1、實驗現象和實驗數據的搜集整理與分析一.問題闡述實驗現象和數據是定量實驗結果的主要表現形式，亦是定量研究結果的主要 證據。數據對于實驗教學來講，有著重要的意義和價值。然而在我們的教學中， 不尊重事實，漠視實驗數據的現象仍經常出現， 具體分析，在小學科學實驗數據 教學中主要存在以下一些問題：（一）數據收集存在的問題1 .數據收集不真實如擺的研究一課教學中，由于測量的次數多，時間緊，而測同一擺重或 同一擺長前后時間又幾近相同，于是有小組就根據前面的實驗數據， 推測了后面 的數據。又如教學熱是怎樣傳遞的一課時，有一小組的火柴掉下來的順序明 明不是有規律地從左往右，但聽到其他小組火柴都是從左往右有順序地

2、掉下來， 于是他們也修改了自己的數據。2 .數據收集不準確如教學水和食用油的比較一課時，教師引導學生把水和食用油分別裝入 相同的試管中來比較，結果教學中卻出現了相反的現象一一裝油的試管比裝水的 試管還要重，原來是裝水的試管壁薄，裝油的試管壁厚，實驗準備時教師并沒有 發現這個現象，結果出現了上述問題。3 .數據收集不全面教師在收集數據過程中，各小組雖然都做了同一個實驗，但教師只挑選1-2 個組的實驗表進行展示匯報，而其他組的實驗數據一概不論，就草草作結論，這 樣的實驗過程和結果很難說服所有人，也很容易出錯。（二）數據整理存在的問題1 .整理方式簡單課堂上教師比較重視設計小組或個人填寫的實驗數據表

3、格，但對全班匯總的實驗數據形式容易忽視，呈現方式比較簡單。在數據呈現時，要么逐一呈現小組 原始記錄單，要么按小組順序呈現數據，平時更少使用統計圖來整理。黑板上數據顯得雜亂無章，不易發現其中的規律。2 .數據取舍不清實驗結束后，尤其是多次重復實驗后，學生對于到底應該取哪一個值有時往往不清。例如在擺的研究一課中，讓學生對于 10秒之內擺擺動的次數進行記錄，實驗次數為3次。學生完成實驗后填表：第一次第二次第三次10秒擺動的次數898對于這組數據，到底應該取9還是取8次？還是取其它值？這時如果沒有 教師明確的指導，學生就不是很清楚。（三）數據分析存在的問題1 .數據分析膚淺實驗結束后，教師把數據羅列之

4、后直接引出實驗結論， 對數據中包含的豐富 信息沒有充分挖掘，浪費了學生辛苦獲得的寶貴數據資源， 這樣簡單的處理不利 于培養學生數據分析能力2 .排斥異樣數據所謂“異樣”數據指的是不能支持實驗結論的數據，它產生的原因較多，課 堂上也經常出現。教師不敢把那些“異樣”的數據拿出來分析，或者是教師認為 沒有必要，或者是擔心這些數據會打亂自己的課堂節奏， 其實有時候這些看似沒 有規律的數據，無法得出“科學結論”的數據，本應是讓學生體驗科學本質、培 養理性態度的好機會。二、問題剖析（一）操作層面1 .不精良的測量工具教學中因不精良的測量工具而造成的實驗數據出錯比比皆是。一些學校，特別是農村小學，實驗器材不

5、能及時更新，有些工具“年久失修”，造成了實驗數 據偏差較大。2 .不規范的操作技能實驗材料的操作具有一定的規范性，如量筒、溫度計、測力計等測量工具的 使用，如果不按要求操作，實驗數據就很容易出錯。3 .不正確的實驗方法不正確的實驗方法也是造成數據不準確的一個原因。如在研究“擺錘的重量 與擺的快慢是否有關”的實驗時，有個小組掛鉤碼的方法是一個接在另一個的下 面，掛成一長條，而別的組都是掛在回形針上，掛成一橫排，掛法不同導致了實 際擺長發生了變化，擺動次數也就變化了。（二）意識層面教師：教師本身的科學態度和素養的高度很大程度上決定了學生的思維高 度。有時候教師為了完成了教學任務，忽視了對學生數據意

