“另类”也能演绎精彩——对小学科学课堂中“另类”数据的几点思考

[内容摘要]小学科学课堂教学实验中会出现一些误差较大、不利于描述现实世界、甚至与现实世界客观事物相违背的图形符号和数字，我们暂且称之为“另类”数据。若能对这类数据进行分析处理，能促使学生回去审视自己实验操作的规范性、正确性；审视实验器材的合理性、科学性等等，对于提高学生今后实验开展的严谨性、自我反思实验的能力以及培养他们的质疑精神、实证意识等都会起到很大的作用，从而促进学生科学素养的养成。

[关键词] “另类”数据   分析处理   科学素养

实证意识作为学生科学素养之一，在科学课堂中的一项具体体现就是“用数据说话”，这一观点始终贯穿着各册教材。数据有助于学生寻找规律、得出结论，同时它也是最能说服学生的。“用数据说话”也能使课堂探究变得更真实、准确，它能够很好地提高科学探究的效率，因此，尊重数据是科学探究活动必须遵循的准则。

    但有的教师在实际科学课堂中，对数据的分析大多为得出结论而分析，流于形式，不够严谨、实效性不强。有许多忽略实验数据的情况存在，尤其是当课堂中出现一些误差较大、不利于描述现实世界、甚至与现实世界客观事物相违背的图形符号和数字时（我们暂且称之为“另类”数据），很多老师更是回避或放弃对这类数据的分析。

但是“另类”数据不是凭空产生的，也是学生在实验过程中得到的，是学生实验结果的真实呈现，因此我们不能漠视这些数据的存在，而要把这些数据妥善处理，从而激起学生想解除困惑、再次得到常态数据并得出结论的欲望，实现培养他们的质疑精神、实证意识等科学素养的目的，让科学课堂回到科学理性的本质上。那么，我们该怎样处理这些“另类”数据呢？

一、重视“另类”数据，树立分析数据意识

1、教师——敢于直面“另类”数据

教师应该树立及时有效地处理“另类”数据的教学观，意识到分析这类数据将有利于培养学生质疑精神、实证意识等科学素养。

【课例片段】在一节《用橡皮筋作动力》的课中，孩子们在研究“橡皮筋缠绕的圈数与小车运动距离的关系”，教师根据孩子们的汇报统计如下：

老师问：“发现什么规律？”一个孩子说：“缠绕的圈数越多小车运动的距离越远。”老师比较满意，但另一个孩子站起来说：“不一定!”老师追问：“你怎么知道的？”孩子答：“因为有两个组缠绕六圈时候小车运动距离比四圈时距离近。”老师故意以问的语气：“那么大多数的组都赞同第一种情况吧？”孩子们回答：“是。”老师满心欢喜地总结道：“缠绕的圈数越多小车运动的距离越远。”

仔细分析这张表，可以发现：事实并非如此。8个小组中有3个小组并不能得出“缠绕的圈数越多小车运动的距离越远”的结论。5个组的结论不能代表所有，我们应该知道：“大多数人的意见并不一定就是对的。”

笔者认为教师为何没有发现或不敢把那些“另类”的数据拿出来分析，一个很重要的因素就是教师担心这些数据会打乱自己的课堂节奏，或者教师对实验的结果指向性太强烈，只重视实验结论的得出而忽视了支撑这个实验结论的数据，更不敢谈对这些数据进行分析，分析数据背后的故事。其实看似没有规律的数据，无法得出“科学结论”的数据，本应是让学生体验科学本质、培养理性态度的好机会。

张红霞老师认为科学教育特有的内容是“让孩子们学习科学对事实的尊重、科学对观察的依赖、科学对结论的谨慎、科学对错误的勇于修正等”。为了得出符合科学结论的“结论”，老师不惜漠视数据，弃科学本质于不顾，忽视科学理性态度的培养，是与我们的科学教育相违悖的。

如果，当科学课堂中出现“另类”数据时，教师勇于直面“意外”，引领孩子去思考、去发现：重视事实根据，合理怀疑；倾听和考虑他人的不同观念或解释；避免在证据不充分的情况下作出判断；避免或将某结论不恰当地进行推广；注意考察任一数据来源的可靠性及重现性；多次实验，根据新的证据，怀疑、修改自己的意见。那么，孩子尝试在这过程中获得了面对问题要积极寻求解决对策的浸润，科学来不得一点马虎的陶治。

我们经常说提出一个问题比解决一个问题要重要，因为解决一个问题更多的是方法上的指导，而提出一个问题更需要学生有较强的问题意识，与质疑精神。同样，面对数据，我们更应慎之又慎。由此可见，教师具备分析“另类”数据的意识和观念是多么重要。

2、学生——敢于质疑“另类”数据 

让学生关注课堂中“另类”数据，并激发分析处理此类数据的愿向，培养学生对数据的质疑精神，激发再次实验得到常态数据的愿向，培养他们“用数据说话、尊重事实”的实证意识。

