【摘?? 要】數(shù)據(jù)是科學(xué)實(shí)驗(yàn)、測(cè)量活動(dòng)、情況調(diào)查的結(jié)果呈現(xiàn)。借助數(shù)據(jù)可以揭示事物發(fā)展的規(guī)律，推導(dǎo)科學(xué)結(jié)論，建構(gòu)科學(xué)概念。為了充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的科學(xué)價(jià)值，提升學(xué)生的數(shù)據(jù)意識(shí)和思維能力，教師應(yīng)帶領(lǐng)學(xué)生“獲取精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，處理原始數(shù)據(jù)，解析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)”。

【關(guān)鍵詞】實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理；小學(xué)科學(xué)；探究活動(dòng)

數(shù)據(jù)是科學(xué)實(shí)驗(yàn)、測(cè)量活動(dòng)、情況調(diào)查的結(jié)果呈現(xiàn)。借助數(shù)據(jù)可以揭示事物發(fā)展的規(guī)律，推導(dǎo)科學(xué)結(jié)論，建構(gòu)科學(xué)概念?！读x務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》要求學(xué)生利用統(tǒng)計(jì)圖表等記錄和整理信息，得出科學(xué)結(jié)論，并利用測(cè)量獲得的數(shù)據(jù)描述物體的某些特點(diǎn)和某些系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、關(guān)系及變化過程。數(shù)據(jù)的重要性不言而喻。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)的一種，處理和應(yīng)用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是科學(xué)學(xué)習(xí)的重要過程，有助于學(xué)生理解探究活動(dòng)的意義。課堂中，教師應(yīng)關(guān)注實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取、分析和應(yīng)用過程，切實(shí)培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)意識(shí)，提升學(xué)生的綜合能力。然而，科學(xué)探究活動(dòng)中，由于測(cè)量工具不精準(zhǔn)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不合理、數(shù)據(jù)呈現(xiàn)不到位等，數(shù)據(jù)常常無法準(zhǔn)確反映探究過程，影響教學(xué)活動(dòng)的有序推進(jìn)。對(duì)此，教師可嘗試改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化測(cè)量工具，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的科學(xué)價(jià)值，提升學(xué)生的數(shù)據(jù)意識(shí)和思維能力。本文以教科版《科學(xué)》的教學(xué)為例，闡述具體的做法。

一、精雕細(xì)琢，獲取精準(zhǔn)數(shù)據(jù)

獲取數(shù)據(jù)是處理和分析數(shù)據(jù)的首要條件。教師應(yīng)設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)步驟，準(zhǔn)備精確的測(cè)量工具，引導(dǎo)學(xué)生使用正確的測(cè)量方法，確保獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確有效，為后續(xù)數(shù)據(jù)的分析應(yīng)用做準(zhǔn)備。

（一）精其道，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)合理有序

合理的實(shí)驗(yàn)步驟是獲得精準(zhǔn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)條件。在探究實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)階段，要考慮探究活動(dòng)的內(nèi)在邏輯，排除無關(guān)因素的影響，保證學(xué)生明晰實(shí)驗(yàn)的步驟和方法，確保操作要求符合學(xué)生的能力水平。

