要重視分析數(shù)據(jù)背后的東西

1、.要重視分析數(shù)據(jù)背后的東西-科學(xué)論文要重視分析數(shù)據(jù)背后的東西 王玲玲擺的研究一課因其“科學(xué)味十足”，能較好體現(xiàn)新課改“以探究為核心”的教學(xué)理念，經(jīng)常被很多老師選作公開課、研究課來上。但無論是“成功的”還是“不成功”的課例，都會遇到一個繞不開的難題分析“不盡人意”的數(shù)據(jù)。面對這些“不盡人意”的數(shù)據(jù)，不同的老師采取了不同的處理方式，這些不同的處理方式背后反映了教師的什么理念和目標(biāo)指向呢？為什么會導(dǎo)致這種情況呢？一、“學(xué)科本位”和“教師本位”驅(qū)使教師選擇有利于獲得結(jié)論的數(shù)據(jù)讓我們先回憶一下胡老師案例中所說的老師在遇到“不盡人意”數(shù)據(jù)時的處理方式（編者注：參見本刊2015年第6期別在為這些數(shù)據(jù)糾結(jié)一文

2、）。教師先把不支持心目中正確結(jié)論的第二小組的數(shù)據(jù)放到一邊，在尋找到支持心目中結(jié)論的第四組數(shù)據(jù)及其他相同數(shù)據(jù)后，迫不及待地根據(jù)這些數(shù)據(jù)得出結(jié)論，并在沒有分析的情況下指明第二組的數(shù)據(jù)有誤差。很顯然，這種做法連執(zhí)教教師自己都會感到不妥，但在實際教學(xué)中卻屢見不鮮。筆者曾經(jīng)跟這些教師進行交談，發(fā)現(xiàn)他們之所以這樣做，是因為教師用書告訴他們“擺的快慢與擺重沒有關(guān)系”。這部分教師在“教師本位”和“學(xué)科本位”思想的驅(qū)使下，只選擇有利于得出正確結(jié)論的數(shù)據(jù)，將不支持結(jié)論的數(shù)據(jù)剔除。什么是“教師本位”？就是在教學(xué)中以教師為中心，教師擔(dān)當(dāng)有學(xué)識的典范，被認為是權(quán)威的專家，是知識的主要來源和所有行為的焦點。學(xué)生是信息的被

3、動接受者，接受那些已被教師所獲得的信息。教師從該學(xué)科中選擇那些所要教授、研究和學(xué)習(xí)的信息。什么是“學(xué)科本位”？就是在教學(xué)中以學(xué)科為中心，教學(xué)內(nèi)容受課程內(nèi)容的影響，教師和學(xué)生的需要、興趣、課堂的實際情況往往無暇顧及，教師負責(zé)傳遞信息，但內(nèi)容卻被不同的權(quán)威所支配，例如教材編寫者、課程專家等。案例中的教師受“學(xué)科本位”思想的影響，認定了擺的快慢與擺的重量沒有關(guān)系，因而認定不同重量的擺在相同時間內(nèi)擺動的次數(shù)就是一樣的，凡是不一樣的數(shù)據(jù)就是有誤差的數(shù)據(jù)，有誤差的數(shù)據(jù)就是無效的數(shù)據(jù)。然后在“教師本位”思想的驅(qū)使下，置客觀存在的不支持結(jié)論的數(shù)據(jù)于不顧，而主觀地說其有誤差并將其剔除。教師可能不知道，他的這種行

4、為會給孩子帶來以下影響：實驗是無關(guān)緊要的；當(dāng)通過實驗獲得的信息和我們的預(yù)想有差距時，這個信息是有誤差的；有誤差的數(shù)據(jù)在分析數(shù)據(jù)時應(yīng)該予以剔除，不應(yīng)采納。試想，這種情況長期存在的話，我們的實驗還有什么存在的意義？尊重數(shù)據(jù)、用數(shù)據(jù)說話的實證思想又從何培養(yǎng)？二、“能力本位”要求教師篩選有效數(shù)據(jù)并進行科學(xué)整理與分析新的科學(xué)課程要求以科學(xué)探究為主要教學(xué)方式，并把“學(xué)會探究”作為重要的教學(xué)目標(biāo)。據(jù)筆者觀察，目前大多數(shù)科學(xué)老師基本能做到以探究為主要教學(xué)方式，重視觀察、實驗等收集信息能力的培養(yǎng)，但對于花費了大量時間和精力收集來的數(shù)據(jù)，整理與分析不夠，導(dǎo)致結(jié)論的獲得有些勉強或倉促。分析造成這種現(xiàn)象的原因，可能是

