魏慶文

摘 要：科學(xué)探究要培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)證意識(shí)，即運(yùn)用數(shù)據(jù)來(lái)解釋相關(guān)的問(wèn)題或現(xiàn)象。數(shù)據(jù)收集與分析能力是科學(xué)探究活動(dòng)中的核心能力，小學(xué)中高年級(jí)學(xué)生已具備一定的數(shù)據(jù)分析能力，能夠?qū)?shí)驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)通過(guò)圖形的方式直觀地表達(dá)出來(lái)。在小學(xué)科學(xué)的課堂教學(xué)活動(dòng)中，教師要引導(dǎo)學(xué)生充分利用數(shù)據(jù)，正確收集數(shù)據(jù)，作出合理分析與解釋。運(yùn)用這些直觀的數(shù)形結(jié)合的方式能使學(xué)生更好地理解復(fù)雜的數(shù)量關(guān)系，從而達(dá)到事半功倍的效果。

關(guān)鍵詞：科學(xué)探究；觀察自然；定量；數(shù)據(jù)變化；科學(xué)美；分析與解釋

中圖分類號(hào)：G623.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-010X（2015）23-0074-03

科學(xué)探究要培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)證意識(shí)，即運(yùn)用數(shù)據(jù)來(lái)解釋相關(guān)的問(wèn)題或現(xiàn)象。數(shù)據(jù)收集與分析能力是科學(xué)探究活動(dòng)中的核心能力，能培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是、用事實(shí)說(shuō)話的科學(xué)態(tài)度，也是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神的重要途徑。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，很多探究活動(dòng)需要學(xué)生收集數(shù)據(jù)，但不少老師不善于引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)工具和思維方法分析數(shù)據(jù)，學(xué)生缺乏思維的思辨過(guò)程。因此，作為科學(xué)課教師，要培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究中的數(shù)學(xué)意識(shí)，數(shù)學(xué)方法運(yùn)用要循序漸進(jìn)，在諸多方面進(jìn)行研究。

一、生活中常見(jiàn)現(xiàn)象用數(shù)學(xué)方法定量觀察

科學(xué)學(xué)習(xí)要從學(xué)生周圍的生活入手，培養(yǎng)他們觀察自然、應(yīng)用科學(xué)知識(shí)的能力。小學(xué)低年級(jí)段學(xué)生剛接觸科學(xué)課，對(duì)深?yuàn)W的科學(xué)知識(shí)往往一知半解，可以通過(guò)從引導(dǎo)他們觀察校園里的動(dòng)植物開始，慢慢培養(yǎng)他們的科學(xué)興趣和科學(xué)素養(yǎng)，為以后的科學(xué)探究打下良好基礎(chǔ)。

對(duì)于生命世界，兒童充滿了濃厚的興趣，他們喜歡與動(dòng)植物交朋友，喜歡大自然中的一草一木，對(duì)有趣的動(dòng)物、奇特的植物充滿了好奇。在學(xué)習(xí)《學(xué)校里的動(dòng)植物》一課時(shí)，我要求學(xué)生用持續(xù)一周的時(shí)間在學(xué)校生物觀察區(qū)觀察動(dòng)植物的變化情況，學(xué)生分組觀察一平方草地的動(dòng)植物，記錄下這片區(qū)域的動(dòng)植物種類以及數(shù)量等，學(xué)生對(duì)這種觀察活動(dòng)特別感興趣，很多學(xué)生都認(rèn)真地寫下了觀察日記，記錄下所觀察到的動(dòng)植物種類、個(gè)數(shù)等等。指導(dǎo)他們運(yùn)用科學(xué)的方法更簡(jiǎn)單明了的記錄數(shù)據(jù)，啟發(fā)他們用表格的形式進(jìn)行記錄。另外，學(xué)生還主動(dòng)運(yùn)用課上學(xué)到的方法觀察生活中常見(jiàn)植物的花瓣個(gè)數(shù)、橘子、蒜瓣的瓣數(shù)等。這些活動(dòng)極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，使他們很自然地進(jìn)行科學(xué)活動(dòng)。

二、定量觀察中的數(shù)據(jù)分析及數(shù)形結(jié)合應(yīng)用

小學(xué)中高年級(jí)學(xué)生已具備一定的數(shù)據(jù)分析能力，學(xué)生可以把實(shí)驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)通過(guò)圖形的方式直觀地表達(dá)出來(lái)。例如水溫下降的曲線圖、水凝固成冰的過(guò)程、物體的運(yùn)動(dòng)速度等。

