實驗現(xiàn)象和實驗數(shù)據(jù)的搜集整理與分析

1、實驗現(xiàn)象和實驗數(shù)據(jù)的搜集整理與分析一問題闡述實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)是定量實驗結(jié)果的主要表現(xiàn)形式，亦是定量研究結(jié)果的主要證據(jù)。數(shù)據(jù)對于實驗教學來講，有著重要的意義和價值。然而在我們的教學中，不尊重事實，漠視實驗數(shù)據(jù)的現(xiàn)象仍經(jīng)常出現(xiàn)，具體分析，在小學科學實驗數(shù)據(jù)教學中主要存在以下一些問題：（一）數(shù)據(jù)收集存在的問題1.數(shù)據(jù)收集不真實如擺的研究一課教學中，由于測量的次數(shù)多，時間緊，而測同一擺重或同一擺長前后時間又幾近相同，于是有小組就根據(jù)前面的實驗數(shù)據(jù)，推測了后面的數(shù)據(jù)。又如教學熱是怎樣傳遞的一課時，有一小組的火柴掉下來的順序明明不是有規(guī)律地從左往右，但聽到其他小組火柴都是從左往右有順序地掉下來，于是他們也修

2、改了自己的數(shù)據(jù)。2.數(shù)據(jù)收集不準確如教學水和食用油的比較一課時，教師引導學生把水和食用油分別裝入相同的試管中來比較，結(jié)果教學中卻出現(xiàn)了相反的現(xiàn)象裝油的試管比裝水的試管還要重，原來是裝水的試管壁薄，裝油的試管壁厚，實驗準備時教師并沒有發(fā)現(xiàn)這個現(xiàn)象，結(jié)果出現(xiàn)了上述問題。3.數(shù)據(jù)收集不全面教師在收集數(shù)據(jù)過程中，各小組雖然都做了同一個實驗，但教師只挑選1-2個組的實驗表進行展示匯報，而其他組的實驗數(shù)據(jù)一概不論，就草草作結(jié)論，這樣的實驗過程和結(jié)果很難說服所有人，也很容易出錯。（二）數(shù)據(jù)整理存在的問題1.整理方式簡單課堂上教師比較重視設(shè)計小組或個人填寫的實驗數(shù)據(jù)表格，但對全班匯總的實驗數(shù)據(jù)形式容易忽視，呈

3、現(xiàn)方式比較簡單。在數(shù)據(jù)呈現(xiàn)時，要么逐一呈現(xiàn)小組原始記錄單，要么按小組順序呈現(xiàn)數(shù)據(jù)，平時更少使用統(tǒng)計圖來整理。黑板上數(shù)據(jù)顯得雜亂無章，不易發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律。2.數(shù)據(jù)取舍不清實驗結(jié)束后，尤其是多次重復實驗后，學生對于到底應(yīng)該取哪一個值有時往往不清。例如在擺的研究一課中，讓學生對于10秒之內(nèi)擺擺動的次數(shù)進行記錄，實驗次數(shù)為3次。學生完成實驗后填表： 第一次第二次第三次10秒擺動的次數(shù)898對于這組數(shù)據(jù)，到底應(yīng)該取9還是取8次？還是取其它值？這時如果沒有教師明確的指導，學生就不是很清楚。（三）數(shù)據(jù)分析存在的問題1.數(shù)據(jù)分析膚淺實驗結(jié)束后，教師把數(shù)據(jù)羅列之后直接引出實驗結(jié)論，對數(shù)據(jù)中包含的豐富信

4、息沒有充分挖掘，浪費了學生辛苦獲得的寶貴數(shù)據(jù)資源，這樣簡單的處理不利于培養(yǎng)學生數(shù)據(jù)分析能力。2.排斥異樣數(shù)據(jù)所謂“異樣”數(shù)據(jù)指的是不能支持實驗結(jié)論的數(shù)據(jù)，它產(chǎn)生的原因較多，課堂上也經(jīng)常出現(xiàn)。教師不敢把那些“異樣”的數(shù)據(jù)拿出來分析，或者是教師認為沒有必要，或者是擔心這些數(shù)據(jù)會打亂自己的課堂節(jié)奏，其實有時候這些看似沒有規(guī)律的數(shù)據(jù)，無法得出“科學結(jié)論”的數(shù)據(jù)，本應(yīng)是讓學生體驗科學本質(zhì)、培養(yǎng)理性態(tài)度的好機會。二、問題剖析（一）操作層面1. 不精良的測量工具教學中因不精良的測量工具而造成的實驗數(shù)據(jù)出錯比比皆是。一些學校，特別是農(nóng)村小學，實驗器材不能及時更新，有些工具“年久失修”，造成了實驗數(shù)據(jù)

