浅谈小学科学实验数据的记录与分析

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  小学科学实验中,非常注重通过观察、测量、统计等方式获得实验数据,进而分析得出实验结论。教师引导学生合理、科学地记录、分析科学探究活动中所收集的实验数据,可以培养学生讲究证据、实事求是的实证意识,有效促进学生的科学学习。
  真实记录,保证数据的有效性
  真实记录实验数据,是学生进行实验数据分析得出实验结论的首要条件。但是在实际操作过程中,学生的主观意愿却会影响实验数据的有效性。
  例如在研究“摆的快慢与什么有关”的问题时,有个别研究“摆的快慢和摆锤有关”以及“摆的快慢和摆角有关”的小组,为了让不同控制变量的实验数据不同,人为修改数据,使实验数据和自己小组的假设相符。对此,我及时对他们进行指导,引导他们尊重事实,真实记录,保证数据的有效性。
  另一个小组的研究就非常有价值,他们研究的是摆锤对“摆”摆动次数的影响。学生发现,无论是用1个钩码,还是用2个钩码做摆锤,10次实验得出的摆动次数均为7次(如图1)。
  面对这不变的数据,学生产生了怀疑,又用3个钩码做摆锤,再次进行实验,结果5次实验下来,他们的“摆”摆动的次数还是7次。
  这时,学生意识到实验数据竟然与自己的假设不符,他们觉得有些不对,对实验数据产生了怀疑——以往的实验中,实验结论常常和实验假设不谋而合。为了寻找答案,调皮的学生悄悄从讲台上多拿了几个钩码,做成不同的摆锤再次反复实验。
  我观察到了这一组学生的表现,并没有阻止他们,而是鼓励他们多做几次实验。经过反复实验,他们发现不管用几个钩码做摆锤,他们小组的“摆”摆动的次数都不变。在大量的数据面前,学生心服口服,得出了“摆的快慢和摆锤无关”的实验结论。
  在全班交流时,我重点介绍并表扬了这一组,让全班学生意识到真实记录实验数据的重要性。
  重复实验,减少数据的偶然性
  在小学课堂实验中,不仅存在实验误差,而且存在测量、收集数据过程中的偶然性和一些不确定因素,如人的感官灵敏度、仪器的精密度、环境干扰等;被测量物体本身的不稳定性,如实验器材本身存在的微小差异等;实验者使用仪器的方法不正确,粗心大意读错、记错数据等。
  例如,在研究“摆的快慢与什么有关”时,有一个小组是这样记录的(如图2):
  该小组在进行数据分析和书写结论时束手无策,不知该怎么填写。这时,我引导该小组的学生观察这些数据的特点,学生很快发现,只有一个数据比较特别,就是第一组实验“以1个螺母为摆锤”时的第一次实验数据“10”,我让这组的学生分析为什么会出现这种情况,他们认为是由于第一次实验计数不熟练,计时不准确等原因导致的,最后,学生决定重新实验,避免这种偶然数据的产生。
  为了让数据更有说服力,教师教学时通常会采用多次实验求平均值的方法,例如在研究“降落伞下降的快慢与伞面大小是否有关”时,学生假设伞面越大,下降速度越慢。保持不变的条件是材料、绳长、放下高度,改变的条件是伞面的直径。实验设计与记录见表1。
  在这个实验中,伞面直径分为“30厘米”和“60厘米”的两组,每一组都进行5次重复实验,然后计算出5次实验的“平均用时”,尽可能地减小实验的偶然性。
  关注整体,把握数据的规律性
  只有对实验中的数据进行有序梳理、把握,才能发挥它们的真正价值。在科学实验中,如果实验结果是一组连续的数据或对比数据,特别是应变量随着自变量变化而变化的情况,教师可以采用列表法、作图法等梳理数据,以帮助学生观察数据,从数据中发现规律。
  例如在“水和油吸热、散热性能对比”的实验中,教师就可以利用表格对实验数据进行记录(如图3)。教师如果将这个图表绘制成折線统计图,那么实验数据的变化情况就会更加直观,将非常有利于学生进行实验数据的整理分析以及实验结论的得出。
  受学生年龄特点的影响,他们往往只关注事物的局部特点而非整体现象,在观察分析数据时,他们往往只关注个别的数字而非一组有内涵联系的数据,因此对特殊实验数据的分析整理就显得尤为重要。例如在研究“摆的快慢与什么有关”的实验中,有的小组在研究“摆锤重量”这一要素时收集到了这样的数据(如图4):
  在这个小组的实验中,学生根据最后结果,做出了“摆的快慢与摆锤重量有关”的结论。显然,学生只关注到了每轮实验的平均数,而没有具体分析表格中的每一个数据。为此,我让学生仔细分析实验记录中的每一个数据,观察数据的特点,分析摆的快慢和摆锤重量的具体联系。学生分析后发现,虽然摆锤重量在改变,但是摆的次数始终都在“13”和“14”两个数字之间徘徊,而“13”和“14”的出现是因为学生在计数和计时时产生的误差所致,摆锤的重量虽然变了,但其实摆的次数却没有改变。观察到这一现象,学生就明白了,原来摆的快慢和摆锤的重量无关。
  因此,教师在引导学生分析处理数据的时候要具体问题具体分析,不断提高学生分析实验数据的能力,让学生用数据说话,从数据的特点来分析处理数据,使他们学会科学地看问题和想问题,从而培养他们的实验技能,提高他们的科学素养。
  江苏省无锡市锡山实验小学(214104)??
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