在學(xué)習(xí)《吸熱和散熱》一課時(shí)，學(xué)生對(duì)物體何時(shí)吸熱何時(shí)散熱總是混淆，我讓學(xué)生仔細(xì)觀察水在結(jié)冰過(guò)程中的現(xiàn)象，引導(dǎo)他們畫出溫度變化曲線圖，學(xué)生很容易接受了在溫度下降時(shí)是散熱現(xiàn)象，溫度上升是吸熱過(guò)程，學(xué)生還分析出：水在零攝氏度的時(shí)候開始變?yōu)楸?，在此過(guò)程中水的溫度不變。（可以滲透晶體的共同特征：有固定的凝固點(diǎn)）。

學(xué)習(xí)《運(yùn)動(dòng)的快慢》一課，我讓同學(xué)們?cè)囍枋鰧W(xué)生上學(xué)途中速度變化的情況。同時(shí)引導(dǎo)他們計(jì)算速度的方法：比較物體運(yùn)動(dòng)的快慢，可以計(jì)算出相同路程所用的時(shí)間，時(shí)間短運(yùn)動(dòng)快，時(shí)間長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)慢；也可以計(jì)算出相同時(shí)間運(yùn)動(dòng)的路程，路程長(zhǎng)的運(yùn)動(dòng)快，路程短的運(yùn)動(dòng)慢。試著畫出小車運(yùn)動(dòng)速度的曲線圖，有些同學(xué)是運(yùn)用的時(shí)間-路程之間的關(guān)系，而有的同學(xué)是利用時(shí)間-速度之間的關(guān)系。

學(xué)生分析上圖中斜線部分為勻速直線運(yùn)動(dòng)，水平方向?yàn)殪o止不動(dòng)。

分析上圖中斜線部分為加速運(yùn)動(dòng)，水平方向?yàn)閯蛩龠\(yùn)動(dòng)。陰影部分面積為所行進(jìn)路程。

有位同學(xué)把父親從家到學(xué)校的路上的加速減速都具體形象地畫出來(lái)，很有創(chuàng)意。

三、數(shù)據(jù)變化規(guī)律的定量分析

小學(xué)高年級(jí)要求學(xué)生具有一定的歸納整理數(shù)據(jù)的能力，如在學(xué)習(xí)《我在成長(zhǎng)》一課時(shí)，我在墻上貼出測(cè)身高的尺子，嘗試讓學(xué)生測(cè)量班級(jí)內(nèi)學(xué)生的身高，通過(guò)書籍、網(wǎng)絡(luò)等搜集整理青少年學(xué)生身高增長(zhǎng)規(guī)律，學(xué)生繪制了下表。

通過(guò)上圖可以清楚看出青少年時(shí)期身高發(fā)育的一些特征，比如女生發(fā)育時(shí)間比男生早，結(jié)束也早；男生平均身高比女生高等。

四、學(xué)生拓展實(shí)驗(yàn)中的數(shù)學(xué)方法分析

好奇是孩子的天性，很多孩子經(jīng)常問(wèn)：一個(gè)磁鐵摔成兩半，會(huì)只有一個(gè)磁極嗎？?jī)蓚€(gè)磁鐵合起來(lái)會(huì)不會(huì)變得更強(qiáng)，會(huì)是原來(lái)的倍數(shù)關(guān)系嗎？磁鐵不同部位吸大頭針的多少一樣嗎？遇到這些問(wèn)題，我總是讓學(xué)生親自試一試，能自主解決的盡量讓他們自己找到答案，老師起到引導(dǎo)的作用即可，絕不干擾學(xué)生的自主思考過(guò)程，學(xué)生通過(guò)各種方法進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量并把分析的方案與老師進(jìn)行交流。

