“误”中生有——小学科学课堂实验错误数据应对策略
“误”中生有
————小学科学课堂实验错误数据应对策略
陈健
【摘要】 科学课堂上学生实验的“错误数据”，一般由以下三方面引起：实验材料、实验操作及实验环境。“错误数据”的出现，影响了很多科学课堂的进程，是忽略不计，还是少数服从多数？为了不让学生的实验流于形式，教师可以在课前进行预实验，选择学生容易理解和接受的材料，并且在实验前充分研讨，实验中有针对性指导，实验后呈现全班数据，讨论、对比、反思，层层深入。让一堂科学课能真正形成在学生的共识上。
【关键词】小学科学 错误数据 数据分析
实验数据是小学科学课堂的一项重要组成，也是最容易出意外的地方。当出现与自己预设不一样的“错误数据”的时候，有些学生会选择修改数据，随波逐流，或者对自己的数据置之不理。而老师一般会选择自己期望的正常数据，忽视“错误数据”，顺利下课，或者是“我们下课再验证下”，顺利避开。
不同的情境会出现不同的“错误数据”。“错误数据”该如何正面应对？如何减少“错误数据”？如何在这些杂乱的数据中，让学生分析出对自己有意义的结果？笔者针对学生常见的“错误数据”，分析原因，整理策略，并在教学中运用，取得不错的效果。
一、减少实验操作失误，提高数据准确性
学生在操作时因为失误导致实验的数据与预设的不一样，或者与大多数同学不一样。引发的原因可能是器材使用不规范，或是对材料性能不熟悉，有时候因为时间点把握不对。这种现象很普遍。当出现“错误数据”时，很多学生选择若无其事地结束实验，没有后续研究，消极等待其它小组的结论，抛弃自己的数据，缺乏严谨的研究态度。有些甚至修改自己数据，去迎合自己或者同学们的预期。
如在五年级上册第四单元测量皮筋缠绕圈数与小车运动距离关系的时候，学生都会预测缠绕圈数越多，小车行驶的就越远。以下是一个小组的实验数据：
|
缠绕圈数 |
第一次运动 |
第二次运动 |
平均距离 |
|
3 |
46 |
54 |
50 |
|
5 |
79 |
85 |
82 |
|
8 |
49 |
44 |
46.5 |
在出现以上实验数据之后，学生头脑中马上就觉得缠绕圈数8次的那次数据是错误的，在看了其它小组的数据之后，再加上生活经验，学生就对第三组数据进行了修改。
|
缠绕圈数 |
第一次运动 |
第二次运动 |
平均距离 |
|
8 |
149 |
144 |
146.5 |
在操作事实中，因为学生缠绕在车轴上的皮筋圈数太多，导致轮子打滑，摩擦力不够，从而引起第三次的“错误数据”。然而学生并没有在意这次的错误，直接修改了数据。
因操作失误引发的“错误数据”在所难免，我们可以采取以下的策略减少“错误数据”的发生。
1.实验前充分准备，明晰要点
学生的初始水平在哪里，实验中容易出错的点在哪里，这些都应该是教师在实验前明确的。教师可以通过预实验，明确容易出错的点，指导学生实验时也会一目了然。在实验前的研讨中，将这些容易出错的点研讨到位。同时一些难点除了研讨外，还需要做出标记，特别提醒。
2.实验中适时指导，穿针引线
深入学生群体，针对不同小组进行不同指导。在教师面对全班学生进行实验指导时，并不是所有学生都能真正理解和明白，少数学生看似明白，在真正操作时还会出现困难。我们是无法真正做到在实验前辅导好全体学生。这个时候，教师应该在实验过程中走下去，走进学生中间，在学生实验的时候，适当引导，给予点拨。对于实验操作失误学生，教师可现场指导，修正“错误数据。”
3.实验后留足时间，尊重“失误”
科学课堂的实验除了给学生以充足的时间进行探究外，还需要预备一些重复实验的时间。毕竟学生和老师的起点不一样，即使是预设准备十分充分，学生在操作时还是会状况百出。所以，每次的实验还要准备“恢复时间”。当发现有学生出现操作不当时，立即给予提醒，让学生还有再做一次的时间。当然，可以为学生准备其他的二次时间，如课外的补救时间等。尊重“失误”，通过重复试验加以验证，找到问题所在。
二、避免实验材料影响，提升数据有效性
实验材料是学生实验的基础，实验材料的正确与否直接决定了学生实验的有效性。一般科学课堂的实验材料的获取有两种途径：第一种是学生从生活中收集；第二种是教师从已有的实验器材中得到。教师一般基于教材的安排对这些器材进行选择。看似无错的材料，结果让实验漏洞百出。
