培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)意識

俞利平數(shù)據(jù)意識是指學(xué)生經(jīng)過觀察、實(shí)驗(yàn)等研究活動在收集數(shù)據(jù)、整理數(shù)據(jù)、解析數(shù)據(jù)時表現(xiàn)出來的心理傾向?？墒牵谄綍r授課活動中，我們不難發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的數(shù)據(jù)意識還不強(qiáng)，好多課堂上熱喧雜鬧實(shí)驗(yàn)之后得來的數(shù)據(jù)，學(xué)生可是做了簡單的解析就放在一邊沒什么用了。更有甚者，為了獲取需要的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，出現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)做假的行為。科學(xué)研究不能夠只停留在形式上，在關(guān)注學(xué)生著手的同時，更要關(guān)注學(xué)生的思維發(fā)展。我們應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生努力追求有利的數(shù)據(jù)來證明自己的看法，自覺運(yùn)用數(shù)據(jù)講解相關(guān)的問題或現(xiàn)象，不斷獲取可靠的證明自己看法的憑據(jù)。一、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的收集要客觀、全面培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)意識，第一要讓學(xué)生學(xué)會怎樣科學(xué)地收集數(shù)據(jù)，這對后續(xù)的研究至關(guān)重要?？茖W(xué)測量、收集數(shù)據(jù)包括兩方面：一是所搜集數(shù)據(jù)可否真實(shí)，可否經(jīng)得起重復(fù)考據(jù)；二是所收集的數(shù)據(jù)可否全面，可否反響所研究內(nèi)容的實(shí)質(zhì)。1．要客觀地測量和收集數(shù)據(jù)科學(xué)來不得半點(diǎn)弄虛作假，必定敬愛事實(shí)，測量結(jié)果是什么就是什么。如在授課《種子萌芽實(shí)驗(yàn)》一課時，有一個綠豆種子萌芽可否需要空氣的實(shí)驗(yàn)。在第一課時，學(xué)生自主設(shè)計了實(shí)驗(yàn)，有7個小組選擇研究這一因素，在第二課時，學(xué)生交流實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與本來的猜想完好不符的現(xiàn)象。統(tǒng)計表以下：面對這些數(shù)據(jù)，學(xué)生有三種看法：第一種看法以為種子萌芽不需要空氣，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)組和比較組的綠豆種子大多萌芽了，而且比較組沒有空氣的萌芽率更高，達(dá)到100010；第二種觀點(diǎn)以為種子萌芽還是需要空氣的，但需要的空襟懷很少，在我們給綠豆?jié)驳乃芯陀猩倭康目諝?，可能這些空氣就足夠綠豆種子萌芽了；第三種看法以為這個實(shí)驗(yàn)不科學(xué)，由于實(shí)驗(yàn)過程中，空氣這個因素改變了，其他因素也改變了，比較組的綠豆是密封的，而綠豆種子會呼吸，袋子里的溫度會變高，因此溫度這個條件也改變了。誠然這個實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)不能夠說明我們本來研究的問題，但由于我們敬愛事實(shí)，把各組獲取的數(shù)據(jù)都進(jìn)行了統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)了更多我們本來沒有意識到的東西。這些東西比我們獲取一個簡單的科學(xué)結(jié)論更重要，它不但培養(yǎng)了學(xué)生敬愛事實(shí)、不迷信聲威的思想，也使學(xué)生在解析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時發(fā)散思想，向更多的方向追求原因，在反思實(shí)驗(yàn)的過程中，發(fā)現(xiàn)一些不合理的設(shè)計。