教材中，有很多實(shí)驗(yàn)搜集的數(shù)據(jù)是高度明晰的，此時(shí)學(xué)生很容易從數(shù)據(jù)上輕而易舉解釋現(xiàn)象，并從現(xiàn)象中概括結(jié)論。但是我們此時(shí)往往容易就此滿足，未能引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行數(shù)據(jù)分析方法的提煉，以后再遇到較為復(fù)雜的數(shù)據(jù)時(shí)學(xué)生仍然為茫然失措，不知從何入手。比如《電磁鐵》一課，學(xué)生研究的是電磁鐵的磁力與線圈圈數(shù)有關(guān)的實(shí)驗(yàn)，通過(guò)教師的指導(dǎo)明白了線圈圈數(shù)必須間隔較大才能夠使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更具有可比性，因此出來(lái)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)學(xué)生幾乎不需要多大的思維參與就能概括核心概念（如下表）。

從表格中學(xué)生非常容易得出線圈圈數(shù)多則電磁鐵磁力強(qiáng)、線圈圈數(shù)少則電磁鐵磁力弱的結(jié)論。假如我們到此為止則學(xué)生對(duì)于數(shù)據(jù)分析的能力幾乎不能得到任何的提升。而如果抓住機(jī)會(huì)緊緊追問(wèn)：“從表格中你發(fā)現(xiàn)了線圈圈數(shù)對(duì)電磁鐵磁力有什么影響？從哪些數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)的？你是怎樣比較出來(lái)的？”然后我們稍作提示：數(shù)據(jù)分析可以采用橫向比較、縱向比較、同一類縱向比、不同類橫向比等等，學(xué)生自然就會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)分析具有了一定的策略，每次都做點(diǎn)滴積累，時(shí)間久了，學(xué)生的數(shù)據(jù)分析能力將會(huì)有較大的提高。

五、欣賞生活中有趣的科學(xué)美

在學(xué)習(xí)校園里的動(dòng)植物時(shí)，讓學(xué)生認(rèn)真研究一下花菜，他們會(huì)驚奇地發(fā)現(xiàn)花菜上的小花排列形成了兩組螺旋線，再數(shù)數(shù)螺旋線的數(shù)目，兩組數(shù)字之比是不是也是黃金分割，例如順時(shí)針5條，逆時(shí)針8條。掰下一朵小花下來(lái)再仔細(xì)觀察，它實(shí)際上是由更小的小花組成的，而且也排列成了兩條螺旋線，其數(shù)目之比也是黃金分割。在植物中，像牡丹、月季、荷花、菊花等觀賞性花卉含苞欲放時(shí)，其花蕾呈直的橢圓形，且長(zhǎng)短軸的比例大致接近于黃金分割，在有些植物的莖上，兩張相鄰的葉片的夾角也是黃金分割排列，這種角度對(duì)植物通風(fēng)和采光效果最佳。在植物中還有更多的黃金比例，等待著我們的發(fā)現(xiàn)。

我還引導(dǎo)他們繼續(xù)觀察人體的黃金分割：醫(yī)學(xué)與0.618有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系，它可解釋人為什么在環(huán)境22至24℃時(shí)感覺(jué)最舒適。因?yàn)槿说捏w溫為37℃與0.618的乘積為22.8℃，而且這一溫度中肌體的新陳代謝、生理節(jié)奏和生理功能均處于最佳狀態(tài)。學(xué)生通過(guò)上網(wǎng)搜索還知道：最完美的人體：肚臍到腳底的距離/頭頂?shù)侥_底的距離=0.618最漂亮的臉龐：眉毛到脖子的距離/頭頂?shù)讲弊拥木嚯x=0.618

這些俯首皆是的生活現(xiàn)象融入科學(xué)教學(xué)之中，大大激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)和研究的熱情，原來(lái)科學(xué)如此之美，美就在我們自己的眼睛中。

總之，在小學(xué)科學(xué)的課堂教學(xué)活動(dòng)中，教師要充分運(yùn)用數(shù)據(jù)的作用，正確收集數(shù)據(jù)，作出合理分析與解釋。運(yùn)用一些簡(jiǎn)單的曲線圖、表格等能更容易解釋用語(yǔ)言難以解釋的科學(xué)現(xiàn)象，是學(xué)生強(qiáng)化思維、提高能力行之有效的方法。利用不同的數(shù)據(jù)創(chuàng)設(shè)情境、提出探究問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生探究，形成新的科學(xué)認(rèn)識(shí)，提高學(xué)生探究水平。運(yùn)用這些直觀的數(shù)形結(jié)合的方式能使學(xué)生更好地理解復(fù)雜的數(shù)量關(guān)系，從而達(dá)到事半功倍的效果。