6、識的培養。 教師對數 據教學的指導，特別是對一些特殊數據的處理方式欠妥。學生：一是學生實證意識淡薄，任務觀念嚴重，造成課堂上隨意修改、估計、 揣測數據，從眾心理突出；二是學生缺少獲取數據的正確方法和手段， 沒有能力 來分析、處理數據。三.數據收集整理與分析的探索(一)實驗數據有效收集的策略1 .培養正確習慣(1)培養檢查工具的習慣由于小學生的心理特點，實驗時，學生往往會急于實驗，對材料是否完整， 是否有缺陷一般不太在意，因此教師要經常教育學生，拿到工具后，先觀察實驗 材料有沒有破損、工具有沒有缺陷、儀器有沒有調整到位等，養成檢驗工具的良 好習慣。當然在實驗前，教師本身更應該對實驗材料和測量工具

7、作一個全面地檢 查和試驗。(2)培養重復檢測的習慣很多小學科學實驗都采用了不完全歸納法，對于不完全歸納，教學中應多舉 一些事例，多采集一些樣本，否則就會犯“以偏概全”的錯誤。首先要培養學生 重復檢測的習慣，實驗至少達到 3次；其次應盡可能多提供一些數據來支撐實 驗結論，一個有效地策略就是在教學相同的內容時， 可以利用同年段不同班級的 數據，也可以利用上學年同學積累的數據，教師平時要注意這方面的搜集整理。(3)培養及時記錄的習慣很多時候學生會忙于實驗而忘記記錄，因此，教師要培養學生勤于動手的記 錄習慣，使學生學會記錄實驗數據。教師可以用表格引導學生記錄，把每次測得 的數據填在相應的表格中，使原本

8、無序、雜亂的數據，變得有序，便于學生發現 其中的規律。2 .優化教學設計教學設計是數據生成的先決條件，其優劣一定意義上決定了數據的可靠度。如在教學擺的研究一課時，教材設計了不同擺重在15秒內擺動次數的比較，而有教師設計的是不同擺重分別擺10次所要的時間，結果得到下表:第一次（秒）第二次（秒）第三次（秒）第四次（秒）大約時間原來重量11.8611.6211.8911.9311重量增加11.9311.3812.2111.9511相比于擺動次數，擺動時間的統計出現了更多的小數，產生了更多的誤差，前后不同擺重所需要的時間幾乎沒有相同， 雖然大約時間相同，但也不利于“擺的快慢與擺錘重量無關”這一概念的形

9、成，筆者認為，這樣的設計并不妥當。3 .改精材料準備實驗材料也在很大程度上決定了數據生成的準確性，在選擇材料時，其中一個要求便是材料必須具備較強的可測性，便于數據的獲取。如在浮力一課教學中，測量一塊泡沫塑料塊在水中受到的浮力實驗，拉 動泡沫塑料塊容易發生偏轉，且因厚度不夠，對小部分浸入、大部分浸入難以把 握。后把泡沫塑料塊的規格更改為 6CM X6CM X6CM 。每隔1厘米做上記號,在中心處固定棉線，學生實驗操作時，統一標準，小部分浸入一一浸入2厘米; 大部分浸入一一浸入5厘米。嘗試后，發現效果好多了，避免了一些不必要的 麻煩，更便于數據的測量與分析。當然，改精材料準備最基本的要求還是測量工

10、具的精確性，如量筒、測力計的刻度一定要清晰，測量范圍要合理，有時也可根據需要在刻度上再加上一條自 己繪制的精細刻度表。有些實驗還經常要測量時間，學校又沒有足夠數量的秒表， 這時可以考慮讓有電子表的同學作為計時員， 平時注意這方面的訓練，讓計時更 準確、熟練。(二)實驗數據有效整理的策略1 .按數據的特點整理如果實驗數據是一組連續數據或對比對比數據，特別是應變量隨著自變量變化而變化的情況，可以采用列表排序法和作圖法整理， 這樣更有助于學生觀察數 據，從數據中發現規律。(1)列表排序法整理數據如在教學用水測量時間一課時，學生測量了積聚50毫升、100毫升、150毫升的水量后，把所需的時間列表排序如