5、偏差較大。2. 不規(guī)范的操作技能實驗材料的操作具有一定的規(guī)范性，如量筒、溫度計、測力計等測量工具的使用，如果不按要求操作，實驗數(shù)據(jù)就很容易出錯。3不正確的實驗方法不正確的實驗方法也是造成數(shù)據(jù)不準確的一個原因。如在研究“擺錘的重量與擺的快慢是否有關(guān)”的實驗時，有個小組掛鉤碼的方法是一個接在另一個的下面，掛成一長條，而別的組都是掛在回形針上，掛成一橫排，掛法不同導致了實際擺長發(fā)生了變化，擺動次數(shù)也就變化了。（二）意識層面教師：教師本身的科學態(tài)度和素養(yǎng)的高度很大程度上決定了學生的思維高度。有時候教師為了完成了教學任務(wù)，忽視了對學生數(shù)據(jù)意識的培養(yǎng)。教師對數(shù)據(jù)教學的指導，特別是對一些特殊數(shù)據(jù)的

6、處理方式欠妥。學生：一是學生實證意識淡薄，任務(wù)觀念嚴重，造成課堂上隨意修改、估計、揣測數(shù)據(jù)，從眾心理突出；二是學生缺少獲取數(shù)據(jù)的正確方法和手段，沒有能力來分析、處理數(shù)據(jù)。 三數(shù)據(jù)收集整理與分析的探索 （一）實驗數(shù)據(jù)有效收集的策略1.培養(yǎng)正確習慣（1）培養(yǎng)檢查工具的習慣由于小學生的心理特點，實驗時，學生往往會急于實驗，對材料是否完整，是否有缺陷一般不太在意，因此教師要經(jīng)常教育學生，拿到工具后，先觀察實驗材料有沒有破損、工具有沒有缺陷、儀器有沒有調(diào)整到位等，養(yǎng)成檢驗工具的良好習慣。當然在實驗前，教師本身更應(yīng)該對實驗材料和測量工具作一個全面地檢查和試驗。（2）培養(yǎng)重復檢測的習慣很多小學科學實驗都采用

7、了不完全歸納法，對于不完全歸納，教學中應(yīng)多舉一些事例，多采集一些樣本，否則就會犯“以偏概全”的錯誤。首先要培養(yǎng)學生重復檢測的習慣，實驗至少達到3次；其次應(yīng)盡可能多提供一些數(shù)據(jù)來支撐實驗結(jié)論，一個有效地策略就是在教學相同的內(nèi)容時，可以利用同年段不同班級的數(shù)據(jù)，也可以利用上學年同學積累的數(shù)據(jù)，教師平時要注意這方面的搜集整理。（3）培養(yǎng)及時記錄的習慣很多時候?qū)W生會忙于實驗而忘記記錄，因此，教師要培養(yǎng)學生勤于動手的記錄習慣，使學生學會記錄實驗數(shù)據(jù)。教師可以用表格引導學生記錄，把每次測得的數(shù)據(jù)填在相應(yīng)的表格中，使原本無序、雜亂的數(shù)據(jù)，變得有序，便于學生發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律。2.優(yōu)化教學設(shè)計教學設(shè)計是數(shù)據(jù)生成的

8、先決條件，其優(yōu)劣一定意義上決定了數(shù)據(jù)的可靠度。如在教學擺的研究一課時，教材設(shè)計了不同擺重在15秒內(nèi)擺動次數(shù)的比較，而有教師設(shè)計的是不同擺重分別擺10次所要的時間，結(jié)果得到下表： 第一次（秒）第二次（秒）第三次（秒）第四次（秒）大約時間原來重量11.8611.6211.8911.9311重量增加11.9311.3812.2111.9511相比于擺動次數(shù)，擺動時間的統(tǒng)計出現(xiàn)了更多的小數(shù)，產(chǎn)生了更多的誤差，前后不同擺重所需要的時間幾乎沒有相同，雖然大約時間相同，但也不利于“擺的快慢與擺錘重量無關(guān)”這一概念的形成，筆者認為，這樣的設(shè)計并不妥當。3.改精材料準備  