三年級(jí)上冊(cè)“天氣”單元的“測(cè)量降水量”活動(dòng)中，教師試圖通過模擬實(shí)驗(yàn)證明用不同口徑的直筒杯可以獲取相同的降水量，讓學(xué)生通過直觀體驗(yàn)，理解雨量器的工作原理。然而，在實(shí)際操作中，利用灑水壺模擬降水很難做到區(qū)域均衡，導(dǎo)致直筒杯內(nèi)的水位高度不同。降水量的模擬實(shí)驗(yàn)涉及的干擾因素太多，不僅沒有起到助力作用，反而給學(xué)生理解雨量器的工作原理帶來了困惑。調(diào)整灑水壺的出水密度、出水高度、直筒杯的擺放位置，可以讓各個(gè)直筒杯中的水位更為接近，但始終無法保證水位高度基本相同。為了避免模擬實(shí)驗(yàn)造成認(rèn)知偏差，教師通過動(dòng)畫演繹雨量器的工作原理，符合三年級(jí)學(xué)生的認(rèn)知水平。在此基礎(chǔ)上，教師指導(dǎo)學(xué)生制作雨量器，體驗(yàn)收集雨水的過程，順利完成探究目標(biāo)。小學(xué)階段獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的重點(diǎn)在于設(shè)計(jì)契合學(xué)生思維水平和操作能力的探究活動(dòng)，給予學(xué)生足夠的探究時(shí)間，讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)過程，初步理解科學(xué)原理。

（二）精其器，測(cè)量工具精準(zhǔn)無誤

工欲善其事，必先利其器。精確的測(cè)量工具是獲取精準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的必要條件。測(cè)量工具不到位容易導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)偏差，影響科學(xué)結(jié)論的得出。教學(xué)三年級(jí)上冊(cè)“水”單元時(shí)，學(xué)生要利用酒精溫度計(jì)測(cè)量水沸騰時(shí)的溫度。由于酒精溫度計(jì)的精度不高，學(xué)生測(cè)得水的沸點(diǎn)普遍高于100℃，難以建構(gòu)正確的沸點(diǎn)概念。同樣，在“天氣”單元中，由于溫度計(jì)無法快速感知?dú)鉁刈兓?，學(xué)生難以準(zhǔn)確測(cè)出氣溫，教學(xué)活動(dòng)無法當(dāng)堂完成。事實(shí)上，隨著現(xiàn)代教育技術(shù)的快速發(fā)展，測(cè)量工具也日趨進(jìn)步。圍繞數(shù)字傳感器構(gòu)成的新型實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)能夠克服傳統(tǒng)測(cè)量工具的諸多弊端，使得測(cè)量過程更加簡(jiǎn)單便捷。在數(shù)字傳感器的助力下，新型實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)能按固定頻次將溫度的數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娔X上，提高數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，降低學(xué)生的讀數(shù)難度。數(shù)字傳感器已經(jīng)覆蓋了力學(xué)、電學(xué)等多個(gè)板塊。該技術(shù)使測(cè)量工具得到了優(yōu)化，便于學(xué)習(xí)者獲取精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，明晰探究結(jié)果，突破認(rèn)知難點(diǎn)。

（三）精其力，探究操作準(zhǔn)確到位

科學(xué)探究活動(dòng)中，學(xué)生是最重要的因素。學(xué)生明晰活動(dòng)步驟，熟練使用測(cè)量工具是獲取精準(zhǔn)數(shù)據(jù)的前提條件。如：測(cè)量水溫時(shí)，溫度計(jì)不能碰到杯底或杯壁；使用測(cè)力計(jì)時(shí)，須先進(jìn)行調(diào)零；使用計(jì)時(shí)器時(shí)，須及時(shí)按下開關(guān)按鈕。然而，實(shí)際教學(xué)中，并非所有學(xué)生都熟悉測(cè)量工具。以彈簧測(cè)力計(jì)為例，大部分學(xué)生只在課堂上使用，真正接觸彈簧測(cè)力計(jì)的時(shí)間非常有限。對(duì)此，教師要多為學(xué)生提供操作器材的機(jī)會(huì)，在探究活動(dòng)中增加器材的發(fā)放數(shù)量?；?qū)W(xué)校的閑置器材以借用的方式提供給學(xué)生，鼓勵(lì)他們?cè)谡n后繼續(xù)操作，并完成相應(yīng)的探究任務(wù)。

二、精打細(xì)算，處理原始數(shù)據(jù)

測(cè)量獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有時(shí)不能直接使用，需要進(jìn)行初步處理，通過甄選、取值等相關(guān)操作，并以恰當(dāng)?shù)姆绞匠尸F(xiàn)，便于后續(xù)的解析應(yīng)用。