如五年级上册《改变生态瓶》一课中，通过改变生态瓶中水、金鱼的数量（一次只改变一个条件），观察金鱼浮出水面的次数，来判断金鱼生活状况（浮出水面次数多，代表生活不好）。以下是学生实验得出的数据：
通过对比发现，金鱼浮出水面的次数没有改变。学生得出：改变的因素，对于金鱼没有影响。
反思实验原因，我们改变水或者金鱼的数量，最终是影响每一条金鱼从水中获取氧气的量。当氧气获取不够时，金鱼自然会浮出水面。而在实验中新鲜水体的含氧量较高，即使水或者金鱼量改变较大，短时间内金鱼变化不明显。如果选择饲养了很久的金鱼水来作为改变的水体的话，金鱼前后浮出水面次数的变化会更加明显。
实验材料的有效与否至关重要。我们可以采取一定的措施将实验材料更加合理化。
1.课前进行预实验
在很多科学教师眼中，这个实验我理解了，想当然的以为实验就是这样的，结果实验出现的状况让人措手不及。一个实验不应该仅仅存在课本上或者教师脑海中，更应该是教师现实真实实验操作中。只有自己亲身实践，才能更有效的了解实验的可行性和偶然性，才能更有针对性的选择有效的实验材料，从而尽可能的避免实验材料对实验结果产生影响。
2.选择适合学生操作的材料
在不少科学课堂上，明明合适的材料，实验前教师也进行了预实验，为什么学生实验还是有很多问题呢。其实很多时候选择材料我们要从学生角度出发，而不是作为成年人的我们。我们会，不代表学生也能很快理解和掌握。比如五年级下册《浮力》这一课，学生使用弹簧测力计来测量漂浮在水面的泡沫块受到的浮力的时候，要给泡沫系绳子，要穿过粘在水槽底部的滑轮，还要保证绳子一直是紧绷状态，要不然绳子容易脱离滑轮，如下图（左）所示。在求得数据之后还要通过公式计算，以得出浮力大小，对于有些学生理解困难。如果改成用下图（右）的拉压测力计，直接从上面把泡沫块压进水中，读数是多少，直接代表浮力是多大，简单易操作，学生更易懂。
三、排除杂乱环境干扰，强化数据针对性
很多的实验材料对环境要求较高，得出理想的数据需要单一的实验环境。然而在小学生的实验环境里，干扰实验数据的因素太多。学生还缺少火眼金睛去辨识，找出自己要的数据。多样、杂乱的实验环境干扰实验结果，让学生面对数据无从下手。
如五年级上册《怎样得到更多的光和热》一课中，学生研究不同颜色、不同摆放角度对于物体的吸热能力影响。每隔两分钟测量一次，观察温度的变化。以下是学生得出的数据。
在杂乱的数据下，变化无规律，很难找出升温变化：颜色越深吸热越强，升温越快，与太阳光垂直升温最快的规律。
在使用温度计测量物体颜色与吸热之间的关系的时候，温度计受热不是很理想。每个小组要同时开展不同条件的实验，记录数据，加之在室外，场面有些混乱。对于温度计使用上，很多小组都不是很注意，随便放放，由于地面的温度较低，导致后面的测量过程中还出现了温度下降的状况。有些小组还用手捂住了温度计下面感受热量的玻璃泡，结果数据就变得很混乱。
实验环境的创设，对于学生实验影响很大。良好的实验环境可以有效减少偶然因素对实验的影响。
1.创设学生良好实验心理环境
学生心理的变化，很容易会被教师给忽略掉。一个没有做好实验心理准备的学生，实验也就很难有所成效。在每节科学课开始的时候，要尽可能的让学生身心都进入到课堂中来，避免游离于课堂之外。
在学生研讨和实验的时候，尽可能的给学生以宽松的心理环境，让学生敢想，敢做。所以在实验研讨及实验过程，要给予学生足够的时间，激发起学生研究的兴趣。
2.创设学生良好实验周边环境
学生实验时，周边环境过于嘈杂会影响学生的数据采集，因此排除实验环境的干扰，强化实验的针对性是减少“错误数据”的重要环节。
如《如何得到更多的光和热》一课实验的时候，这个时候是在室外进行的，当时的天气，对实验有很大的干扰。测量时，在反光很强的地面上实验，也会对实验产生干扰。实验时，同样材质的纸，有些厚薄也会不同，也会对实验产生干扰。实验时，不同的人握住袋子也会干扰测量。不同组间实验时，同学之间也会互相产生干扰。如何让周边的环境变得有针对性，需要一系列的改进。
所以教师事先应该对实验场所进行检查，是否符合学生课堂实验要求。每次学生实验时，记录下存在的问题，有针对的进行改善。所以教师也应该带着一本记录表进课堂，随时进行记录，不让每一个学生的问题逃掉。
