科学实验数据处理与概念构建

来源 :教育 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hace
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  摘要:整理和分析实验数据,得出科学概念,是科学探究的有效行为。小学生的概括能力较弱,需要将实验探究数据与多种形象、有序的图表结合,提高对数据处理的敏感性,结合对话开展分析交流,可以清晰地展示学生的思维和准确概念的形成过程,以追求思维的广泛性与深刻性,用思维的发展与增质来检测学生的探究行为,达到数据伴思维同行,体现科学探究的有效价值。
  关键词:科学教学;数据实验数据;处理;探究思维
  美国著名教育心理学家加德纳强调,让学生研究各种学科的目的,不是企望他们变成该领域的小专家,而是让学生在揭示真理认识真理的过程中训练他们的思维模式,让他们用该学科特有的思考方式而非直觉来了解现象。科学课程标准明确指出,“科学探究不能只停留在形式上,在关注学生动手的同时,更要关注学生的思维发展”。科学探究中,实验数据的整理和分析正是训练学生思维模式有效的载体。因而整理和分析实验数据得出科学的概念,是科学探究的有效行为,也是培养学生成为具有理性思维的人的一种途径。为此,在科学探究活动时,在寻求证据——得出结论阶段,对得到的数据,尽可能借助多种形象、有序图表,形成想象画面来分析数据和整理信息,能更好地帮助学生理解问题,改善探究思维状况,达到良好的学习效果。
  运用有序表格数据
  当前教学中有一些教师,把课堂中学生的气氛活跃当作思维活跃,认为学生已经能从杂乱的数据中分析问题,然后从中找到规律,因而轻视了通过实验数据的整理分析过程。其实在现实的课堂上,很多课到最后,学生还是找不出结果,此时教师往往会草率地将科学结论硬塞给学生,学生也只好在一片迷茫中接受你塞给的知识,违背了发展思维的目的。提高学生对数据处理的敏感性,是强化思维训练的有效途径。因此,在设计探究活动表时应尽可能让表格数据有序、指向明确,且承载的规律少一点,方便学生根据探究数据进行整理和分析,帮助学生开动思维。
  例如,教科版《科学》六年级上册《工具和机械》一章第2节《杠杆的科学》一课,在数据分析和研究规律这一环节,先师生集体交流在杠杆左右只选一个位置挂钩码,怎样使杠杆平衡。然后让学生以小组为单位开展“在杠杆上的左边一个位置挂钩码,在右边一个不同的位置,挂上钩码,使杠杆尺平衡”的实验。实验时间6分钟左右,尽量多地做不同的摆法,把实验结果填在记录表中。由于学生记录的数据是无序,且承载着杠杆中的好几个规律,加上学生对数据的不敏感,在分析时又脱离了刚才直观的实验器材,思维难度过大,结果学生很难从中分析出杠杆中存在的现象,到最后只好将其中的规律告知学生。
  通过改变操作的表格,将上表改成三张实验探究记录表,即改成“用力情况(省力)”“用力情况(费力)”“用力情况(不省力也不费力)”三张。每项实验分开做,做3次以上,然后开展猜想并验证,同时想一想在什么情况下杠杆省力、费力、不省力也不费力?让学生在大量的操作基础上,收集数据,分析数据,接着抽象地模拟实验推理,最后根据数据结合示意图得出科学概念,这样改变以后的效果比先前的效果好了很多。
  再如在讨论省力的杠杆中,对汇报的数据,不能学生说一个教师抄一个,而应该特别要注意对数据有序的编排,以便学生能从一系列数据中寻找到规律。其中汇报的三个环节:第一让学生任意报然后填写。第二让学生报一个填写,然后相对应的问“在左边不变的情况下,右边还有哪些也是省力的?”,以让学生来验证数据,增加思考力。如当学生汇报到“左边阻力点到支点的距离2格,钩码数1个,右边用力点到支点的距离3格,钩码数1个,省力”时。问哪些组右边还有不同的挂法也是省力的?此时让学生根据数据讨论省力杠杆的省力的原因,初步得出当阻力点到支点的距离小于用力点到支点的距离时,杠杆省力。第三为了加深印象,继续开展模拟推理演示实验。“要使杠杆平衡,当在阻力点到支点的距离一格处挂1个时,另一个钩码应该挂在用力点到支点距离( )格处?”接着“在阻力点到支点的距离一格处挂2个时,另一个钩码应该挂在用力点到支点距离( )格处?”然后继续演示“当在阻力点到支点的距离一格处挂3个时,另一个钩码应该挂在用力点到支点距离( )格处?接着教师指着杠杆尺问“在阻力点到支点的距离一格处挂4、5、6、7、20、100、1000……个时,用手势来表示另一个钩码应该挂在用力点到支点的距离( )格处?”这样在不断的追问中,让学生思考为什么阻力点到支点的距离一格处挂的钩码越来越多,用力点却仍然是一个,杠杆尺还是平衡?为了能清晰地展示学生的实验过程,提高学生的思维度,让学生将刚才的实验过程用示意图来表示刚才的实验结论。最后讨论如下图,这样让学生更加明白省力杠杆的理由,如果学生今后忘记了其中的结论,只要回忆起刚才的示意图,就会重回刚才的实验过程。
