在學習物理過程中，實驗教學也是重要的一個課程，因為通過物理實驗可以更加直接地論證一條定理，學生們也可以更加直觀地學習物理知識。這是一篇關于小學科學實驗教學中出現“數據異常”的思考課題范文，以便于需要的朋友進行參考。

 

　　內容提要：學生在進行科學探究中常常出現一些與物理規律或者生活常識相悖的“數據異常”，當面對這些時，教師應該尊重前人總結的經驗和真理，還是應該尊重學生手里的實驗數據？教師面對學生實驗中出現的“數據異常”既不能無視，也不能直接予以否定，作為實驗的組織者、指導者的教師該做怎么做呢？如何因勢利導，讓學生發現“數據異常”背后的東西，是更加能夠體現科學精神和科學價值觀的教學方式。

 

　　1．問題的提出

 

　　筆者曾執教過《熱水變涼》這節課，當時安排學生先預測溫度降低的規律，然后分9個小組實驗：把熱水倒入燒杯用溫度計測量，待溫度計液柱停止上升時記錄初始溫度，然后每隔兩分鐘記錄一次熱水溫度。10分鐘后實驗結束，填寫“溫度降低曲線圖”，匯報交流各個小組的發現。

 

　　匯報時發現，其中4個小組填寫的實驗數據中最開始減低的溫度偏少，然后逐步變多，再變低；2個小組每兩分鐘減低的溫度是一樣的；2個小組每兩分鐘減低的溫度規律是先慢后快；而每兩分鐘減低的溫度規律是先快后慢的只有1組。

 

　　數據的差異導致學生的結論出現了比較大的分歧，可惜因為教學時間緊張，筆者沒來得及給他們分析數據背后的問題，只是由自己給了他們一個標準答案──溫度減低的規律是先快后慢直到完全停止，然后以“降低到室溫的水不會繼續降溫”為例說明了該觀點。

 

　　這堂課結束了，學生們帶著一個正確的標準答案和一肚子對數據的懷疑離開了課堂。

 

　　2．問題的分析

 

　　學生在進行科學探究中常常出現一些與物理規律或者生活常識相悖的“數據異常”，當面對這些時，教師應該尊重前人總結的經驗和真理，還是應該尊重學生手里的實驗數據？這是一個兩難的問題，因為學生手中的實驗數據中的“數據異常”的確是存在，當然不能坐視不管；可如果只是生硬地給予他們標準答案，那么為什么我們還要做實驗呢？科學，就是一門用數據說話，最講究真憑實據的學科。要是連數據都不能說明問題，學生對實驗還會有興趣嗎？他們還會重視實驗嗎？甚至，他們連對科學這門學科都會產生懷疑，進而失去學習的興趣。

 

　　那么，現在就很清楚了，教師面對學生實驗中出現的“數據異常”既不能無視，也不能直接予以否定，那么作為實驗的組織者、指導者的教師該怎么做呢？科學，本身就是一門不斷從錯誤中發現真理，在錯誤中不斷進步的學科，那么實驗中出現各種“數據異常”的原因肯定是可以變成有效教學的一種條件。

 

　　上次實驗后，通過搜集整理，筆者猜想學生們在測量時可能有以下幾種行為導致了數據異常：

 

　　（1）沒等到液柱停止上升就開始記錄

 

　　（2）負責計算時間的同學和負責觀察溫度的同學沒能很好地配合

 

　　（3）溫度計碰到了杯壁

 

　　（4）負責拿溫度計的同學可能攪拌了熱水或者有其他導致熱水降溫速度變化的行為

 

　　很明顯，這些都是由于學生實驗操作中出現失誤造成的“數據異常”。但是，這畢竟只是一群小學三年級的學生，要求他們在剛接觸科學課程不到一年的時間就能把實驗中的每個細節都做到位是不太可能的。事實上，即使是經過長期實驗操作的鍛煉，也不可能完全避免實驗中出現“數據異常”現象。小學科學實驗的主要目的在于培養學生良好的實驗習慣和發現問題、解決問題的能力。針對此，注重因勢利導，讓學生發現“數據異常”背后的東西，是更加能夠體現科學精神和科學價值觀的教學方式。

