见微知著,从聚焦“小”数据开始

发表时间:2019/11/11   来源:《中小学教育》2020年第386期   作者:金有法 周晓 沈赛飞
[导读]
浙江省金华市金东区傅村镇中心小学 321000
        小学科学课堂中,通过探究活动聚焦实验数据、揭示规律、推导结论、验证假设、构建概念极为常见。同时小学科学《新课程标准》也提出要在小学科学教学中培养学生的数据意识,促进学生的科学思维发展,是科学教学的重要目标与任务。所以重视实验数据的处理和运用,对推动课堂教学的深度整合有很大的作用,从而培养学生形成尊重事实、善于质疑的科学态度和收集、处理数据的能力,促进学生科学思维的发展。
        一、现阶段学生对实验数据存在的问题
        小学生都有强烈的好奇心和求知欲,对科学探究活动也有很大的兴趣。在探究活动中他们乐于动手实践,但思维易停留在实验或现象的表层,较难关注“小”数据,通过“小”数据驱动学生深入思考问题。何为“小”数据呢?“小”数据即为科学探究实验中出现的普通数据,往往看似杂乱、无规律、异常或有小偏差的等数据。对此学生实际问题主要体现:一是数据意识缺失,不尊重事实;二是数据分析不够深入,停留于表面;三是只注重探究活动的外在形式,而忽略了内隐的科学思维外显和发展。为了解决以上问题,本文将以“聚焦“小”数据”进行充分认识和反思,并提出有效促进学生科学思维发展的解决策略。
        二、聚焦“小”数据,有效促进学生科学思维发展的解决策略
        1.聚焦数据,深化问题,关注细节,培养科学实证思维
        (1)有序引导,聚焦问题,树立数据意识。在科学课堂中,教师要通过情境,有序创设并强化问题,引发学生思考,激发学生用数据说明问题的欲望,从而促使学生树立数据意识,培养良好的科学思维习惯。例如,在教学“磁铁的两极”这一课时,首先让学生提出条形磁铁的磁力分布的问题,再让学生思考磁力是看不见,如何表示磁力,磁力大小又如何描述。通过讨论思考,学生提出可以用回形针表示磁力,用回形针个数描述磁力大小。这时再让学生用回形针个数来猜测一块磁铁磁力分布,然后进行实验验证,通过数据解决问题。以上教学片段中,通过合理创设一个用数据说明问题的机会,让学生预测,但是预测往往是不够准确的,让学生认识到树立数据意识来说明问题。再让学生以此基础进行再预测两块、三块或四块磁铁相吸的磁力分布,以此暴露学生的思维,认为磁铁个数增加,磁力大小也是成倍在增加的。然后进行实验验证,通过数据解决问题。再次从实际数据驱动,聚焦问题,分析数据得出:磁铁相吸的磁力大小不是成倍增加,而是通过对比相邻实际数据得出规律:磁铁相吸的磁力大小是以不断递减的方式逐渐增大的,这才是科学的。  
        (2)改进教具,精选材料,呈现有效数据,促进学生思维发展。探究活动的细节决定这一实验数据是否准确,也会影响探究规律的发现。而合适的教具可以帮助学生更有效地关注细节。如:在“用水测量时间”一课中,在探究用水测量时间的规律时,由于自制的水钟瓶还受孔表面的状况和大小等因素的影响,学生很难在有限的课堂内得出数据,从而进行研究。所以改进自制的水钟瓶是本课的关键。受医院输液装置和旋转式尖嘴型瓶盖(如下图1、2所示)的启发,将输液装置和旋转式尖嘴型瓶盖运用于本实验中,可以有效解决受孔表面的状况和大小等因素带来的影响,从而帮助学生呈现有效数据,推动学生思维发展。
        在绝大多数的探究活动中,材料的选择无论是在观察、测量还是调查记录中起着关键的作用。然而在实际教学中,我们往往会遇到这样的尴尬,材料缺乏结构性,无法进行有效的探究活动,收集数据的有效性更无从谈起。因此,这就需要我们在教学中,精选实验材料,结合教学内容,有效开展探究,有效地呈现数据、收集科学数据,指向科学概念的建构,激发出思维的火花,从经验思维向实证思维转变,促进学生思维的发展。让学生在实验过程中更有效地进行数据收集和整理分析,聚焦有效数据的分析过程,发展学生科学的实证思维。