2．要全面測量和收集數(shù)據(jù)我們在進(jìn)行授課方案時，必然要認(rèn)識教材實(shí)驗(yàn)設(shè)計的目的，不能夠隨意地將一些內(nèi)容刪減掉。如授課《怎樣獲取更多的光和熱》一課，研究物體的顏色與吸熱關(guān)系時，教材采用了黑色紙、粉色紙、鋁箔紙、黑色蠟光紙、白紙5種資料，比較它們在陽光下的吸熱能力。我在第一次上課時，由于怕課堂時間來不及，將本來教材中設(shè)計的實(shí)驗(yàn)時間10分鐘改為8分鐘。其中一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以下：學(xué)生從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中很快發(fā)現(xiàn)了規(guī)律，即黑紙吸熱能力最強(qiáng)，白紙吸熱能力很弱，鋁箔紙吸熱能力最弱。我以為這個實(shí)驗(yàn)圓滿結(jié)束了，可有一個組說還有新的發(fā)現(xiàn)，他們組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以下：他們贊成前面的看法，但他們還有新發(fā)現(xiàn)，即最后兩分鐘時，溫度不再上升了，可否是由于紙袋吸熱與散熱同樣快了，因此溫度不再上升了？要不然，黑色的物體溫度素來上升，不是要著火了嗎？本來，這組準(zhǔn)備工作做得很快，測量到8分鐘時，實(shí)驗(yàn)并沒有結(jié)束，而是繼續(xù)在測量。真的是這樣嗎？可否是到一準(zhǔn)時間，紙袋在陽光下溫度不再上升了呢？為了證明他們的想法，我第二節(jié)課組織學(xué)生連續(xù)實(shí)驗(yàn)，此次實(shí)驗(yàn)不再是8分鐘，也不是10分鐘，而是14分鐘，看看可否是這樣。實(shí)驗(yàn)情況確實(shí)如那個組的情況，8分鐘后，紙袋里的溫度基本不再上升。好險，若是沒有這一組的發(fā)現(xiàn)，我可否是會給學(xué)生造成這樣的錯誤認(rèn)識：物體在陽光下放得時間越長，溫度上升得越高。本來，書中設(shè)計10分鐘是有目的。二、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的解析要形象、直觀在科學(xué)研究的追求憑據(jù)、得出結(jié)論階段，對獲取的數(shù)據(jù)，我們應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生盡可能借助多種形象、有序的圖表來解析數(shù)據(jù)和整理信息，幫助學(xué)生理解問題，發(fā)展思想。1．用形式多樣的圖表整理、解析數(shù)據(jù)用形式不一樣的圖表整理、解析數(shù)據(jù)，有利于學(xué)生思想的發(fā)展。比方：表格式一般用于解析比較簡單的數(shù)據(jù)，柱狀圖方便比較，折線圖反響變化的過程，扇形和餅形圖一般用來表現(xiàn)不一樣種類所占的比率。在授課中，我們能夠依照實(shí)質(zhì)需要，選擇合適的圖表來解析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。如《杠桿的科學(xué)》一課，在研究杠桿奧秘時，若是用書中表格的形式來解析杠桿的規(guī)律，對學(xué)生來說挺困難，但若是將這些數(shù)據(jù)改成圖示的方式，解析起來就簡單的多了。本來的記錄表中選擇了典型的數(shù)據(jù)記錄以下：能夠?qū)⑦@些數(shù)據(jù)改成圖示的方式，并將同一類圖放在一起解析，如圖：學(xué)生觀察圖后，很簡單發(fā)現(xiàn)：省力的杠桿都有一個共同的特點(diǎn)，即便勁點(diǎn)到支點(diǎn)的距離大于阻力點(diǎn)到支點(diǎn)的距離，而費(fèi)力的杠桿正好相反。若是兩邊距離相等，則既不省力也不費(fèi)力。比起本來表格式的記錄方法，用圖示的方式更形象，更有利于學(xué)生解析數(shù)據(jù)，找到規(guī)律。2．