 

　　3．問題解決的策略

 

　　學生實驗中出現“數據異常”的原因，除了實驗原理不正確這個不可控制的原因外，主要是實驗儀器不精確、實驗過程不正確、操作方法不正確等可控制的因素造成的。筆者認為，減少不可控制因素的出現，正是我們科學教師應當注重思考的方面。

 

　　3．1減少出現實驗“數據異常”可能性的方法

 

　　3．1．1勤動手，多實踐。

 

　　實驗操作跟所有的工作一樣，也有一個熟練度的問題。通過各年級段和同年級班級間的比較，我們可以比較清楚地發現，高年級學生比低年級學生在實驗操作上出現較大“數據異常”的概率小，同年級段內常進行實驗操作的學生比不常進行實驗操作的學生出現較大“數據異常”的概率小。雖然有一些智力發展方面的原因，但是長期進行實驗操作還是可以減少很多實驗過程和操作方法上的不正確。例如，學生對如何正確讀出燒杯、量筒、溫度計的刻度，就應該是貫穿在整個小學科學實驗操作練習的始終：三年級比較水的多少，四年級測量降水量、100ml水能溶解多少食鹽，五年級測量溫度、制作水鐘等。如果能堅持帶領學生做好這些實驗，那么隨著操作次數的增加，較大“數據異常”出現的概率必然會大大減少。

 

　　3．1．2培養良好的實驗習慣。

 

　　學生對實驗的興趣通常都很濃厚，但是其中傾向于玩的成分遠大于探索的成分。常常可以看見學生實驗時嬉笑玩耍，對于實驗操作中的注意事項容易疏忽；也有的學生在實驗時無所事事，仿佛實驗都是別人的事，與自己沒有關系；還有的學生對于實驗數據采取無所謂的態度，人云亦云，不能堅持自己測量的數據。針對這些情況，就要求教師在安排實驗時給每個學生進行具體分工，保證他們有事可干；強調科學實驗是嚴謹的活動，必須細致、細心地進行每一步操作；演示實驗要求學生仔細留意教師的每個細節，實際操作中教師也時刻留意學生的操作細節并適時進行指導。長期這樣堅持，特別是嚴謹地要求學生注重細節，不但可以端正他們學習科學的態度，也能使實驗中出現較大“數據異常”的概率變小。例如，筆者曾從三年級開始任教的某班級，因為能夠堅持實驗態度的嚴謹性，所以到六年級時已經能夠比較準確地進行一些基本實驗操作，很少出現因儀器原因或操作不當造成的較大“數據異常”。

 

　　3．1．3反復測量，養成實證意識

 

　　科學實驗得到的數據是具有偶然性的，為了避免偶然性對實驗結論的影響，只有反復測量并強調實驗的可重復性才能算作是科學的結論。有的學生在進行實驗時比較草率，常常進行一次實驗就匆匆下定論，實際上這是很不可取的。教師應該把“科學實驗應反復多做幾次，然后取數據的平均值”這個意識貫穿在教學的始終，這樣才能保證實驗受偶然性影響所造成的誤差值達到最小。需要注意的是，有些實驗因為時間上的局限，比較難在課堂上完成重復，于是有教師習慣說：“大家回家后可以多做幾次來檢驗。”實際上這是不可能的，因為回家后會這樣去做的學生很少，而且有些實驗也不是家里有條件去做的。遇到這種實驗時，就需要引導學生把各個小組得出的數據進行平均，這樣也能一定程度地避免較大“數據異常”的出現。

 

　　3．2出現“數據異常”后的處理方法

 

　　3．2．1對數據和結論進行推敲，適當提出質疑

 

