀心理因素主宰了他們的行為，導(dǎo)致他們并未很好的結(jié)合實驗現(xiàn)象進(jìn)行實驗數(shù)據(jù)的取舍和分析，造成實驗數(shù)據(jù)的不真實?；谏鲜龅膯栴}我們發(fā)現(xiàn)，探究活動中數(shù)據(jù)一系列的問題制約著活動的有效性，數(shù)據(jù)意識的培養(yǎng)，數(shù)據(jù)能力的提高在探究活動中顯得尤為重要。

5、二教科版小學(xué)科學(xué)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計篇目的分析教材課題名稱數(shù)據(jù)內(nèi)容數(shù)據(jù)性質(zhì)需要掌握程度圖表運(yùn)用三上蝸牛測爬行速度無規(guī)律數(shù)據(jù)師生共同測出較準(zhǔn)確數(shù)據(jù)無比較水多少測水量單一數(shù)據(jù)初步學(xué)會用量筒測水量無三下植物的生長變化鳳仙花的高度變化連續(xù)有規(guī)律數(shù)據(jù)學(xué)生能測出鳳仙花生長期的高度可畫曲線圖動物的生命周期蠶的身長變化連續(xù)有規(guī)律數(shù)據(jù)學(xué)生能測出蠶的生長期的長度可畫曲線圖溫度和水的變化測量物體的溫度單一無規(guī)律的數(shù)據(jù)學(xué)生能測出水溫和室溫?zé)o磁鐵有磁性磁鐵不同位置吸引回形針的數(shù)據(jù)有規(guī)律數(shù)據(jù)學(xué)生能較準(zhǔn)確地測出磁鐵不同位置磁性強(qiáng)弱無四上一杯水能溶解多少食鹽測量食鹽的溶解數(shù)量單一數(shù)據(jù)學(xué)生能較準(zhǔn)確地測出50/100毫升水中食鹽的溶解數(shù)

6、量無溫度與氣溫一天內(nèi)氣溫變化的數(shù)據(jù)連續(xù)數(shù)據(jù)學(xué)生能測出一天中有代表性幾個氣溫數(shù)據(jù)氣溫變化折線圖跳動起來會怎樣心跳呼吸統(tǒng)計單一的有規(guī)律數(shù)據(jù)學(xué)生能測出較準(zhǔn)確數(shù)據(jù)無四下油菜花開了各部分?jǐn)?shù)據(jù)統(tǒng)計單組數(shù)據(jù)解剖花瓣統(tǒng)計表花、果實和種子油菜種子數(shù)量統(tǒng)計有規(guī)律數(shù)據(jù)統(tǒng)計大概有多少種子畫統(tǒng)計表和統(tǒng)計圖把種子散播到遠(yuǎn)處栗子滾動距離統(tǒng)計有規(guī)律數(shù)據(jù)測量栗子掉下后的距離畫統(tǒng)計表和統(tǒng)計圖五上種子發(fā)芽實驗種子發(fā)芽時間統(tǒng)計對比數(shù)據(jù)測量種子發(fā)芽各階段所需要的時間統(tǒng)計表陽光下的影子測量一天中物體影響長度變化有規(guī)律數(shù)據(jù)測量竿子的影子隨太陽高度的變化統(tǒng)計表陽光下的物體測量不同顏色物體在光照下的溫度變化對比連續(xù)數(shù)據(jù)學(xué)生能測量黑色紙筒和白色

7、紙筒的溫度變化折線統(tǒng)計圖光與熱向陽處和背陰處的溫度測量對比數(shù)據(jù)測量不同地方的氣溫條形統(tǒng)計圖評價我們的太陽能熱水器太陽能熱水器效能檢測數(shù)據(jù)連續(xù)數(shù)據(jù)測量熱水器的水溫變化折線統(tǒng)計圖我們的小纜車測拉力與小車的速度關(guān)系對比數(shù)據(jù)測量不同拉力下的小車速度折線統(tǒng)計圖用橡皮筋作動力測橡筋動力與小車行駛距離的關(guān)系對比數(shù)據(jù)學(xué)生測出相關(guān)數(shù)據(jù)折線統(tǒng)計圖/統(tǒng)計表測量力的大小測載重量與小車速度的關(guān)系對比數(shù)據(jù)學(xué)生測出相關(guān)數(shù)據(jù)折線統(tǒng)計圖/統(tǒng)計表教材課題名稱數(shù)據(jù)內(nèi)容數(shù)據(jù)性質(zhì)需要掌握程度圖表運(yùn)用五上運(yùn)動與摩擦力測小車重量與摩擦力大小的關(guān)系對比數(shù)據(jù)學(xué)生測出相關(guān)數(shù)據(jù)折線統(tǒng)計圖/統(tǒng)計表運(yùn)動與設(shè)計測改變小車的條件后所用時間對比數(shù)據(jù)學(xué)生測出