        2.聚焦“小”数据,有序呈现,灵活运用,发展学生的逻辑思维。在探究实验中,面对抽象的数据,很多时候,学生往往不知从何下手,尽管教师极尽引导,学生还是一知半解,最终教师只能自己公布结论,草率收场。这时只有教师能够巧妙有序地呈现这些数据,才能走进学生内部思维,引导学生思维发展,从而帮助学生一步步迈向“数据”背后蕴藏的科学规律,逐步形成科学、理性的思维方式。
        当课堂进行到数据分析得出结论时,大部分学生处于茫然。在本课中,浮力本身是一个抽象的概念,加上分析的变量又多,对五年级学生来说,要想在课堂中迅速得出结论,难度确实很大,学生很难及时筛选以上数据得出其科学道理。因此我及时改变教学策略,将表格转化为图标,使数据以有序简洁的方式呈现给学生。学生通过图表的直观表现形式快速对比分析,发现物体在水中受到的浮力与排开水量有关,而与自重无关。五年级学生面对多组数据,思维往往会有局限性。这时,需要教师及时引导分析,才能与学生的真实思维相对应,激发出学生的逻辑思维。
        3.聚焦“小”数据,深入挖掘,推理论证,激发学生的理性思维。在科学探究活动中,往往会得到些“异常数据”,可及时调整反复试验后,“数据”依旧没有变化,这就说明得到的这些“数据”是真实的。但为什么会特殊存在呢?就需要教师最大限度地发挥数据作用,倡导基于“推理和论证”进行数据分析,激发学生的理性思维。理性思维是一种建立在科学数据和推理基础上的思维方式,从分析小学生思维建构的过程来看,他们正由具体形象思维向抽象逻辑思维过渡,仍然以有关具体事物的描述性经验为主,缺乏判断和进行合理的“逻辑性推理”以及遵循“证据链统一”的原则,对于探究活动收集的数据或证据,未能展开“基于证据”的论证,即便展开了也只是“以偏概全”,或者盲从的。因此这需要我们引导学生收集真实有效数据,绝对不能更改、捏造实验数据,利用这些数据进行分析、综合、抽象与概括,通过组内和组间的证据交流和评论,形成自己的证据,检验自己的证据,发展学生科学的理性思维。
        比如我们在探究“热起来了”这一课中,探究“衣服会产生热量吗” 活动时,引导学生进行科学合理的实验,收集了这样两组数据,有毛巾包裹的和未包裹的温度计读数都在变化,且两组包上毛巾的温度都在升高,这就能说明衣服是会产生热量的吗?可这样与我们生活中离开被窝后,被窝最终变冷的等的生活实际并不符合,这时学生的分析就陷入了僵局。这时可能出现数据分析以偏概全,学生产生从众心理,少数服从多数,倾向服从学习成绩好的,造成课堂上随意修改、估计、揣测数据。更有甚者有些老师在教学过程中带有倾向性的暗示指向结论。
        这时就需要课堂充分地聚焦数据,深入挖掘,结合实际推理论证。通过引导学生观察没包上毛巾的数据也是在变化上升的,而这时测出的温度其实是我们教室的气温。学生就会迅速得出气温是在不断变化,且教室不同位置气温是有差别的。然后引导学生思考:在烧开水中水温是怎么变化的。学生由此明白水温的变化是一个连续上升的过程,而我们包裹毛巾的温度并不是这样的。由此学生就能得出毛巾、衣服等并不能产生热量,只起到使外面的热量不容易进入即保温的作用。
        又如,在我们探究“温度与气温”一课时,测得四个地点十个小组数据,从横向比较学生很容易得出:四个地点中阳光下的气温是最高的。但从纵向比较十个小组的教室温度和走廊温度发现:在同一地点同一时间,为什么教室的温度起伏差异会这么大呢?通过学生思考分析:教室里不同位置的通风状况、明暗状况和人的聚集情况等因素都会很大程度上影响气温。所以如上得出气温测量应选择在通风的室外。再对比室外阳光下和大树背阴处,学生普遍会选择在阳光下作为气温,认为阳光下的温度是最真实的。此时聚焦第2、5、9组阳光下的数据,通过2、5、9三小组解释这是老师设定他们测量阳光下和大树旁(背阴处)温度读数时间是其他小组的两倍。学生立刻发现阳光下照射的时间越长温度上升得会越快,这不能做为气温的测量点。综上得出气温测量的地点应该选择在室外荫凉通风的地方,这样的测量才是科学的。
        培养学生的数据意识是小学科学教学的重要目标,也是科学探究活动的重要任务之一。在科学探究活动中,教师要结合小学科学学科的特点、学生的认知规律以及科学思维发展的过程,见微知著,聚焦实验“小”数据,从“小”数据着手,进行分析、解释、推理论证,从而促进学生思维转变,培养数据意识,促进学生科学思维显性化、精细化发展。
        
        
       
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