　　大多數時候，學生因為錯誤的數據而產生錯誤的結論是很正常的，而且也可以通過簡單的分析得出這一結論的荒謬性。但是，直接指出學生數據出錯的方式很不可取，這不但會打擊學生的學習積極性，更會令他們對實驗的必要性產生懷疑。那么，當出現這種情況時，最好的方式是先肯定他們的結論，再引導他們對結論進行質疑，從生活中的現象去判斷自己結論是否能夠成立；在學生產生疑問后在帶領他們回顧自己的實驗過程，去發現自己在設計實驗和操作實驗中是否有什么疏失。這樣，既可以從實驗方法上對學生進行有效指導，也能避免學生堅持自己的錯誤結論，最重要的是無意間讓學生對問題進行了新的探究，增加了學習科學的趣味性。例如在先溶解再分離食鹽與水的實驗中，學生推導出食鹽變少的結論后，筆者就引導學生提出質疑：鹽去哪里了？有學生說鹽蒸發了，那么我們在第二次蒸發食鹽水的時候增加了一個蒸餾水收集裝置，把蒸發出的水收集起來一嘗就發現了問題。到這個時候再去回顧前面實驗中哪些地方出現了失誤就順理成章了，學生的學習興趣也大大增強，以后的實驗中出現的操作失誤少了很多。

 

　　3．2．2對數據和結論進行肯定，在后面教學中再進行反證

 

　　科學的發展歷程，本身就是一個不斷否定已有認知的過程，有些錯誤的結論本身就是一個很好的教學內容，甚至還能為下一階段的教學進行服務。例如，五年級《沉與浮》這一課，學生很容易形成一個結論：純粹的木頭總是浮在水上的。這個結論本身當然有問題，但筆者當時并沒有說破。等到了六年級《多種多樣的植物》這一課，筆者展示了一段關于黑鐵木放進水中的視頻。“木頭沉下去了！”學生對這個現象驚奇不已，然后再學習的時候，他們對本節課所學內容抱著極其濃厚的興趣。事實上，這樣的情況還是比較多的。在學生對一些實驗結果產生錯誤結論后，教師不需要馬上否定它，因為后面的教學內容中自然有對這個結論進行修正的機會。如果能夠讓學生對自己已有的結論產生懷疑，并進一步去探究背后的原因，實際上我們的科學教學就得到了極大的成功。要做到這一點，需要教師對小學階段的科學教學內容有一個整體的框架思考，這樣，自然可以做到化錯誤為進步的動力。

 

　　3．2．3對數據和結論進行擱置，待學生對它產生探究興趣再進行探索

 

　　科學是一門用理性思維去處理感性數據的學科，如果數據本身沒有錯誤，而且在實驗操作中也找不到錯誤，那么即使得出看似錯誤的結論，其實可能它才是對的。例如《聲音的傳播》這節課，就曾經有一位北京的老師動用分貝測量儀器來檢測長繩和短繩誰傳播聲音的能力強，得出的結論讓人震驚：長繩傳播聲音的能力強于短繩！這個結論看起來很不可思議，但明明白白的數據是不能否定的。后來就有東南大學的教授指出：可能由于拉長繩的力量比較大，繩子產生的扭力導致傳播聲音的能力變強了。這個觀點的對錯暫且不論，但這個現象值得我們深思：我們所堅持的觀點就一定是正確的嗎？實際上，科學精神中的懷疑精神也同樣適用于我們教師。只有教師首先對實驗數據保持著尊敬的心態，才能培養出學生們的懷疑精神和創造力。對看似錯誤的結論，在無法具體分析的情況下暫時擱置，待到學生對它產生探究興趣時再進行新的探索，說不定也能夠闖出另外的一番天地來。

 

　　4．結語

 

　　綜上所述，科學實驗中出現“數據異常”并不可怕，只要能夠進行合理安排與靈活處置，在教學前作好預案，同樣是可以把壞事變好事，從而為我們科學教學有效性服務的。