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《测量摆的快慢》三看实验数据           ★★★
《测量摆的快慢》三看实验数据
作者:司徒敏 文章来源:stm21的博客 点击数: 更新时间:2008-8-27 13:43:50
广州市白云区方圆实验小学   司徒敏   510410

 

小学科学课堂中,“用数据说话”这一观点贯穿着各册教材。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,尊重数据是科学探究活动必须遵循的准则。

    但现阶段的科学课,比较多的是简单地进行实验汇报、反馈。实践研究中发现,教师重视数据收集、整理、分析及方法的正确指导,对学生认知以及科学品质的培养有较好的作用。下面就以《测量摆的快慢》一课的三看实验数据为例,谈谈如何整理、分析数据。

本节课是通过实验来探究摆的快慢与什么因素有关,在研究了改变摆长对摆快慢的影响后,学生继续研究改变摆锤重量对摆快慢的影响,得到以下的实验数据:

                          10次的时间记录                单位:秒

   小组

1

2

3

4

5

6

7

8

一个钩码

11.43

12.42

11.87

11.63

11.94

12.27

14.11

12.57

两个钩码

11.71

12.53

11.96

11.89

12.02

12.21

13.98

11.43

         

一看:可疑数据

    在不少情况下,学生收集实验数据时会出现错误或者偏差,所以在分析数据之前,老师要引导学生对数据质疑,排除可疑数据。

在八组数据中先让学生分析,哪些数据是可以供我们作下一步分析的,哪些数据是要剔出不作考虑的。为了便于学生发现数据的问题,所以先让学生算出两列数据的差。学生就发现有问题的是第八组数据,因为其他组的数据中的两组数据差别都在0.3秒之内,而第八组则相差1.14秒。

第八组数据和其他数据有异,那这组数据真的有问题吗?于是让第八组小组把测量的三次数据拿出来,发现在摆上挂一个钩码的三次测量时间是分别11.22

秒、12.95秒、13.54秒,在同一条件下测量的数据差别较大,学生一致认为第八

组的数据不可信,要剔除考虑。

但也有一些学生对第七组的数据提出质疑,因为其余七组的数据都是在11秒和12秒之间,但第七组的数据则是1314秒。通过对比第七组和其他组的摆,

学生发现第七组的摆长比其他组的摆长长,所以摆动时间比其他组长,这组数据

是可以考虑的。

[反思]

在实际教学课堂中,“可疑数据”时有出现。而能够从容面对 “可疑数据”的老师比较少。老师经常关注的是那些“正常”的数据,从“正常”数据中总结出我们所需要的规律。但实验得出的数据我们都需要去关注,如果数据本身都有问题,那我们依靠数据得出的结论也不正确。所以老师在让学生分析数据前先要让学生思考“我们得出来的数据都能使用吗?”,在排除可疑数据的过程中不仅促进了学生思维的严谨性,还能让学生对实验有更充分的认识。

那怎样知道哪些是可疑数据呢?先要对数据进行分类,把相近和差别较大的的数据分成两类。不少学生都会认为差别较大的数据就是可疑数据,像上表中的第七组数据,这是一种思维的误区,老师在这时要发挥主导的作用,让学生对两类数据都进行分析而不是匆匆下结。分析后再排除可疑数据。

  

 二看:过滤后的数据

在排除了可疑数据后,就可以对过滤后的七组数据作分析,让学生纵向比较一个钩码和两个钩码实验得出来的数据。在七组数据中一个钩码和两个钩码的对比测量时间都是不一样的,因此学生都认为改变摆锤,摆的快慢会发生变化,并且学生在实验前的猜测都认为摆锤越重就摆得越慢,这种思维定势影响了学生对数据的分析。有些老师在处理这个问题时只是一句带过“这些数据相差很少,所以我们可以认为摆锤是不影响摆的快慢”,这样一句话很难让学生的思维调整过来,以后他们还是会认为摆锤影响摆的快慢。

在处理这个问题时我并没有马上让学生得出结论,而是先让学生回头再看看自己在同一条件下得出数据是否一样。学生发现同样的摆锤重量,同样的摆绳长度,同样的摆幅大小,同一学生操作,测出来的数据也不是一模一样的。而两组数据的差别在0.3秒之内,这个差别是很小的。这样就可以让学生明白到在没有严格控制实验条件的情况下,我们要学会对误差忽略不计。这时再让学生分析七组数据,根据刚才的认知,学生都认为数据相差很小可以忽略不计,所以摆锤的改变不影响摆的快慢。

[反思]

数据的分析也是一个思维发展的过程,老师在引导学生分析数据时不能只为了得到正确结论而匆匆作出分析。应该遵循学生的思维发展,只有当学生的思维真正到位了,即使形成了错误的结论,一经纠正,印象反而更深,伴随而来的实事求是地分析问题、解决问题的训练也就更加有效。

在分析过滤后的数据时,为了更直观地看出数据的分布,可以让学生把数据制成柱状图或折线图,这样更易于学生发现数据变化规律。若是像上表分析两组数据,就要先把两组数据的差别计算出来再来制成图分析。

 

三看:误差数据

得出了结论后不代表数据就没有价值,老师应该继续引导学生对数据作横向分析。横向分析的目的是让学生对比自己得出的数据和其他人得出的数据差别大吗?以此分析自己的实验过程有没有出现问题。

横向比较数据后,学生发现第一组和第四组的数据相差接近0.3秒,比其他组的数据差别都要大,那究竟是怎么回事呢?于是让第一组和第四组的学生出来给大家演示他们的实验过程。结果大家发现两组在做对比实验时没有控制好相同条件从而造成比其他组要大的误差。于是,这两组学生严格控制相同条件,再次实验,这次得出的数据误差就小很多了。

[反思]

尽管学生在动手之前对实验精确操作有了一定的认识,但实际中还是会出现这样或那样的问题,导致研究出现误差。及时引导学生对自己活动进行跟进反思就显得尤为重要。组织学生进行反思:大家研究的结果不同,大家觉得问题出在哪里? 讨论找出其不规范或不正确操作而影响实验精确性的地方。请数据和其他组差别较大的一组现场演示,在集体指挥下,严格控制相关变量,达到实验成功。并且在找到出现误差原因的过程中,培养了学生质疑、查找原因的科学态度。

 

数据展示在学生面前时,学生不一定马上能够从数据表中找到规律,老师适当的引导过程是很重要的。教师可以有一定指向性地引导学生对数据先进行观察。逐列都让学生先进行观察,让学生把每一列数据的特点认清楚,比较、分析、排除可疑数据。然后纵向分析数据,总结出规律。最后横向比较数据,思考实验过程中有没有控制好变量,操作是否得当。

通过三看实验数据,学生在这样有梯度的三个递进活动中,经历着对自己的研究过程进行整理、分析和反思,达到对“精确控制因素”的再认识,并及时修正自己对摆锤能影响摆速度的错误观念,深刻体验对科学研究要持严谨的态度。学生的思维在这个过程中得到了发展。实验数据的价值也大大提高,而不仅仅是为了得出结论服务。这样的数据分析过程不但能够促进学生的思考,培养学生的思维严密性,更能使学生的科学素养得到很大的提高。

 

(本文获2008年白云区小学第九届论文年会科学学科教学论文一等奖)

文章录入:三江侠    责任编辑:三江侠 
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