5、受課堂40分鐘的限制，學(xué)生收集到數(shù)據(jù)時就快到課的尾聲了，師生沒有足夠的時間對收集來的數(shù)據(jù)進行整理與分析，只好選擇有利于結(jié)論的數(shù)據(jù)匆匆得出結(jié)論。由于受一周兩個課時的限制和一學(xué)期內(nèi)完成所教內(nèi)容的制約，接下來的科學(xué)課又有新的教學(xué)任務(wù)，于是，虎頭蛇尾的課堂教學(xué)不斷上演，長此以往，不能很好地培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)整理與分析能力。那么，什么是數(shù)據(jù)的整理和分析？怎樣篩選、整理、分析數(shù)據(jù)？我們在教學(xué)中如何培養(yǎng)學(xué)生的這些能力呢？數(shù)據(jù)整理是對調(diào)查、觀察、實驗等研究活動中所收集到的資料進行檢驗、歸類編碼和數(shù)字編碼的過程，是數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)分析是提取有用信息和形成結(jié)論，對數(shù)據(jù)加以詳細研究和概括總結(jié)的過程。數(shù)據(jù)分析可以

6、幫助人們作出判斷，以便采取適當(dāng)行動?？茖W(xué)課教學(xué)中由實驗而獲取的數(shù)據(jù)必須經(jīng)過正確的處理和分析才能得出結(jié)論，只有正確的結(jié)論才能經(jīng)得起檢驗。在整理分析數(shù)據(jù)過程中，只有有效的數(shù)據(jù)才是可用的數(shù)據(jù)，那么有誤差的數(shù)據(jù)是有效的數(shù)據(jù)嗎？如何處理這些有誤差的數(shù)據(jù)？要了解誤差，我們要先引入一個我們不太熟悉的詞語真值。任何一個被測量的物理量總存在一定的客觀真實值，這個客觀真實值叫真值，如“一定長度的擺在相同時間內(nèi)擺動次數(shù)是一樣的”。我們在測量時由于受儀器、實驗條件、環(huán)境等因素的限制，測量不可能無限精確，測量值與客觀存在的真實值之間總會存在一定的差異，這個差異稱為誤差，誤差是不可避免的，只能減少。由于誤差的存在，物理量

7、中的真值一般不能直接測得，根據(jù)統(tǒng)計學(xué)概率原理，在無限多次的測量時，正負誤差出現(xiàn)的幾率相等，將各個測量值相加并加以平均，在無系統(tǒng)誤差的情況下，可能獲得近似于真值的數(shù)值，這個近似的真值被稱為最佳值。但在實際科學(xué)研究和科學(xué)學(xué)習(xí)活動中，我們不可能做到無限測量，經(jīng)帶采取的方法是盡可能多次測量后取平均值，我們在很多實驗中就是采取這種方法尋求最佳值。除了用平均數(shù)的方法獲得最佳值外，有時我們還用取眾數(shù)的方法代替最佳值，眾數(shù)是原始數(shù)據(jù)中出現(xiàn)次數(shù)最多的數(shù)據(jù)。取眾數(shù)方法和取平均值方法相比，雖然不如取平均值可靠準確，但取眾數(shù)方法不受個別數(shù)據(jù)影響，可在數(shù)據(jù)缺陷較大的情況下快速而粗略地得出結(jié)論。因而在實際教學(xué)中也經(jīng)常用眾

8、數(shù)代替最佳值，它不等同于“少數(shù)服從多數(shù)”的組織原則。由上分析可知，真值是不可能直接測量的，我們測得的數(shù)據(jù)或多或少都有誤差，我們可以從增加測量儀器的準度、改善測量方法等方面減小誤差。因而那些和真值比較接近的數(shù)據(jù)都可以被看作是有效數(shù)據(jù)，我們在分析數(shù)據(jù)過程中不能將其剔除。那么，什么樣的數(shù)據(jù)才是可被剔除的無效數(shù)據(jù)呢？無效數(shù)據(jù)是指那些因重大失誤，或測量工具不準等造成的有過失誤差的數(shù)據(jù)。一般這樣的數(shù)據(jù)都和真值之間差距很大，如果將這些數(shù)據(jù)同其他數(shù)據(jù)一并分析的話，會導(dǎo)致得出的結(jié)論和真值之間差距很大，因此這樣的數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)分析時應(yīng)該予以剔除。同通過觀察、實驗等培養(yǎng)獲取信息能力一樣，學(xué)生整理數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)的能力也要