9、0; 實驗材料也在很大程度上決定了數(shù)據(jù)生成的準確性，在選擇材料時，其中一個要求便是材料必須具備較強的可測性，便于數(shù)據(jù)的獲取。如在浮力一課教學中，測量一塊泡沫塑料塊在水中受到的浮力實驗，拉動泡沫塑料塊容易發(fā)生偏轉(zhuǎn)，且因厚度不夠，對小部分浸入、大部分浸入難以把握。后把泡沫塑料塊的規(guī)格更改為6CM×6CM×6CM。每隔1厘米做上記號，在中心處固定棉線，學生實驗操作時，統(tǒng)一標準，小部分浸入浸入2厘米；大部分浸入浸入5厘米。嘗試后，發(fā)現(xiàn)效果好多了，避免了一些不必要的麻煩，更便于數(shù)據(jù)的測量與分析。當然，改精材料準備最基本的要求還是測量工具的精確性，如量筒、測力計的刻度一定要清

10、晰，測量范圍要合理，有時也可根據(jù)需要在刻度上再加上一條自己繪制的精細刻度表。有些實驗還經(jīng)常要測量時間，學校又沒有足夠數(shù)量的秒表，這時可以考慮讓有電子表的同學作為計時員，平時注意這方面的訓練，讓計時更準確、熟練。（二）實驗數(shù)據(jù)有效整理的策略1按數(shù)據(jù)的特點整理    如果實驗數(shù)據(jù)是一組連續(xù)數(shù)據(jù)或?qū)Ρ葘Ρ葦?shù)據(jù)，特別是應(yīng)變量隨著自變量變化而變化的情況，可以采用列表排序法和作圖法整理，這樣更有助于學生觀察數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)規(guī)律。（1）列表排序法整理數(shù)據(jù)如在教學用水測量時間一課時，學生測量了積聚50毫升、100毫升、150毫升的水量后，把所需的時間列表排序如下：&#

11、160;   小組水量1234     小組水量123450毫升30秒29秒30秒29秒第1個50毫升30秒29秒30秒29秒100毫升62秒59秒61秒66秒第2個50毫升32秒30秒31秒37秒150毫升97秒95秒100秒108秒第3個50毫升35秒36秒39秒42秒通過對表格數(shù)據(jù)的觀察，特別是對右表的整理排序，可以清楚地看出：滴完相同水量所需的時間不同，第1個50毫升流水速度最快，第3個50毫升流水速度最慢，學生知道了杯中水的流逝速度原來是先快后慢不均勻的。（2）作圖法整理數(shù)據(jù)實驗數(shù)據(jù)應(yīng)變量隨自變量變化而變

12、化的情況，把這些數(shù)據(jù)用統(tǒng)計圖來整理，更能直觀形象地看出數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。如左下圖是一張物體顏色與吸熱關(guān)系的折線統(tǒng)計圖，右下圖是一張光的強弱與溫度關(guān)系的柱形統(tǒng)計圖，通過統(tǒng)計圖，可以很清楚地看出事物之間變化的規(guī)律和趨勢。另外，在全班數(shù)據(jù)整理匯總時，利用Excel電子表格可以對數(shù)據(jù)進行快速地統(tǒng)計、排序，如上面講到的各種統(tǒng)計表和統(tǒng)計圖，就可以利用電子表格來制作，熟練以后制作并不復雜。2按數(shù)據(jù)的種類整理對于不同類別的數(shù)據(jù)，教師可以分開來整理歸納，如果混在一起，不便于學生觀察發(fā)現(xiàn)。如杠桿研究一課，老師根據(jù)學生的匯報，在黑板上展示了一組數(shù)據(jù)：左邊（阻力點）情況右邊（用力點）情況用力情況（省力、費力或不省力也不

13、費力）鉤碼數(shù)阻力點到支點的距離鉤碼數(shù)用力點到支點的距離1221費力1212不省力也不費力2214省力2332費力3232不省力也不費力3223省力2112省力從表格中可以看出，數(shù)據(jù)是學生無意識記錄下來，學生很難看出其中的規(guī)律。因此，教師在學生收集好數(shù)據(jù)后，應(yīng)及時引導學生對數(shù)據(jù)進行重新整理，變無序為有序。如可以再提供一張數(shù)據(jù)表，把數(shù)據(jù)按省力、費力和不省力也不費力三種情況分類整理，然后橫向比較在這三種情況下，阻力點到支點的距離與用力點到支點的距離的關(guān)系。通過比較，可以清楚看出省力杠桿用力點到支點的距離比阻力點到支點的格數(shù)要多，即力臂較長，反之較短，從而明白省力杠桿與費力杠桿的特點。3按數(shù)據(jù)的需求整