8、相關(guān)數(shù)據(jù)折線統(tǒng)計圖/統(tǒng)計表五下用水測量時間單位時間的水流量對比數(shù)據(jù)學(xué)生測出相關(guān)數(shù)據(jù)無擺的研究測量不同條件下擺的快慢對比數(shù)據(jù)學(xué)生能改變擺長、擺幅、擺錘測擺的快慢統(tǒng)計表做一個鐘擺測一分鐘擺的次數(shù)單一數(shù)據(jù)做一分鐘擺30次的擺無六上杠桿的科學(xué)測杠桿平衡時的鉤碼數(shù)量對比數(shù)據(jù)找出杠桿平衡時力臂與鉤碼數(shù)量之間的關(guān)系統(tǒng)計表斜面的作用測不同斜面的用力大小對比數(shù)據(jù)測出在不同角度下拉重物的力量統(tǒng)計表/統(tǒng)計圖抵抗彎曲測紙張厚度與承受能力之間的關(guān)系對比數(shù)據(jù)能測出在無關(guān)變量較好控制的情況下不同厚度紙張的承受力統(tǒng)計表/統(tǒng)計圖形狀與抗彎曲能力測改變紙的形狀后它的承受力對比數(shù)據(jù)測出在無關(guān)變量較好控制的情況下不同形狀紙張的承受力

9、統(tǒng)計表拱形的力量測試不同形狀的拱形的承受力對比數(shù)據(jù)測出拱形的承受力統(tǒng)計表六下一天的垃圾測量家庭一天的垃圾數(shù)量單組數(shù)據(jù)測出分類垃圾的重量統(tǒng)計表分類和回收利用回收物品的分類數(shù)量單組數(shù)據(jù)測出分類垃圾的數(shù)量統(tǒng)計表三探究活動中學(xué)生數(shù)據(jù)意識培養(yǎng)的策略數(shù)據(jù)分析整理實驗操作計劃制定提出問題猜想假設(shè)交流分享（一）提出問題，猜想假設(shè)，激發(fā)用數(shù)據(jù)說話的欲望片段一抵抗彎曲：師：今天老師給大家?guī)砹藥讟訉W(xué)具。想知道它們是什么嗎？（先出示支架）。看看還有什么？（出示紙條），你能用它們搭一座橋嗎？（請一位學(xué)生操作）師：現(xiàn)在老師這里還有許多墊圈（出示墊圈多個），老師想把這些墊圈放在紙橋的中間，你們猜猜這個紙橋能承受幾個墊圈而

10、不塌下？ 生：2個 生：3個 生：4個 師：到底能承受幾個？我們來試一試！放一個？紙橋有什么變化？生：彎曲了。 師：再放一個，紙橋怎樣了？ 生：更彎曲了。 師：再放一個？ 師：紙橋塌了。 師：這座紙橋能承受幾個墊圈呢？ 生：3個。 師：有不同意見嗎？ 生：2個。 師：到底是3個還是2個？為什么？ 生：2個，因為放3個就塌了，所以只能承受2個墊圈。 師：這張紙橋只能承受2個墊圈，說明這座紙橋的抗彎曲能力怎樣？生：差。 師：我們能不能提高紙橋的抗彎曲能力呢？ 這節(jié)課我們就共同來研究怎樣提高紙橋抵抗彎曲的能力。上述的片段中，教師根據(jù)教材的特點，讓學(xué)生在預(yù)測中用數(shù)據(jù)說話，使學(xué)生懂得用數(shù)據(jù)說明問題，表達(dá)

11、自己的見解。同時又為學(xué)生怎樣使用數(shù)據(jù)說明問題提供了一個典范。我們知道，預(yù)測在探究活動中具有十分重要的作用，先前的預(yù)測會給后續(xù)的活動指明探究的方向。一般地，預(yù)測是在足夠的證據(jù)和邏輯的基礎(chǔ)上提出來的，這些證據(jù)有的來源于已有的知識或經(jīng)歷，有的是通過自己的觀察直接獲取的。懂得怎樣搜集證據(jù)及如何最有效地使用證據(jù)是很重要的。片段一中，教師的引導(dǎo)起到了拋磚引玉的作用，讓學(xué)生體會到數(shù)據(jù)的重要性，也激發(fā)起學(xué)生通過實驗找到新的事實證據(jù)，說明問題。（二）計劃制定，作好采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備片段二抵抗彎曲：師：那么就請各小組設(shè)計一個你們的研究方案。 （學(xué)生研討方案） 師：哪組同學(xué)能說一說你們小組的研究方案。 生：在不同寬度的