【课例片段】以《跳动起来会怎样（二）》一课为例进行说明。在一节研究课上，当每个学生用简易听诊器测完心跳以后，教师要求每组学生算出组内平均数，汇总以后，教师又算出全班平均数。接着用同样的方法测出全班脉搏的平均数。在各小组汇报时发现学生测得的心跳数最低的只有42，最高的达到170，但由于汇报的是全组平均数，很多悬殊的数字都抵消了。这样，通过纵向比较得到一个结论，儿童的心跳在60~100之间；通过横向比较发现，心跳和脉搏数差不多，因此得出结论：脉搏可以反映心跳情况。

问题随之产生，这样测得的数据是否可以说明问题？这样得出的结论是否具有科学性？首先，学生第一次测得的结果是否准确，答案是不言而喻的。学生初次测量心跳和脉搏，受到年龄、知识水平、经验的限制，误差不仅存在而且肯定不小。即使是成年人第一次测量恐怕也很难测得十分准确。像有的学生测得的结果为42次，就很有可能是错误的。但在课堂上，老师没有表现出任何疑问，那么，用这样误差极大的数据算出的平均数能说明儿童的心跳范围吗？这样做也会给学生造成这样一种错误印象：测量数据不用十分准确，差不多就行了，甚至瞎编一个也没关系。可见，不严谨的科学研究对儿童实事求是精神的培养非常不利，也使他们对其它科学问题的研究缺少严谨科学的态度。

孩子们在科学探究过程中，主要通过观察、实验、测量、调查等获取客观事实，观测工具的可靠性和学生运用工具的技能技巧，直接影响着观测结果及其分析。另外，他们往往会挑选符合自己想法的内容，当多次验证结果产生矛盾时，往往以组内“权威人士”的操作结果为答案，这与“讲究证据，不迷信权威”的科学精神是不符合的。

这时老师要及时从数据的更改中发现信息并介入孩子们的探究活动，抓住一次把非预设的生成转化为有利的教学资源的机会，使实验操作严谨，确保数据来源可靠。如在课堂教学中教师可以针对实验中出现的“另类”数据，鼓励学生质疑“另类”数据，敢于自主分析“另类”数据，主动探究其成因，在精彩生成的更深层次，更重要的是在科学课堂中营造出科学面前人人平等的氛围，为学生创设一个敢于分析另类数据的良好环境。这对于孩子们对科学本质的体悟、对科学探究严谨性的认识、对科学理性态度的培养，具有非常重要的帮助作用。

二、反思“另类”数据，提高分析问题能力

错误被当成学生积极参与和共同构建知识过程中必然伴随的现象，是“入门”的积极信号，学生的错误具有积极的正面的、不可替代的教育价值，而不是把它当作必须马上删除的偶发事件。如果学生实验中出现“另类”数据，教师应该重视关注这一数据产生的原创性，帮助学生解释和自我澄清脑中的“潜在认知活动”，用各种方法探索和表达他们的想法，引导学生注意他们这些想法和推理的一致性或矛盾之处，与学生一起探究这些数据产生的原因，从而促进其更多科学素养的发展。

1、反思实验过程

【课例片段】在研究“摆锤的重量与摆的快慢是否有关”的实验中，教师让学生先将摆绳都设置成10厘米，然后分别挂一个、两个、三个钩码逐一增加摆锤重量进行实验，其中有七组同学每次实验摆的次数都是相同的，只有一个小组结果是这样的：

我们都知道：摆的快慢与摆锤的重量无关。那么这组同学为什么会得到这样的数据呢？教师从这组数据出发，引导学生反思自己的实验过程，并在全班展示实验过程，发现他们挂钩码的方法与其他组不同，这组同学是一个接在另一个下面，挂成一长条，而别的组都是挂在回形针上，挂成一横排，挂法不同导致了实际摆长发生了变化，当然摆动次数就变化了。再次实验后学生分析发现，是实验方法的不同影响了实验数据。

出现“另类”数据是引导学生反思实验的一个良好的时机。学生实验过程中实验方法是否正确、实验操作是否规范、实验态度是否严谨都有可能成为“另类”数据的产生原因。因此教师及时捕捉“另类”数据，引导学生对这些数据进行分析，可以帮助学生发现实验中存在的问题，有助于学生形成良好的实验习惯，从客观上避免“另类”数据的产生以及对实验结果的“干扰”。同时在分析与反思之中，激发学生为获得正确的数据进行再次实验，并逐渐形成科学严谨的科学态度。

2、反思实验器材

一些“另类”数据的产生也不排除实验器材本身因素的制约。在一次内容为五（下）浮力单元《下沉的物体会受到水的浮力吗？》教研课执教时，引导学生做“下沉的物体在水中受到的浮力大小会变化吗？”关于钩码排开水量测量的实验时，有三组学生得到如下“另类”数据：(常态数据约为：5ml、10ml、15ml)

这个表格中“组二”的数据大得有些离谱，仔细深究，不难发现小学实验室没有专门用来测量排开水量的精确量杯，用每小格50ml、总量为200ml的刻度杯来测一个钩码的排水量，鉴于学生的实验能力和认知水平，出现这样的“另类”数据也在情理之中。这就要求我们教师为学生提供更为精确的实验器材，尽量避免因为器材因素而导致学生产生“另类”数据。