14、理有的實驗中，我們要求學生對同一個實驗重復多次，以此來提高實驗數(shù)據(jù)的真實性。學生對于幾次實驗中的數(shù)據(jù)到底應(yīng)該取哪一個，有時存在一定的難度，教師應(yīng)該在方法上予以一定的指導，教會學生對數(shù)據(jù)進行判斷與取舍，從而提高數(shù)據(jù)整理的準確性。 （1）平均數(shù)的選擇平均數(shù)作為一組數(shù)據(jù)的代表，比較可靠和穩(wěn)定，它與這組數(shù)據(jù)中的每一個數(shù)據(jù)都有關(guān)系，能夠充分地反映這組數(shù)據(jù)所包含的信息。教學中，多數(shù)情況下都采用了平均數(shù)來整理分析。如在教學電磁鐵磁力大小與線圈關(guān)系的實驗時，某小組得到了以下數(shù)據(jù)：線圈的圈數(shù)吸大頭針的數(shù)量（個）磁力大小排序第一次第二次第三次第四次平均數(shù)20圈32222340圈1119141114260

15、圈23181617191通過平均數(shù)的計算，得到了磁力大小的先后順序，比較準確的反映了電磁鐵線圈圈數(shù)越多，磁力越大的特點。但同時也發(fā)現(xiàn)，“40圈”的第二次數(shù)據(jù)為19個，比“60圈”的一些數(shù)據(jù)都要大，就這個數(shù)據(jù)而言，又違背了上面的結(jié)論，而且這個數(shù)據(jù)使“40圈”的平均數(shù)變大，可以說在“科學”中又包含著“不科學”。教學中，教師也注意到了這個現(xiàn)象，通過交流，發(fā)現(xiàn)問題出在對于“吸附”的理解，學生的操作是把鐵釘?shù)囊欢瞬迦肭鷦e針中，再抬起，而正確的操作是把鐵釘?shù)囊欢丝拷鷦e針，靠磁力來吸引。通過再次操作，學生得出了較為準確的數(shù)據(jù)。因此，采用平均數(shù)整理分析時，教師應(yīng)注意一些極端數(shù)據(jù)的影響，必要時，可以通過重復實

16、驗來解決。（2）中位數(shù)、眾數(shù)等的選擇中位數(shù)在一組數(shù)據(jù)的數(shù)值中處于中間的位置，反映一個團體的整體水平，而眾數(shù)著眼于對各數(shù)據(jù)出現(xiàn)的頻數(shù)的考察，當一組數(shù)據(jù)多次重復出現(xiàn)時，它的眾數(shù)往往是我們關(guān)心的計量。如在教學擺的研究一課，某小組研究了擺的快慢與擺錘有關(guān)嗎實驗后，得到了一組數(shù)據(jù)：15秒內(nèi)擺動次數(shù)的觀察記錄 第一次第二次第三次平均數(shù)原來重量18171817.7兩倍重量18181818.0三倍重量18181918.3從數(shù)據(jù)看，最后的平均值不相等，跟擺的快慢與擺錘無關(guān)這一結(jié)論相駁，如果這樣處理，無疑會對教學造成不必要的干擾。這里可以先取眾數(shù)，再來分析產(chǎn)生不同數(shù)據(jù)的原因，并通過重復實驗來論證。在教學

17、中，一般情況下我們更多采用平均數(shù)，但平均數(shù)計算比較麻煩，而且容易受極端數(shù)值的影響，有時也可適當考慮運用中位數(shù)、眾數(shù)等方式來整理。（三）實驗數(shù)據(jù)有效分析的策略1對常態(tài)數(shù)據(jù)的分析（1）關(guān)注數(shù)據(jù)的多重信息一組數(shù)據(jù)中往往包含了多重信息，教學中教師應(yīng)關(guān)注數(shù)據(jù)的多重信息，充分發(fā)揮數(shù)據(jù)的價值。如在教學怎樣得到更多光和熱一課，學生研究了物體的顏色與吸熱本領(lǐng)關(guān)系的實驗后，得到了如下一組數(shù)據(jù)：紙的種類剛開始的溫度2分鐘4分鐘6分鐘8分鐘10分鐘黑色193540434344粉色213235383939鋁箔紙202831343434紅色蠟光紙193134363637白紙213033363737實驗結(jié)束后，通過計算，在