四、增强数据分析技术，凸显数据价值性
当“错误数据”产生时，教师不能逃避。首先，要尊重事实，呈现学生数据。然后有针对性的进行处理。数据的分析技术能帮助提升数据的价值。
为了尊重学生的实验成果，我们应该要汇总学生数据，把所有小组的数据都呈现在全班学生面前，让学生明白每一个数据都很重要，不随意更改、丢弃。然后对数据进行整理与分析。
如五上《让小车动起来》一课，学生测量拉力大小（垫圈个数）和小车的运动关系的时，汇总全班数据。学生发现各组的平均时间都不一样，数据分析暂时陷入混乱。
|
组别 |
1 |
组别 |
2 |
组别 |
3 |
组别 |
4 |
|
垫圈数 |
平均时间 |
垫圈数 |
平均时间 |
垫圈数 |
平均时间 |
垫圈数 |
平均时间 |
|
4 |
2.18 |
5 |
2 |
4 |
2.6 |
4 |
3.2 |
|
5 |
2.02 |
7 |
1 |
6 |
2.1 |
6 |
2.6 |
|
6 |
2.1 |
9 |
1 |
8 |
1.2 |
8 |
1.3 |
|
组别 |
5 |
组别 |
6 |
组别 |
7 |
组别 |
8 |
|
垫圈数 |
平均时间 |
垫圈数 |
平均时间 |
垫圈数 |
平均时间 |
垫圈数 |
平均时间 |
|
5 |
1.89 |
6 |
3.5 |
5 |
3 |
6 |
2 |
|
10 |
1.02 |
8 |
2.6 |
7 |
2 |
7 |
2 |
|
15 |
0.42 |
10 |
2.8 |
10 |
1 |
8 |
1 |
就在学生认为是因为自己的失误造成“错误数据”时，老师用数据分析的方法帮助学生理清了思路，提升了数据的价值。
常见的数据分析方法如下，对应不同对象，效果明显。
1.全班的列表对比
全班的杂乱数据，通过列表之后，相同组数间的差别学生就可以有话说了，能找出一些组间的问题所在。这种分析可以针对全班性的组别有重叠或者交叉的实验。如拉力大小和小车运动速度的关系数据表，可以进行如下处理：
|
垫圈数 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
小组 |
|||||||
|
1 |
2.18 |
2.02 |
2.1 |
|
|
|
|
|
2 |
|
2 |
|
1 |
|
1 |
|
|
3 |
2.6 |
|
2.1 |
|
1.2 |
|
|
|
4 |
3.2 |
|
2.6 |
|
1.3 |
|
|
|
5 |
|
1.89 |
|
|
|
|
1.02 |
|
6 |
|
|
3.5 |
|
2.6 |
|
2.8 |
|
7 |
|
3 |
|
2 |
|
|
1 |
|
8 |
|
|
2 |
2 |
1 |
|
|
第一次分析实验结果的时候发现，有几个小组的速度基本没怎么变化。在列表对比后，学生得出，是计时准确度造成的，应该计算到小数点后两位会更好。
讨论分析过程，让学生明确了可能存在的问题，对于接下来的验证和以后的实验都能起到很好的帮助，学生对于数据会更加的小心细致，也会更加的重视。同时学生也会进行不同组间的对比，发现同样垫圈数速度却有所不同，会思考距离、计时、小车都会对实验结果造成影响，对于学生后续的对比实验，学生会更关注细节上的控制，学生不经意间慢慢培养起了严谨的科学态度。
2.组内的图形对比
将组内的数据进行图形排列，能知道前后实验的变化。这种方法适用于同一组别实验中的多次实验，能找到多次实验中的差距。同一组实验，要多做几次，以避免误差。这些数据就适合图形对比。比如说同样是用4个垫圈来拉动小车，每次实验数据中的差异进行对比。
通过折线图的对比排列，学生能知道前后实验发展的趋势，同时又能跟整体进行比较。这种方法适用于不同组别间前后的变化。比如说分别用4、6、8个垫圈来拉动小车，速度之间的变化就可以用折线图来表示了。
在对数据进行汇总、梳理之后，学生对于出现的差异已经能很好的表达出来了。学生会采用不同的方法来分析、对比“错误数据”，让数据背后的真相暴露在自己面前。
[2]张红霞.科学究竟是什么[M].教育科学出版社，2003.
[3]维果茨基著.余震球译.维果茨基教育论著选[M].人民教育出版社，2005.1.