（一）甄選：優(yōu)劣對(duì)比，形成共性認(rèn)知

受各種因素影響，通過相同實(shí)驗(yàn)獲取的數(shù)據(jù)也可能會(huì)有不同。學(xué)生需要重復(fù)實(shí)驗(yàn)，獲取更為精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。如何從多個(gè)數(shù)據(jù)中選擇最終數(shù)據(jù)，需要深入研討。學(xué)生在三、四年級(jí)的數(shù)學(xué)課上，學(xué)習(xí)過平均數(shù)的計(jì)算方法，但平均數(shù)的計(jì)算需要花費(fèi)較多時(shí)間，難以快速得出結(jié)果。對(duì)此，教師可引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)際情況，選用眾數(shù)或中位數(shù)作為參考。教學(xué)五年級(jí)上冊(cè)“計(jì)量時(shí)間”單元的《機(jī)械擺鐘》時(shí)，學(xué)生測(cè)量自制擺鐘1分鐘的擺動(dòng)次數(shù)，將數(shù)據(jù)匯總（如表1）。教師借此機(jī)會(huì)組織學(xué)生討論平均數(shù)、眾數(shù)和中位數(shù)的特點(diǎn)。

對(duì)于第一組數(shù)據(jù)，學(xué)生認(rèn)可采用平均數(shù)（恰好是中位數(shù)）代表測(cè)量結(jié)果。對(duì)于第二組數(shù)據(jù)，學(xué)生普遍認(rèn)可用眾數(shù)代表測(cè)量結(jié)果。對(duì)于第三組數(shù)據(jù)，學(xué)生存在爭(zhēng)議，因?yàn)槠骄鶖?shù)不是整數(shù)，又不存在眾數(shù)。經(jīng)過討論，學(xué)生決定采用中位數(shù)作為最終數(shù)據(jù)。需要注意的是，數(shù)據(jù)的甄選沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，教師應(yīng)給予學(xué)生更多的自主權(quán)。

（二）取值：活動(dòng)熱身，理解測(cè)量誤差

誤差對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取和分析有較大影響。小學(xué)生不容易理解誤差的概念，容易糾結(jié)數(shù)據(jù)的細(xì)微變化。對(duì)此，教師可設(shè)置合適的探究活動(dòng)，針對(duì)誤差進(jìn)行“熱身”。教學(xué)四年級(jí)上冊(cè)“運(yùn)動(dòng)和力”單元時(shí)，學(xué)生利用秒表測(cè)量小車的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。當(dāng)數(shù)據(jù)精確到百分之一秒后，學(xué)生發(fā)現(xiàn)，每次測(cè)量的數(shù)據(jù)都不相同，由此產(chǎn)生了困惑。因此，教師設(shè)置了熱身活動(dòng)“比一比誰的反應(yīng)快”，要求學(xué)生先按秒表的開始鍵，再迅速按結(jié)束鍵，測(cè)試自己的反應(yīng)時(shí)間。學(xué)生發(fā)現(xiàn)每次測(cè)試的時(shí)間都有細(xì)微的偏差，要做到反應(yīng)時(shí)間完全相同非常困難。有了親身體驗(yàn)后，學(xué)生就容易理解誤差的概念，對(duì)數(shù)據(jù)的取值更合理，對(duì)數(shù)據(jù)的分析和應(yīng)用也更順利。