18、相同時間里，黑色上升的溫度最多，白色上升的溫度最少，簡單分析后，學生都能發(fā)現(xiàn)：物體顏色越深，吸熱能力越強。但如果只得出這個結(jié)論，那是遠遠不夠的。教師還應(yīng)該繼續(xù)引導學生討論：顏色相近的紅色蠟光紙與粉色紙，為什么紅色蠟光紙比粉色紙吸熱能力要弱？鋁箔紙和白紙有什么主要區(qū)別，吸熱能力有何不同?這些顏色溫度變化總的有什么特點？（先快后慢）等。總之，在實驗數(shù)據(jù)中包含了豐富的信息，教師要肯花時間，引導學生觀察比較，充分挖掘數(shù)據(jù)應(yīng)有的價值。（2）關(guān)注數(shù)據(jù)的科學本質(zhì)有時，數(shù)據(jù)帶有一定的欺騙性，教師應(yīng)引導學生透過數(shù)據(jù)，看到事物的本質(zhì)屬性。如磁鐵的磁性一課，在探究了磁鐵各部分的磁性強弱后，得到了下表： A

19、點B點C點D點D點第一組54046第二組85057第三組96067第四組54057第五組75046第六組55026第七組63055平均數(shù)65046實驗結(jié)束后，不少同學認為磁鐵的中間沒有磁性，得出結(jié)論：磁鐵的磁性兩邊強、中間無?！按盆F中間真的沒有磁性嗎？”在教師的啟發(fā)下，有學生提出了自己的想法：雖然磁鐵中間吸不住回形針，但手上還是能感受到磁鐵對回形針的吸力。這時，教師拿出比回形針更輕的小別針，經(jīng)過演示，證明磁鐵中間確實是有磁性的。教師強調(diào)：這里的數(shù)據(jù)零指的是不能吸回形針，但并不意味著不能吸起其它物體。實驗中，我們應(yīng)充分利用感官，全面細致地觀察，不能盲目相信數(shù)據(jù)，因為數(shù)據(jù)有時候也要騙人的。2對非常

20、態(tài)數(shù)據(jù)的分析對于常態(tài)數(shù)據(jù)，學生的整理分析還是有頭緒的，但對一些因?qū)嶒灢牧系娜毕荩蛘卟僮骷寄艿牟灰?guī)范，抑或?qū)嶒灧椒ǖ腻e誤而造成的異樣數(shù)據(jù)，其處理策略值得關(guān)注。（1）數(shù)據(jù)處理方式的策略A直接點明對一些明顯違反知識性錯誤的數(shù)據(jù)，教師可以直接點明。如在教學油菜花開了一課，學生統(tǒng)計了萼片、花瓣、雄蕊、雌蕊的數(shù)量后，有小組反映，他們組的油菜花的雄蕊只有5根，這時教師可以指出，在通常情況下，油菜花的雄蕊有6根（四長兩短），造成只有5根的原因，有可能是解剖時不小心掉了1根，有可能是解剖是將其損壞了，也有可能是老師給之前就已經(jīng)缺少了，當然也有可能是在發(fā)育過程中，油菜花發(fā)生了變異，但這是很少見的。總之，對于這樣的數(shù)據(jù)，教師可以直接講明其中的道理，無需過分糾結(jié)。B重復實驗重復實驗是面對非常態(tài)數(shù)據(jù)常用的教學策略，也是基本的科學實驗方法。如機械擺鐘一課，有一個小組三次實驗的數(shù)據(jù)為： 第一次第二次第三次10秒擺動的次數(shù)6.568.5其中8.5次這個數(shù)據(jù)明顯區(qū)別于其他2個數(shù)據(jù)。這時，教師應(yīng)提倡學生對數(shù)據(jù)質(zhì)疑。引導學生思考操作是否規(guī)范？提倡學生再規(guī)范地做1-2次實驗。經(jīng)過引導，學生又做了2次實驗，數(shù)據(jù)表補充為： 第一次第二次第三次第四次第五次10