  如此改变探究表格,学生不但有充分的时间做实验,实验中边猜想边验证,取得大量的实验数据,而且在有序的表格中开展数据分析,加上直观的示意图,能够更加清楚明白杠杆的三种情况,准确地落实科学概念,同时激活学生的思维,增加思维的条理性。
  组织数据交流对话
  学生对实验中获得的数据,往往通过简单整理,就进行分析总结,这样或许是直观但是表面的,也往往不完整,此时应组织开展交流,通过相互启发、补充,让学生自己归纳出数据里蕴涵的科学规律,形成准确的科学概念。
  如在教科版《科学》五年级上册《运动和力》一章第4节《测量力的大小》一课中,要“探究弹簧伸长长度与拉力关系”时,可以采用增加数据记录的方式(表一),然后引导学生进行互动交流,使科学概念能有效得出。以下是较有效的交流教学片段:
  学生:把勾码挂在弹簧下,我们组的数据是(见上表),同时发现勾码越多,弹簧伸得越长;勾码越少,弹簧伸得越短。
  教师:弹簧伸长中的数字表示什么呢?
  学生:表示弹簧伸长的长度,数字越大表示伸得越长。
  教师:勾码的数量表示什么?   学生:弹簧受到的拉力。
  教师:这个实验你发现什么?
  学生:弹簧受到的拉力越大,伸得越长;弹簧受到的拉力越小,伸得越短。
  接着教师(手指着“……”):假如勾码是5个,那弹簧伸长多少?勾码是6个,那弹簧伸长多少?勾码是20个,那弹簧伸长多少?50个呢?100个呢?对于这样的结论,大家有意见吗?
  学生:我有意见。弹簧的伸长是有限度的,不会这样无限制的挂下去。
  老师:这个你都发现了,很了不起。
  ……
  学生对实验数据和各种信息的分析,往往会考虑不周,此时对实验结论,教师切不可直接点明,应通过师生的对话互动,将探究过程中,未出现的数据以采用想象推理的体验方式,开展交流对话,增加对数据的感悟过程,以培养学生思维的严谨性,探究的客观性。
  制作数据直观图表
  研究表明,人的第一印象作用是最强的,持续的时间也长。人们对于事物的整个印象,一般是以第一印象为中心形成的。教师应充分抓住这个特征,将实验得出的数据,通过动手制作一些直观、形象的图表,用图表记录的数据展开充分的讨论,以帮助学生借助图表将实际发生的情境同思维发展联系起来,形成想象画面来分析数据和整理信息,以便学生能准确形成科学概念。
  数据与柱状图 如教科版《科学》五年级下册《时间的测量》第2节《太阳钟》一课,为了落实阳光下物体影子在一天的变化规律这一科学概念,我让学生课前收集一天中杆影变化的数据后,再让他们动手制作柱状图(表二)。通过将数据表换成柱状图,学生就很形象、直观的看出从上午9时到12时太阳影子在逐渐缩短,12时以后,太阳影子的长度逐渐变长;中午影子最短这一科学概念,解决了许多学生面对这些数据看不出其中的内隐规律。
  (表二是学生用10厘米高的木条,测得一天各个时段太阳下影子的长度。)
  数据与折线统计图 为了培养学生的估测意识,让学生有一种及时验证猜想的欲望,可以继续对数据进行处理。
  如在学校五年级下学期的一次《牛顿乐园》自主课中,我将课本《热》一章中第2节《给冷水加热》进行了拓展,让学生“探究水加热过程中的秘密”时,给一烧杯冷水加热,加热记录4分钟后,让学生想一想,如果这样加下去,这杯水的温度会到几摄氏度?每隔2分钟记录一次温度(注意保持火焰的稳定性),并记录结果(表三)。
  为了让学生能很好的验证自己的猜测,就将上述表格中的数据,用折线统计图表来显示,然后结合图表中的数据,说说你在实验过程中的想法。
  通过这张图表,学生能对最后4分钟的印象会记忆犹新,会更加形象、直观的感受到此时水加热到一定温度是不会再上升的。