（三）呈現(xiàn)：計(jì)算內(nèi)置，凸顯變化規(guī)律

得出數(shù)據(jù)后，學(xué)生須對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理，通過計(jì)算、換算等方式將數(shù)據(jù)蘊(yùn)含的規(guī)律呈現(xiàn)出來，為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析打下基礎(chǔ)。以測(cè)試“不同紙張?jiān)陉柟庀碌奈鼰崮芰Α钡奶骄炕顒?dòng)為例，學(xué)生測(cè)試了鋁箔紙、蠟光紙等，研究紙張的顏色、表面光滑程度等因素對(duì)吸熱能力的影響。學(xué)生每隔兩分鐘記錄一次溫度上升的數(shù)值，將變化規(guī)律用折線統(tǒng)計(jì)圖呈現(xiàn)出來。這比直接記錄溫度更便于比較。教學(xué)六年級(jí)下冊(cè)“小小工程師”單元時(shí)，為了評(píng)估塔臺(tái)模型的優(yōu)劣，教師從多個(gè)維度進(jìn)行考量，設(shè)置相應(yīng)的分值，比較各個(gè)模型分值的高低，給出綜合成績(jī)。然后合理設(shè)計(jì)記錄表單，確保數(shù)據(jù)能反映事物的本質(zhì)特點(diǎn)，便于后續(xù)的數(shù)據(jù)分析。

三、精思細(xì)研，解析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)能夠揭示研究對(duì)象的內(nèi)在規(guī)律。通過合理的分析和解釋，學(xué)生能夠得出正確的科學(xué)推論，獲得對(duì)客觀世界的正確認(rèn)識(shí)。

（一）聚焦注意，呈現(xiàn)可視化數(shù)據(jù)

小學(xué)生正處于從形象思維向抽象思維過渡的階段。面對(duì)大量的數(shù)據(jù)，他們往往不知從何下手。對(duì)此，教師要帶領(lǐng)學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理。如，先帶領(lǐng)學(xué)生分塊處理數(shù)據(jù)，圈畫重點(diǎn)數(shù)據(jù)，將后續(xù)需要對(duì)比的數(shù)據(jù)集中呈現(xiàn)出來。接著引導(dǎo)學(xué)生聚焦局部數(shù)據(jù)，基于一行或一列的數(shù)據(jù)展開研討，降低數(shù)據(jù)分析的難度。隨后讓學(xué)生將數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娔X上，借助統(tǒng)計(jì)工具，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為各種圖表，以更直觀的方式呈現(xiàn)出來。合適的統(tǒng)計(jì)圖表可以直觀展示事物的變化規(guī)律，便于學(xué)生得出相關(guān)結(jié)論。

（二）歸納推理，展開聚焦式分析

從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)規(guī)律并推導(dǎo)研究結(jié)論，是數(shù)據(jù)分析的核心目標(biāo)，也是學(xué)生面臨的難點(diǎn)。教師嘗試采用聚焦式分析的方式，幫助學(xué)生完成歸納推理，形成研究結(jié)論。五年級(jí)上冊(cè)“計(jì)量時(shí)間”單元的《擺的快慢》一課中，學(xué)生預(yù)測(cè)“擺動(dòng)幅度變大，擺來回一次的時(shí)間會(huì)變長(zhǎng)”。然而，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)卻顯示，當(dāng)幅度變化時(shí)，擺來回一次的時(shí)間并不會(huì)發(fā)生變化。在數(shù)據(jù)的支持下，學(xué)生聚焦假設(shè)，容易得出“擺幅大小不影響擺的快慢”這一結(jié)論。在驗(yàn)證過程中，學(xué)生梳理研究問題的因果關(guān)系，建立數(shù)據(jù)與問題之間的聯(lián)系。歸納推理前，教師鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立閱讀數(shù)據(jù)，嘗試自己解析數(shù)據(jù)，鍛煉歸納推理能力。