11、下：小組水量1234小組水量123450 a#30秒29秒30秒29秒第1個50毫升30秒29秒30秒29秒100毫升62秒59秒61秒66秒第2個50毫升32秒30秒31秒37秒150毫升97秒95秒100108第3個5035363942秒秒毫升秒秒秒秒通過對表格數據的觀察，特別是對右表的整理排序，可以清楚地看出：滴完 相同水量所需的時間不同，第1個50毫升流水速度最快，第3個50毫升流水 速度最慢，學生知道了杯中水的流逝速度原來是先快后慢不均勻的。（2）作圖法整理數據實驗數據應變量隨自變量變化而變化的情況，把這些數據用統計圖來整理， 更能直觀形象地看出數據之間的關系。如左下圖是一張物體顏色

12、與吸熱關系的折 線統計圖，右下圖是一張光的強弱與溫度關系的柱形統計圖，通過統計圖，可以很清楚地看出事物之間變化的規律和趨勢。另外，在全班數據整理匯總時，利用 Excel電子表格可以對數據進行快速 地統計、排序，如上面講到的各種統計表和統計圖，就可以利用電子表格來制作， 熟練以后制作并不復雜。2 .按數據的種類整理對于不同類別的數據，教師可以分開來整理歸納，如果混在一起，不便于學生觀察發現。如杠桿研究一課，老師根據學生的匯報，在黑板上展示了一組數據：左邊（阻力點）情況右邊（用力點）情況用力情況（省力、費力或不省力也/、費力）鉤碼數阻力點到支點的距離鉤碼數用力點到支點的距離1221ft*1212不

13、省力也/、費力2214省力23323222112232費力不省力也不費力省力省力從表格中可以看出，數據是學生無意識記錄下來，學生很難看出其中的規律。因此，教師在學生收集好數據后，應及時引導學生對數據進行重新整理， 變無序 為有序。如可以再提供一張數據表，把數據按省力、費力和不省力也不費力三種 情況分類整理，然后橫向比較在這三種情況下，阻力點到支點的距離與用力點到 支點的距離的關系。通過比較，可以清楚看出省力杠桿用力點到支點的距離比阻 力點到支點的格數要多，即力臂較長，反之較短，從而明白省力杠桿與費力杠桿 的特點。3 .按數據的需求整理有的實驗中，我們要求學生對同一個實驗重復多次，以此來提高實驗

14、數據的 真實性。學生對于幾次實驗中的數據到底應該取哪一個，有時存在一定的難度， 教師應該在方法上予以一定的指導，教會學生對數據進行判斷與取舍，從而提高 數據整理的準確性。(1)平均數的選擇平均數作為一組數據的代表，比較可靠和穩定，它與這組數據中的每一個數 據都有關系，能夠充分地反映這組數據所包含的信息。 教學中，多數情況下都采 用了平均數來整理分析。如在教學電磁鐵磁力大小與線圈關系的實驗時，某小組得到了以下數據：磁力大小線圈的吸大頭針的數量(個)圈數第一次第二次第三次第四次平均數排序20圈32222340圈1119141114260圈23181617191通過平均數的計算，得到了磁力大小的先后

15、順序，比較準確的反映了電磁鐵線圈圈數越多，磁力越大的特點。但同時也發現，“40圈”的第二次數據為19個，比“60圈”的一些數據都要大，就這個數據而言，又違背了上面的結論， 而且這個數據使“ 40圈”的平均數變大，可以說在“科學”中又包含著“不科學”。教學中，教師也注意到了這個現象，通過交流，發現問題出在對于“吸附”的理解，學生的操作是把鐵釘的一端插入曲別針中， 再抬起，而正確的操作是把 鐵釘的一端靠近曲別針，靠磁力來吸引。通過再次操作，學生得出了較為準確的 數據。因此，采用平均數整理分析時，教師應注意一些極端數據的影響，必要時， 可以通過重復實驗來解決。(2)中位數、眾數等的選擇中位數在一組數

16、據的數值中處于中間的位置，反映一個團體的整體水平，而眾數著眼于對各數據出現的頻數的考察， 當一組數據多次重復出現時，它的眾數 往往是我們關心的計量。如在教學擺的研究一課，某小組研究了擺的快慢與 擺錘有關嗎實驗后，得到了一組數據：15秒內擺動次數的觀察記錄第一次第二次第三次平均數原來重量18171817.7兩倍重量18181818.0三倍重量18181918.3從數據看，最后的平均值不相等，跟擺的快慢與擺錘無關這一結論相駁，如果這樣處理，無疑會對教學造成不必要的干擾。 這里可以先取眾數，再來分析產 生不同數據的原因，并通過重復實驗來論證。在教學中，一般情況下我們更多采用平均數， 但平均數計算比較