12、紙條上放墊圈，看看分別承受墊圈的數(shù)量。 師：在他們的研究方案中我們應(yīng)注意哪些條件是變化的，哪些條件是不變的？ 生：材質(zhì)相同、長度相同。 生：架空距離相同 生：厚度相同。 生：墊圈的重量相同。 師；彎曲到什么程度合適？ 生：支架底部。 師：也就是彎曲程度相同。 師：墊圈放什么位置合適？怎么放？ 怎么記錄墊圈的個數(shù)？生：墊圈放在中間、一個一個輕放。以紙條剛碰到桌面為準(zhǔn)，最后一個不算。 師：改變的條件是什么？ 怎么改變效果更明顯？生：寬度。 對比試驗應(yīng)該成倍地增加。師：老師給大家準(zhǔn)備了1倍寬、2倍寬、4倍寬紙條來做實驗。 在做實驗時，我們還應(yīng)注意要先預(yù)測再實測，在實驗中還要填寫好你們的實驗報告單。

13、（學(xué)生操作） 制訂計劃是不可缺少的重要環(huán)節(jié)，有沒有數(shù)據(jù)的意識，數(shù)據(jù)收集是否準(zhǔn)確、充分、必要，都必須經(jīng)過事前的周密計劃來實現(xiàn)。此過程同時也是學(xué)生腦力碰撞、思維火花閃現(xiàn)最重要環(huán)節(jié)。通常是讓學(xué)生先小組討論，然后集體交流，形成一個比較完善的方案，再進(jìn)行實踐檢驗。當(dāng)然，只要學(xué)生的方案可行，并不強(qiáng)調(diào)所有學(xué)生都按一種方法研究。學(xué)生的研究方法可以多樣，學(xué)生的研究內(nèi)容也可以分解。（三）實驗操作，學(xué)會記錄有效數(shù)據(jù)片段三擺的研究：學(xué)生動手做擺。動手讓擺擺動起來。（明確擺動方法。）師：你們小組的擺每分鐘擺動多少次呢？為了得到比較準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，我們最少得測量幾次呢？生1：3次。生2：3次。師：保證你們組的擺不變，測量三次

14、，如實記錄結(jié)果。組長先分工，然后實驗。（學(xué)生小組分工，然后進(jìn)行實驗。）師：你們組的擺，每分鐘擺動多少次？生1：59、60、59；生2：47、47、47；生3：51、50、48；師：同學(xué)們，你們的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確嗎？試驗過程中，有沒有不當(dāng)?shù)牡胤剑浚▽嶒灁?shù)據(jù)出現(xiàn)較大誤差，引導(dǎo)學(xué)生分析原因。）生1：我們組的擺撞到鐵架臺上了。生2：我們組的擺好像越來越慢。師：你能想想這是什么原因造成的嗎？生：摩擦吧。師：很好，可是摩擦不可避免。還有嗎？生3：我們組的擺，說“開始”時，手沒松開。師：這樣吧，讓我們盡量避免這些問題，再重新做兩次，ok?學(xué)生重新做實驗，收集數(shù)據(jù)。師：這回說說你們的實驗結(jié)果。生1：47、47、47、

15、48、47；生2：52、53、52、53、52生3：61、61、61、61、61實驗過程中的數(shù)據(jù)記錄，最能體現(xiàn)學(xué)生對數(shù)據(jù)的敏感性。數(shù)據(jù)收集的過程是核心所在，也是培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)意識的核心環(huán)節(jié)。教師引領(lǐng)學(xué)生對擺的一分鐘擺動次數(shù)采集的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行“多次研究”，以期得到可靠的且具有一定可信度的數(shù)據(jù)，學(xué)生學(xué)會區(qū)別不同的數(shù)據(jù)，能夠抓有效的數(shù)據(jù)為自己所用。有時數(shù)據(jù)不可靠，有時可能不真實，會多次進(jìn)行實驗，甄別數(shù)據(jù)，培養(yǎng)學(xué)生對數(shù)據(jù)的有效意識，能挖掘?qū)W生思維的深度，讓學(xué)生更加辯證、客觀地看待問題。同時也要教給學(xué)生記錄的方法，使學(xué)生學(xué)會記錄實驗數(shù)據(jù)。實驗很多時候是用證據(jù)說話的，教師要培養(yǎng)學(xué)生勤于動手的記錄習(xí)慣，使學(xué)生