（三）結(jié)果演繹，證實(shí)可預(yù)測(cè)結(jié)論

得出結(jié)論之后，需要將結(jié)果應(yīng)用到實(shí)踐中，以此驗(yàn)證結(jié)論的可靠性。學(xué)生在探究活動(dòng)中獲取的數(shù)據(jù)僅代表小組的研究結(jié)果。但數(shù)據(jù)之間是否存在差異、基于小組探究數(shù)據(jù)得出的結(jié)論是否具有普適性等問題，仍需進(jìn)一步驗(yàn)證。將研究結(jié)果反饋給其他小組，通過組間對(duì)比驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性，是探究結(jié)果的演繹過程。教學(xué)五年級(jí)上冊(cè)“計(jì)量時(shí)間”單元時(shí)，當(dāng)學(xué)生得出“擺長(zhǎng)越短，擺來回一次的時(shí)間越短”這一結(jié)論后，教師要求他們繼續(xù)縮短擺長(zhǎng)，測(cè)試擺動(dòng)時(shí)間是否會(huì)繼續(xù)縮短，以此檢驗(yàn)結(jié)論的正確性。學(xué)習(xí)四年級(jí)上冊(cè)“運(yùn)動(dòng)和力”單元中的《讓小車運(yùn)動(dòng)起來》一課時(shí)，學(xué)生根據(jù)數(shù)據(jù)得出以下結(jié)論：動(dòng)力越大（以墊圈重力作為動(dòng)力），小車運(yùn)動(dòng)速度越快。教師鼓勵(lì)學(xué)生增加動(dòng)力，繼續(xù)檢測(cè)小車的運(yùn)動(dòng)速度。學(xué)生發(fā)現(xiàn)，當(dāng)重力足夠大時(shí)，小車的運(yùn)動(dòng)速度和墊圈重力之間的關(guān)系會(huì)發(fā)生變化?；诮Y(jié)果展開演繹推理，可證實(shí)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，強(qiáng)化研究結(jié)論。

（四）解析異常，列舉干擾性因素

在探究活動(dòng)中，往往會(huì)出現(xiàn)一些異常數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)往往是學(xué)生操作失誤造成的。它們不支持結(jié)論，不包含其他數(shù)據(jù)所反映的規(guī)律。面對(duì)異常數(shù)據(jù)，許多教師會(huì)選擇忽視。事實(shí)上，這是幫助學(xué)生突破認(rèn)知障礙的良好契機(jī)，應(yīng)得到教師的關(guān)注。學(xué)習(xí)五年級(jí)上冊(cè)“計(jì)量時(shí)間”單元中《擺的快慢》一課時(shí)，當(dāng)擺的長(zhǎng)度縮短后，有小組匯報(bào)“擺的次數(shù)在減少”。對(duì)此，教師組織學(xué)生展開研討，思考為什么會(huì)產(chǎn)生這一現(xiàn)象。在“用橡皮筋驅(qū)動(dòng)小車”的活動(dòng)中，當(dāng)橡皮筋的圈數(shù)達(dá)到一定數(shù)量后，繼續(xù)增加圈數(shù)反而會(huì)減少小車的運(yùn)動(dòng)距離。通過分析異常數(shù)據(jù)，學(xué)生綜合考慮影響小車運(yùn)動(dòng)距離的因素，為后續(xù)設(shè)計(jì)和制作小車打下了基礎(chǔ)。學(xué)生列舉干擾性因素及可能出現(xiàn)的各種錯(cuò)誤，進(jìn)一步明確實(shí)驗(yàn)操作的注意事項(xiàng)，逐漸建立正確的數(shù)據(jù)意識(shí)。

通過探究活動(dòng)獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，而后分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論，是小學(xué)科學(xué)學(xué)習(xí)的常態(tài)模式。課堂中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生正確認(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)的意義和價(jià)值，助力學(xué)生在獲取、處理、分析數(shù)據(jù)的過程中提升邏輯思維能力，形成數(shù)據(jù)意識(shí)。當(dāng)然，這一目標(biāo)不可能在短時(shí)間內(nèi)達(dá)成，需要讓學(xué)生不斷經(jīng)歷學(xué)習(xí)過程，逐漸突破認(rèn)知障礙。

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（浙江省杭州市競(jìng)舟第二小學(xué)）