小學科學實驗資料的呈現與論證論文
小學科學實驗資料的呈現與論證論文
學生觀察實驗後的討論交流環節，是他們運用探究獲得的現象或資料進行分析解釋、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、資料，並沒有對資料進行剖析，組與組之間沒有互動交流，沒有集體的相互論證，對個別小組的特殊資料亦以“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，最後以教師的小結作為結論而結束。其帶來的不良後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資料的現象；二是缺乏分析與解釋使學生難以在資料與結論之間建立關聯，使概念真正內化於心；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”一課為例就資料的獲取、呈現與論證談談自己的一些認識。
一、改進器材，科學獲取資料
在學生的探究活動中，有許多因素會影響學生實驗資料的獲得，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資料不精確。在此資料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，避免估值影響資料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、記錄資料時會有估上估下的誤差值，單獨一個數據或兩個資料對比明顯的情況下，不會受影響。但如果是一組連續的資料且資料變化不大的情況下，估值的上與下就會對資料的分析與解釋造成直接的影響。“熱起來了”一課中，教材安排的是採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後幾次的估值中都有差異，這就使得個別小組在記錄的資料中出現了“裹了衣服後溫度升高了零點幾攝氏度”的情況，這為後面基於資料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？基於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資料的問題，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，資料更準確；三是溫度不需要估算，消除了人為估值對資料的.影響，更便於學生在excel表格中直接輸入與呈現，為後續的論證環節做好了鋪墊。
2、改進材料，防止他因干擾資料受年齡特點的影響，小學生在探究活動中往往對探究材料特別感興趣，領到材料後，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，就會對實驗資料產生干擾。“熱起來了”一課中部分小組在領到溫度計以後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，這樣得到的資料顯然不科學。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覆操作，致使資料上下波動。這就導致了好多組資料出現溫度升高的現象，也成了這節課上資料難處理的一大症結。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，學生領到材料後，主觀上不容易接觸到溫度計敏感的下部。由此，困擾教師的干擾資料問題迎刃而解。
二、藉助圖表，直觀呈現資料
在學生獲取實驗資料之後，把資料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、報資料；二是小組成員把記錄表在實物投影儀上邊展示邊宣讀；三是各組把資料填寫在教師準備的彙總表中。顯然，第一種方式失去了資料的價值，第二種方式比較常見，但缺乏全班整體資料的橫向比較；第三種方式相對比較理想，但需要教師準備一張大的彙總表，且不利於資料的直觀處理。在數字化時代，我們完全可以利用excel等軟體以資料圖表的形式呈現，同時可以對資料進行直觀處理。
1、藉助柱形圖呈現資料整體Excel中有個資料透檢視功能，經過簡單的設定就可以將資料彙總並以我們需要的圖表形式直觀呈現。“熱起來了”一課採用柱形圖的方式直觀形象地呈現全班所有小組的實驗資料，效果比較明顯。資料的輸入、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資料，實時呈現在大螢幕上。有了全班同學的無形監督，避免了個別同學對資料的任意篡改。同時，學生在測量溫度的間隙也不再無事可幹，可透過大螢幕隨時觀察各組同學測得的實時資料，初步進行分析與思考。全班同學實驗完畢，資料也同時輸入完畢，一張全班各組資料的柱形圖便呈現在大家面前。（圖1）此圖充分利用了excel資料處理模組，直觀形象地呈現了12組學生的實驗資料，使學生面對全班大量的資料不再眼花繚亂，透過圖形與具體資料的結合，有助於學生對資料的觀察與分析、推理與論證。
2、藉助折線圖呈現資料趨勢有時候我們並非需要對所有資料進行呈現與對比分析，而是顯現資料變化的趨勢。這時，我們就可以藉助折線圖來達成目標。“熱起來了”一課中學生在對資料進行整體分析後發現，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資料以折線圖（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瞭然，也使學生對保溫的概念有一個新的認識：保溫並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、利用資料，深入剖析論證
科學獲取資料並藉助圖表直觀呈現，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資料來說話、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資料分析與解釋、交流與分享的過程，是學生基於自己的觀點尋求證據進而完善自己觀點的過程，有助於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藉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。於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資料裡。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中自己小組的資料，對起始溫度、1分鐘後的溫度、2分鐘後的溫度、3分鐘後的溫度等幾個資料作縱向的觀察與分析，用資料來佐證自己的觀點。在觀察分析中，有些小組發現自己資料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資料沒有上升，與當初的觀點不一致，從而產生了認知衝突。在這裡，是堅持自己原先的觀點，還是尊重事實，尊重資料，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資料進行比較分析、質疑批駁或解釋評價，透過不同觀點的相互“交鋒”，產生思維碰撞，在實現從個體表徵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資料進行分析論證，另一方面則要求他們對其他小組的實驗資料進行觀察。這時，有些同學就會關注一些特殊的資料，並提出自己的分析、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資料，從上升、下降或者基本一致幾個方面分析資料。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資料有下降的現象，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，學生的彙報交流就不再是資料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，引導學生基於資料的分析與解釋，能有效解決彙報交流單純呈現資料的問題，能幫助學生改變為記錄而記錄、為彙報而彙報的現狀，慢慢引領學生對資料的尊重、對資料的利用，以及運用資料來推理與論證的能力，更好地促進學生思維的發展。