16、學(xué)會記錄實驗數(shù)據(jù)，使原本無序、雜亂的數(shù)據(jù)，變得有序，便于學(xué)生發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律。學(xué)生可以采用表格、畫圖等方式及時、準(zhǔn)確地記錄實驗數(shù)據(jù)。實驗數(shù)據(jù)應(yīng)按要求記在實驗記錄本或?qū)嶒瀳蟾姹旧?，要養(yǎng)成實事求是、認(rèn)真負(fù)責(zé)的科學(xué)態(tài)度，切忌夾雜主觀因素，決不能隨意拼湊和偽造數(shù)據(jù)。（四）分析整理，做好用數(shù)據(jù)說話的準(zhǔn)備用水測量時間記錄表：（表一）第三組記錄表推測實測積聚20毫升水需要的時間2012積聚40毫升水需要的時間4028積聚60毫升水需要的時間6046（表二）第三組分析表第一個20亳升水，花了12秒。第二個20亳升水，花了（28-12=）16秒。第三個20毫升水，花了（46-28=）18秒。（表三）數(shù)據(jù)匯總組號1

17、2345678910第一個20亳升水所需時間10121113121112101411第一個20亳升水所需時間17161314161315121616第一個20亳升水所需時間20181515181820162020實驗中的數(shù)據(jù)就像一顆顆珍珠，只有整理成項鏈，才能發(fā)揮其應(yīng)有的作用。小學(xué)生受年齡影響，往往關(guān)注事物的局部特點而非整體現(xiàn)象，關(guān)注的是個別的數(shù)字而非一組有內(nèi)涵的數(shù)據(jù)。因此，要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會整理、分析數(shù)據(jù)，充分挖掘數(shù)據(jù)背后隱藏的規(guī)律，發(fā)揮數(shù)據(jù)應(yīng)有的作用，為對現(xiàn)象作出客觀的解釋做好充分的準(zhǔn)備。表一就是該活動后其中一個組的數(shù)據(jù)記錄。從這組數(shù)據(jù)中很難看出其中蘊(yùn)含的科學(xué)規(guī)律，于是我就指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)方法

18、進(jìn)行換算，表二是該小組換算出來的數(shù)據(jù)記錄反映出水滴下來時不同時間段的速度是否一樣？在這個組的示范下，其他組也經(jīng)歷了對數(shù)據(jù)的分析處理過程，表三就是各組匯總后的數(shù)據(jù)。通過分析，學(xué)生初步明白了水不是以固定的速度往下滴的，水流的速度先快后慢。在這三個表中，我們可以清楚地看到：一個單一的數(shù)據(jù)是證據(jù)，它能證明事物在一點上變化的結(jié)果，但不能代表其它；一組數(shù)據(jù)是證據(jù)，它能證明事物在一個變化周期里的結(jié)果，不能代表普遍現(xiàn)象；多組重復(fù)實驗的數(shù)據(jù)是證據(jù)，能證明事物在一定條件下，具有相同的變化結(jié)果，具有普遍性。在科學(xué)探究活動中利用各種方法得到的大量數(shù)據(jù)，還需要通過整理和分析，才能發(fā)現(xiàn)彼此之間的聯(lián)系，發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律，有時

19、數(shù)據(jù)可能不可靠，還需要不斷的進(jìn)行重復(fù)研究，以期得到可靠的、具有一定信度的數(shù)據(jù)，不斷提升數(shù)據(jù)的價值。（五）交流分享，用好數(shù)據(jù)證明觀點片段四增強(qiáng)抗彎曲能力：小組1：我們小組第1種形狀預(yù)測7個，實測8個，第2種形狀預(yù)測3個，實測4個。發(fā)現(xiàn)形狀改變后抗彎曲能力真的變強(qiáng)了，說明改變形狀能增強(qiáng)抗彎曲能力。小組2：第1種形狀預(yù)測5個，實測5個，第2種形狀預(yù)測9個，實測11個。與沒有折的紙進(jìn)行比較，抗彎曲能力增強(qiáng)了，說明改變形狀可以增強(qiáng)抗彎曲能力。師：實驗說明我們剛才的猜測是正確的，改變形狀可以增強(qiáng)抗彎曲能力。師：讓我們再次觀察那些增強(qiáng)了抗彎曲能力的各種形狀，又有什么發(fā)現(xiàn)？生：每種形狀抗彎曲能力是不一樣的。生：同樣是波浪形，它的抗彎曲能力也不一樣。師：為什么都是波浪形，它們抗彎曲能力不一樣呢？生：是波浪形折得厚度不一樣。生：我發(fā)現(xiàn)