  通过这种图与表的结合,学生就能很快判断出事物的发展趋势,能在头脑中留下一定的印象,形成头脑表象。这对于一些抽象概括能力弱的学生很有帮助,他们往往可以借助大脑表象来准确表述科学概念,提高科学教学的实效性。当然,在这个过程中,也要提醒学生:用数据预测,是对未来的一种估计,是发现问题的基础,可能符合实际,也可能出现错误,不能把预测当作绝对正确的科学概念,应结合实际情况开展有限度的预测。
  科学探究过程中,应注重实验数据的收集与整理。将测量所得的数据与多种形式的图表结合,让数据变得“鲜活”,同时注入探究者更多的感悟经历,将思维与实际的探究情境有效联系起来,实事求是地开展分析和推理,能让学生形象地认识到事物的变化之间是有联系和规律的,从而真正实现探究过程中学生思维广泛性与深刻性,真正达成探究培养思维能力,提升学生核心素养。
  【本文为2016年度绍兴市教育科学规划学科课题《基于科学概念建构改进小学实验探究活动的课例研究》(编号:sjg16300)成果之一。】
  (作者单位:浙江省诸暨市店口镇弘毅小学)
其他文献
[摘 要]近年来,随着我国经济的高速发展,我国取得了举世瞩目的成就,但是我国在经济发展和政治体制改革的过程中仍然面临着很多挑战和困难。为了更好地适应新时期的发展,党的十九大报告中对于新时期党建工作提出了新任务和新要求,需要各方共同努力来不断加强基层党建新工作,要用发展和协调的思想来发展党建工作,使得医院基层党建工作更好地促进医院的发展。基于此,文章探讨了提升党建政工工作实效性的路径和策略。  [关
在整个制作简易制氧机的项目教学中,学生要达成的项目成果是:制作一个简易制氧机。在教学过程中,教师安排了两节课进行汇报交流。一节课是汇报自己的设计作品,另一节课是进行最终的产品发布。具体要求如下:  以过氧化氢为制氧剂,利用身边易得的材料制作一个制氧机。汇报要点:1.所用的材料;2.展示设计图,说明各部分的作用。  本项目从设计向制作展开的环节中,学生一直在突破两个重要的问题,并因之有所收获。初期的
“2007年《国际石油经济》理事会议暨石油信息交流会”9月23—24日在贵阳举行。来自《国际石油经济》主办单位的领导、各理事单位的理事代表60余人出席了会议。本次会议的主
[摘 要] 面对激烈的市场竞争,我国的医药流通企业处于不利地位,企业数量多、规模小、盈利能力低等现状较为突出,企业管理方式落后,不利于企业发展。为此,一部分医药流通企业推行全面预算管理,以期改善这种不利状况。然而,现实中医药流通企业全面预算管理存在不少的问题,文章对此进行分析,提出医药流通企业加强全面预算管理的对策。  [关键词] 医药流通企业 全面预算 销售管理  中图分类号:F426.61 文
这是一座充满阳光的校园,梦想的种子在这里发芽,万千幼苗在这里成长;这是一艘扬帆起锚的航船,满载着莘莘学子的梦想,遨游于知识的海洋;这是一片收获成功的沃土,爱心和责任成就未来,智慧和勤奋托起希望……这就是河北省卢龙县潘庄中学——一颗璀璨的教育明珠。  加大投入,构建崭新家园  潘庄中学坐落在雄伟的长城脚下,秀美的青龙河畔,始建于1959年5月,在大炼钢铁的废墟上,师生自己动手,打坯烧砖,自力更生,建
[摘 要] 随着社会经济的发展,非营利组织在推动国家进步过程中所发挥的社会与经济效益不可替代。然而,作为非营利组织的弱项,财务管理已成为当今制约非营利组织发展的重要组成部分。提高非营利组织的财务管理效能,具有促进经济发展、完善市场经济体制的作用,它在国家建设中发挥着不可替代、无可或缺的作用,值得引起相关工作人员的关注。然而,在现阶段,我国非营利组织财务管理水平远远落后于营利组织自身的发展,因此,深
[摘 要] 自改革开放以来,我国经济取得了快速发展,涌现出了无数的企业,这些企业为我国经济的发展注入了巨大的活力。而这些企业之所以能够很好发展,正是得益于其良好的项目管理风险工作,而良好的项目管理风险工作又依托在其严密的企业组织下。因此,在组织特性下对企业多项目管理风险工作进行分析和控制有着重要的意义。本文详细分析了基于组织特性的企业多项目管理风险,并提出一种控制模型,希望能够对企业的多项目管理风
当前,为了将新课程思想真正落到实处,让小学数学课堂焕发新的生命力,使学生的数学思维与能力得到真正提升,小学数学教师都在为此做出积极有益的探索。笔者从“优化教的策略”这一角度出发,认为教师在备课时应设计合理的课堂教学预案,在导入时创设激趣的教学情境,在教学中利用有效的教学生成,在评价时运用恰当的评价用语。努力在数学课堂上创造主动活泼的乐于学、善于思的气氛,让学生树立起积极主动的学习态度,从而提高整个