17、麻煩，而且 容易受極端數值的影響，有時也可適當考慮運用中位數、眾數等方式來整理。(三)實驗數據有效分析的策略1 .對常態數據的分析(1)關注數據的多重信息一組數據中往往包含了多重信息，教學中教師應關注數據的多重信息， 充分 發揮數據的價值。如在教學怎樣得到更多光和熱一課，學生研究了物體的顏色與吸熱本領關系的實驗后，得到了如下一組數據：紙的種類剛開始的溫度2分鐘4分鐘6分鐘8分鐘10分鐘黑色193540434344粉色213235383939鋁箔紙202831343434紅色蠟光紙193134363637白紙213033363737實驗結束后，通過計算，在相同時間里，黑色上升的溫度最多，白色上升

18、的溫度最少，簡單分析后，學生都能發現：物體顏色越深，吸熱能力越強。但如果 只得出這個結論，那是遠遠不夠的。教師還應該繼續引導學生討論： 顏色相近的 紅色蠟光紙與粉色紙，為什么紅色蠟光紙比粉色紙吸熱能力要弱？鋁箔紙和白紙 有什么主要區別，吸熱能力有何不同？這些顏色溫度變化總的有什么特點？(先快后慢)等。總之，在實驗數據中包含了豐富的信息，教師要肯花時間，引導學生觀察比 較，充分挖掘數據應有的價值。(2)關注數據的科學本質有時，數據帶有一定的欺騙性，教師應引導學生透過數據，看到事物的本質屬性。如磁鐵的磁性一課，在探究了磁鐵各部分的磁性強弱后，得到了下表:A點B點C點D點D點第一組54046第二組8

19、5057第三組96067第四組54057第五組75046第六組55026第七組63055平均數65046實驗結束后，不少同學認為磁鐵的中間沒有磁性， 得出結論：磁鐵的磁性兩邊強、中間無。“磁鐵中間真的沒有磁性嗎？”在教師的啟發下，有學生提出了 自己的想法：雖然磁鐵中間吸不住回形針，但手上還是能感受到磁鐵對回形針的 吸力。這時，教師拿出比回形針更輕的小別針，經過演示，證明磁鐵中間確實是 有磁性的。教師強調：這里的數據零指的是不能吸回形針， 但并不意味著不能吸 起其它物體。實驗中，我們應充分利用感官，全面細致地觀察，不能盲目相信數 據，因為數據有時候也要騙人的。2 .對非常態數據的分析對于常態數據

20、，學生的整理分析還是有頭緒的，但對一些因實驗材料的缺陷， 或者操作技能的不規范，抑或實驗方法的錯誤而造成的異樣數據，其處理策略值 得關注。(1)數據處理方式的策略A.直接點明對一些明顯違反知識性錯誤的數據， 教師可以直接點明。如在教學油菜花 開了一課，學生統計了萼片、花瓣、雄蕊、雌蕊的數量后，有小組反映，他們 組的油菜花的雄蕊只有5根，這時教師可以指出，在通常情況下，油菜花的雄 蕊有6根(四長兩短)，造成只有5根的原因，有可能是解剖時不小心掉了 1 根，有可能是解剖是將其損壞了，也有可能是老師給之前就已經缺少了， 當然也 有可能是在發育過程中，油菜花發生了變異，但這是很少見的。總之，對于這樣 的數據，教師可以直接講明其中的道理，無需過分糾結。B.重復實驗重復實驗是面對非常態數據常用的教學策略， 也是基本的科學實驗方法。如 機械擺鐘一課，有一個小組三次實驗的數據為：第一次第二次第三次10秒擺動的次數6.568.5其中8.5次這個數據明顯區別于其他2個數據。這時，教師應提倡學生對數據質疑。引導學生思考操作是否規范？提倡學生再規范地做 1-2次實驗。經過引導，學生又做了 2次實驗，數據表補充為：第一次第二次第三次第四次第五次10秒擺動的次數6.568.56