引導(dǎo)學(xué)生逐層深入解析數(shù)據(jù)有時，我們在一節(jié)課中花了大力氣測量所得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，若是可是簡單地得出一個結(jié)論，憂如浪費(fèi)了些，但眾多的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，直接讓學(xué)生解析確實(shí)又有困難，這時用形象的圖表式記錄逐層解析，有利于學(xué)生對數(shù)據(jù)的深入認(rèn)識，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的功能發(fā)揮到最大。如上面舉例的“物體的顏色與吸熱本領(lǐng)關(guān)系實(shí)驗(yàn)記錄”就可以用折線統(tǒng)計圖逐層解析的方法來深入解剖數(shù)據(jù)，發(fā)展學(xué)生思想。第一層次，解析每一種紙在陽光下溫度的變化情況。學(xué)生會發(fā)現(xiàn)，無論哪一種紙，在陽光下溫度都會高升，而且時間越久溫度越高，到8分鐘時最高。這說明太陽不但帶來了光，同時也帶來了熱。在這一層的解析中，要引導(dǎo)學(xué)買賣識到，不但我們不一樣組對同一資料的研究是重復(fù)實(shí)驗(yàn)，我們同一組中不一樣資料的研究，也是在重復(fù)實(shí)驗(yàn)，證明物體在陽光下溫度會逐漸上升。第二層次，比較不一樣紙在陽光下溫度上升的趨勢，發(fā)現(xiàn)黑色物體吸熱能力最強(qiáng)，此后依次是黑色蠟光紙、粉色、白紙和鋁箔紙。因此夏天人們經(jīng)常穿白色等淺色的衣服，而冬天經(jīng)常穿黑色等深色衣服。而黑色紙與黑色蠟光紙比，蠟光紙由于反光能力比較強(qiáng)，因此吸的熱就少了。同樣道理，能夠解析白紙和鋁箔紙等，比較兩種資料在陽光下溫度的變化情況。這些現(xiàn)象說明吸熱能力強(qiáng)的物體，反光能力一般就會弱，而反光能力強(qiáng)的物體一般吸熱能力比較弱。第三層次，比較不一樣紙在陽光下溫度上升的趨勢，發(fā)現(xiàn)開始的時候溫度上升得快一些，到最后兩分鐘溫度不再上升。這可能是由于開始時，紙袋的溫度與外面的溫度相差較小，吸的熱讓紙袋溫度上升的趨勢明顯優(yōu)于它散熱的能力，因此溫度上升快。此后里面與外面的溫度差距大了，散熱越來越快，因此溫度上升得越來越慢，直到最后，散熱和吸熱能力達(dá)到平衡，溫度不再上升。在這樣逐層的數(shù)據(jù)解析、交流中，學(xué)生將發(fā)現(xiàn)更多的信息，這對發(fā)展學(xué)生思想是極其有利的，學(xué)生也在這樣的訓(xùn)練過程中，就會越來越敬愛數(shù)據(jù)，也就有效培養(yǎng)了學(xué)生的數(shù)據(jù)意識。三、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的延伸要聯(lián)系、發(fā)展在科學(xué)課的一個單元中，課與課之間有著親近的聯(lián)系，有好多實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不但能夠?yàn)楸菊n所用，還可以為后一個實(shí)驗(yàn)，甚至后邊幾課研究所用。因此，在授課中，要側(cè)重實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)間的聯(lián)系與延伸。1．注意數(shù)據(jù)的前后聯(lián)系《抵抗波折》一課，研究紙梁的寬度與抗波折能力時，記錄單以下：由于1倍寬的紙梁抗波折能力學(xué)生沒有經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)，因此不用展望，而2倍、4倍寬的紙梁抗波折能力能夠依照前面所測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行猜想，這有利于學(xué)生關(guān)注實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)間的聯(lián)系，認(rèn)識當(dāng)紙梁寬度成倍增加時，它的抗波折能力可否也在成倍增加。若是我們在平時的授課中，經(jīng)常引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注數(shù)據(jù)的聯(lián)系，學(xué)生就會逐漸增強(qiáng)對數(shù)據(jù)的敏感性，提高思想能力。