9、通過一個個探究活動來實現(xiàn)。小學(xué)科學(xué)在中高年級中有不少這樣的活動，除了“擺”的相關(guān)內(nèi)容外，還有“摩擦力大小與哪些因素有關(guān)？”“豌豆莢內(nèi)種子的數(shù)量”等。在這些活動中，根據(jù)孩子的年齡特點，我們經(jīng)常采用表格的方式記錄原始數(shù)據(jù)，如胡老師文章中的“不同擺重的擺在15秒內(nèi)擺動動次數(shù)”的記錄，這種記錄簡潔快速。對于數(shù)據(jù)的分類匯總，我們經(jīng)常采用圖的方式，如徐老師匯總不同重量的擺擺動次數(shù)的統(tǒng)計（編者注：參見本刊2015年第6期概率統(tǒng)計：從另一個視角審讀實驗數(shù)據(jù) -文）。這種方式采取了圖的形式，快捷醒目。為了減小誤差，我們經(jīng)常采取的方式是多次測量然后取平均數(shù)。至于如何根據(jù)數(shù)據(jù)得出結(jié)論，胡老師已作精彩闡述，如何表達和

10、解讀分析的結(jié)果，徐老師也做了精彩闡述，筆者在這里不再贅述。三、“學(xué)生本位”鼓勵教師關(guān)注差異數(shù)據(jù)并分析數(shù)據(jù)差異的原因在小學(xué)生的測量活動中出現(xiàn)有誤差的數(shù)據(jù)，甚至是誤差很大的無效數(shù)據(jù)都是很正常的，就像誤差的存在一樣只能減少，不可避免。公開課、優(yōu)質(zhì)課是這樣，平時的教學(xué)更是這樣。那么，我們?nèi)绾蚊鎸@些無效的數(shù)據(jù)呢？我認為，出現(xiàn)這些數(shù)據(jù)雖然給我們分析數(shù)據(jù)、得出結(jié)論帶來一定麻煩，但對于學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)還是有益的。首先，有利于學(xué)生認識真實的科學(xué)研究。真實科學(xué)課堂的學(xué)習(xí)，雖然有老師的指導(dǎo)，但探究過程不一定都是一帆風(fēng)順的，師生通過各種途徑收集到的信息也是魚龍混雜真假難辨的，這需要我們反復(fù)試驗、多次甄別，才能做到去偽

11、存真。真實的科學(xué)研究更是困難重重的，學(xué)生只有在科學(xué)學(xué)習(xí)中經(jīng)歷了甄別數(shù)據(jù)、篩選數(shù)據(jù)、整理數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)的過程，才會把他們在課堂上學(xué)到的方法遷移到日后的生活或科學(xué)研究中去。其次，有利于學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)的認識?？茖W(xué)是一個不斷求真的過程，科學(xué)是講求證據(jù)的，科學(xué)觀察和實驗收集的就是證據(jù)，測量的數(shù)據(jù)也是證據(jù)。但在科學(xué)課堂上，我們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)學(xué)生隨意更改自己的數(shù)據(jù)，這除了不信任自己的研究外，還表現(xiàn)出學(xué)生缺乏應(yīng)有的實事求是的科學(xué)態(tài)度。在教學(xué)中，我們應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生正視差異數(shù)據(jù)，分析差異數(shù)據(jù)出現(xiàn)的原因，在不斷探索中尋求真理，必須且只有在這個探索過程中，學(xué)生們的科學(xué)實證思想才會形成。再次，有利于全面培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。在整理數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)的過程中，學(xué)生會意識到只有有效數(shù)據(jù)才能得出正確結(jié)論。在分析異常數(shù)據(jù)出現(xiàn)原因的過程中，學(xué)生才會意識到只有方法正確、儀器精確、操作無誤、分工合作才能得到有效數(shù)據(jù)，任何一方面出現(xiàn)問題都有可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)