众所周知，分析常态数据能逐渐提升学生数据分析能力，但更大的提升来源对于“另类”数据的分析，而且在“另类”数据分析时还能引发出更多科学素养的发展，能够促使学生返回去审视自己实验操作的科学性正确性、审视实验器材的合理性科学性、审视实验进程先后顺序的科学性等等，对于提高学生今后实验开展的严谨性、自我审视等都会起到很大的作用。

三、把握“另类”数据特点，适时进行分析

根据“另类”数据特点的不同，我们要恰当把握分析的时机。一般来说，有以下几种分析“另类”数据的时机：

1、“热思考”分析

在“另类”数据被发现后立即进行分析，主要适用于另类数据产生的面比较广、另类数据影响孩子们得出结论等情况下。例如《用橡皮筋作动力》一课中所得到的三组数据影响了孩子们顺利地得出结论，孩子们的意见存在较大的分歧。这时，老师就不应该急于求成，强行将概念结论灌给学生，而是要带领孩子们理性地思考，分析这些数据是在怎样的情况下得到的（实验环境差异对数据的影响），分析这些数据是在怎么样的原始数据基础上得到的（数据的偶然性），可以指导学生思考实验过程是否准确（加强实验过程的严谨性），当学生懂得对数据背后的思考时，那么，数据不但成了结论的强有力支撑，更是对学生实证意识潜移默化地影响。因此当“另类”数据影响得出结论时，数据分析工作势在必行、刻不容缓。

2、“冷处理”分析

发现后，放置一会，等常态数据讨论完后进行分析，多用于产生面比较小，不影响得出结论，产生原因又比较明确的数据。每个实验组，每个孩子都希望自己能得到常态数据，顺利地得出结论，当自己的数据不太利于解释事件、得出结论时，他们往往比较失落，教师可以在大部分学生用自己证据得出结论后，专门提出问题，进行分析。这样既照顾了全局，又让所有学生都经历了一次反思、修正，一般还不会影响课堂的秩序。

3、“延课外”分析

作为课后拓展内容之一,课后分析研究，多用于个别还没找到明确原因或产生原因比较复杂的“另类”数据。这类数据很难在课堂中分析出个所以然来，但我们决不能置之不理，学生还是很想把问题弄个究竟的，我们要慎重对待，保护学生这种问题意识，引导学生课后分析研究。有些数据可能还要一测再测，但当问题解决后，教师和学生都会有很多意外的收获。

四、“另类”数据的最终“归宿”

1、引导学生养成“把数据问题做到底”的习惯

有些“另类”数据产生的原因比较复杂，通过一次的分析处理往往不能彻底解决问题，教师应及时了解学生分析处理的动态，鼓励学生反复多做几次分析处理，并适当给予评价，以激励学生把问题彻底解决。面对问题时，我们应该“斤斤计较”还是“从宽处理”？笔者个人认为，宁可因为“斤斤计较”多费些时间也绝不能凑合了事。科学课的任务是培养学生的科学素养，科学素养包括很多方面，严谨、实事求是是其中最重要的一方面。学生测量错了不要紧，可以再测几次，从而使学生知道：多次测量的结果比一次更准确，如果测量方法正确而结果不一样，可以通过算平均数的方法来解决。所谓“授人以鱼不如授人以渔”，了解科学的方法远比得到一个正确的结论更为重要。作为科学老师，首先自己应具备一定的科学素养才能使学生的科学素养不断提高。我想每位老师应当引以为戒，不断学习仔细思考：怎样做才最有利于学生思维的发展。

2、   分析“另类”的最终目的在于尽量避免它的产生

由实验器材本身原因产生的“另类”数据，可以通过改进实验材料的办法避免。如笔者曾经自己动手在烧杯的刻度上再加上一条自己绘制的精细刻度表，用于测量排开的水量，效果显著。

另外，我们要把握孩子们在获取数据方面的缺陷，进行针对性的设计，以获取客观、准确、足够的数据。培养他们安静地研究、细致地观察，分清经验与观察事实，准确记录每一个信息和数据，不随意修改；培养他们不在观察测量数据中挑选符合自己想法的内容，不随意丢失资料，建立“每一个数据都很重要”的认识；培养他们重视测量（实验）工具的准确性和使用工具的正确性，以确保数据来源的可靠；培养他们明确数据越充分、样本越大，与越多的事实相一致，越令人信服；培养他们采用多种方式，多人或多次重复实验，以寻求尽可能多的支撑自己假说的证据，最终实现让“另类”数据尽量不出现在我们的科学数据的舞台上。

总之，对于小学课堂中“另类”数据的出现，教师应该以尊重科学的态度，巧妙引导，让“另类”不再被“冷落”，通过对“另类”数据的分析和反思，培养学生积极的科学素养，让“另类”也演绎出一段别具特色的精彩，让科学课堂收获一个个不期而获的美丽！

参考文献：

[1] 张红霞/《科学究竟是什么》/ 教育科学出版社/2003年12月

[2] 郝京华/《科学（3-6年级）课程标准（实验稿）解读》/ 湖北教育出版社

[3] 吴利坚/《不该被漠视的数据》/《科学课》2007年第4期