好多時候，在一個實(shí)驗(yàn)完成此后，我們經(jīng)常會把這一實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)放在一邊不再理會。事實(shí)上，好多研究活動不是單獨(dú)存在的，它經(jīng)常和后邊的研究有著或多或少的聯(lián)系。若是我們將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)聯(lián)系起來解析，可能會收到意想不到的收效。如《抵抗波折》一課的紙梁的厚度與抗波折能力的測試實(shí)驗(yàn)，就可以將前一次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)聯(lián)系起來解析，使我們得出的結(jié)論更有價值，使整堂課的結(jié)構(gòu)更有層次。記錄單以下：一張紙的厚度與一張紙的寬度是同樣的資料，因此不用展望，將前一次實(shí)測的數(shù)據(jù)直接填人即可，而對2倍厚、4倍厚的紙梁抗波折能力展望時，學(xué)生會依照紙梁寬度的研究結(jié)果來展望，這樣有利于學(xué)生發(fā)現(xiàn)，當(dāng)厚度增加時，它的抗波折能力比增加寬度時更強(qiáng)。2．注意數(shù)據(jù)對后續(xù)學(xué)習(xí)的預(yù)示性在一個單元中，前后的研究項(xiàng)目經(jīng)常有著親近的聯(lián)系，前一課的研究內(nèi)容能夠?yàn)橄乱徽n的研究供應(yīng)依照或著前一課發(fā)現(xiàn)的新問題正是下一課要研究的主題。如《電磁鐵的磁力（一）》一課，學(xué)生對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的關(guān)注推動了研究的深入發(fā)展，不但將本課的研究順利完成，而且將下一課《電磁鐵的磁力（二）》的內(nèi)容也理所應(yīng)該地引了出來，將學(xué)生的研究熱情推向高潮。《電磁鐵的磁力（一）》一課是在學(xué)生研究了《電和磁》《電磁鐵》兩課內(nèi)容后，連續(xù)研究影響電磁鐵磁力大小的因素。由于學(xué)生在這方面的生活經(jīng)驗(yàn)很少，又加之在前兩課研究中，對電磁鐵磁力大小的變化并未關(guān)注，因此在猜想環(huán)節(jié)就卡住了。全班同學(xué)都以為電磁鐵的磁力大小與電池的多稀相關(guān)，其他因素一個也想不到。為了不影響學(xué)生的研究興趣，我針對學(xué)生提出的猜想組織學(xué)生設(shè)計實(shí)驗(yàn)、分組實(shí)驗(yàn)。在交流實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時，我讓每一組都報告實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，得出結(jié)論。所有都很順利，由于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象比較明顯，每個組都從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中得出了正確的結(jié)論。就在我打算再引導(dǎo)學(xué)生張開其他因素的研究時，一個男生舉起了手。馬商瑜：老師，為什么我們兩節(jié)電池只能吸6個回形針，韓宇宇他們組也是兩節(jié)電池卻能吸21個回形針？師：是嗎？（將兩組實(shí)驗(yàn)記錄單放在實(shí)物投影儀上）為什么會這樣？生：可能他們的是大電池，你們是小電池。馬商瑜：（看了看韓宇宇一組的電池）是同樣的。生：可能他們是新電池，你們的用過了。馬商瑜：我們的是新電池。韓宇宇：我們也是新電池。生：會不會你們做錯了？馬商瑜：應(yīng)該不會，我們和他們組再做一次試一試。（實(shí)驗(yàn)后交流連續(xù)）我們組數(shù)據(jù)沒變，他們組呢？韓宇宇：我們也沒變。師：那終究是什么原因影響了我們的數(shù)據(jù)呢？生：我剛剛看到他們兩組的電磁鐵做得有點(diǎn)不同樣。師：請你們兩組將電磁鐵拿到顯現(xiàn)臺上來。（學(xué)生們發(fā)現(xiàn)這兩組的電磁鐵上繞的電線圈數(shù)相差好多，電線的粗細(xì)也不樣，里面的鐵釘大小也不同樣。）生：可能電磁鐵磁力的大小和線繞的圈數(shù)也相關(guān)系。我們組的鐵釘和韓宇宇他們組差不多，電線也比較