李剛

小學(xué)科學(xué)是一門面向全體學(xué)生，以探究性學(xué)習(xí)為主，以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)為宗旨的基礎(chǔ)性、實(shí)踐性、綜合性課程。教師在教學(xué)過程中要突出學(xué)生的主體地位，保護(hù)他們的好奇心和求知欲。一些教師在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中“重實(shí)驗(yàn)探究，輕數(shù)據(jù)處理”，忽視分析、整理數(shù)據(jù)這個(gè)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要手段。其實(shí)，教師可以嘗試用信息技術(shù)手段改進(jìn)傳統(tǒng)教學(xué)，活躍課堂氣氛，激發(fā)學(xué)生的興趣。其中，Excel就是一款適于分析、處理學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的常見工具。Excel兼具計(jì)算和圖表功能，具有一定的人工智能特性，在數(shù)據(jù)處理上有其特有的優(yōu)勢(shì)。下面將從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、分組抽樣、綜合評(píng)價(jià)管理三個(gè)方面初步探討如何在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中應(yīng)用Excel，優(yōu)化教學(xué)。

一、巧用Excel，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理高效化

小學(xué)科學(xué)教學(xué)多以科學(xué)探究的形式開展?？茖W(xué)探究是學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)觀念，培養(yǎng)科學(xué)思維，形成科學(xué)態(tài)度的重要方法：介紹生活中的具體事例，提出問題;制訂計(jì)劃、實(shí)驗(yàn)探究，獲取證據(jù);整理、分析數(shù)據(jù)，歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)論;引導(dǎo)學(xué)生表達(dá)交流，獲得科學(xué)知識(shí)，提高科學(xué)素養(yǎng)。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)獲取的第一手資料。在探究實(shí)驗(yàn)中最常見的記錄手段就是數(shù)據(jù)，它不僅可以對(duì)事物、現(xiàn)象進(jìn)行定性、定量的分析，而且清晰準(zhǔn)確。搜集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，整理數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)，用數(shù)據(jù)來證明自己的觀點(diǎn)，是培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)意識(shí)，形成科學(xué)素養(yǎng)的重要手段^[1]。

小學(xué)科學(xué)課程目標(biāo)特別是科學(xué)探究目標(biāo)應(yīng)分學(xué)段設(shè)定，不同年級(jí)學(xué)生的處理信息能力培養(yǎng)要求是不同的（見表1）。

根據(jù)皮亞杰的思維發(fā)展理論（見表2）和兒童思維發(fā)展趨勢(shì)（如圖1），小學(xué)生正處于由具體形象思維向抽象思維發(fā)展的過渡時(shí)期。抽象思維的發(fā)展需要有直觀的、具體的形象來支撐。

師生運(yùn)用Excel來處理數(shù)據(jù)，將統(tǒng)計(jì)表轉(zhuǎn)換成統(tǒng)計(jì)圖，能實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的圖表化。教學(xué)中，教師實(shí)時(shí)呈現(xiàn)數(shù)據(jù)表、統(tǒng)計(jì)圖，相互對(duì)照，有助于學(xué)生發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含的規(guī)律。這樣不僅能提高教學(xué)效率，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，提高學(xué)生的參與程度，而且能培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)據(jù)的實(shí)證意識(shí)。

以教科版《科學(xué)》五年級(jí)上冊(cè)第2單元第2課“陽光下的影子”為例，在學(xué)習(xí)觀測(cè)陽光下的影子的方法后，學(xué)生要在一天中5個(gè)不同時(shí)刻觀測(cè)標(biāo)桿在陽光下的影子。本次活動(dòng)，教師共收集學(xué)生數(shù)據(jù)97條。但學(xué)生觀測(cè)的時(shí)間、地點(diǎn)不可能完全一樣，使用的標(biāo)桿也有差異，所得數(shù)據(jù)大概率會(huì)不同（見表3）。

教師利用Excel引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，先將每個(gè)學(xué)生測(cè)量的標(biāo)桿和影子長(zhǎng)度各自除以它們的標(biāo)桿長(zhǎng)度，將標(biāo)桿長(zhǎng)度統(tǒng)一為“單位1”（見表3右側(cè)部分），再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，剔除重復(fù)和明顯錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，最后對(duì)結(jié)果進(jìn)行處理求所有數(shù)據(jù)的平均值。用柱狀圖呈現(xiàn)數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果一目了然（如圖2）：一天中的影子清晨和傍晚長(zhǎng)而中午短，呈現(xiàn)“長(zhǎng)→短→長(zhǎng)”的變化規(guī)律。

以教科版《科學(xué)》六年級(jí)上冊(cè)第2單元第1課“抵抗彎曲”為例，教師帶領(lǐng)學(xué)生分別探究不同寬度和厚度的紙梁的抗彎曲能力。教師準(zhǔn)備了5種不同規(guī)格的銅版紙紙梁（具體規(guī)格見表4），讓各組在8、9、10三種跨度條件下，分別測(cè)量每個(gè)紙梁所能承受的最大墊圈數(shù)。（備注：紙梁厚度參考了銅版紙的質(zhì)量規(guī)格，3種銅版紙克重分別是157 g、200 g、300 g。）

教師收集了全班10個(gè)組學(xué)生的數(shù)據(jù)（見表5）。在本課中利用Excel對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理有三大優(yōu)勢(shì)。

其一，可以幫助學(xué)生對(duì)“誰對(duì)紙梁的抗彎曲能力影響更大呢”有一個(gè)更深刻、直觀的認(rèn)識(shí)。利用Excel求出各條紙梁的平均值，整理后將枯燥數(shù)字形成圖表（如圖3），學(xué)生很快發(fā)現(xiàn)“厚度的影響比寬度更大”，而且大得多。

其二，利用數(shù)據(jù)透視表和切片器等功能，可集中展示“匯報(bào)學(xué)生”的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖。學(xué)生可以針對(duì)所在小組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，向全班介紹他們小組實(shí)驗(yàn)情況和發(fā)現(xiàn)（如圖4）;其他小組也能針對(duì)這些數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖提出意見和想法。這樣，學(xué)生的交流更加有效。

其三，利用數(shù)據(jù)透視表功能，可對(duì)不同跨度數(shù)據(jù)進(jìn)行分組處理（如圖5）?！安煌缍认?，紙梁的承重能力也有差異”這一特點(diǎn)清楚展現(xiàn)在學(xué)生面前，有助于學(xué)生直觀認(rèn)識(shí)跨度對(duì)抗彎曲能力的影響：跨度越大，抗彎曲能力越小。

以上兩個(gè)案例中，教師均利用了Excel處理全班的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并以直觀的圖表形式展現(xiàn)。學(xué)生在這一過程中不僅學(xué)到了科學(xué)知識(shí)，而且學(xué)到了科學(xué)的實(shí)驗(yàn)記錄和數(shù)據(jù)處理方法，感受自身探究的作用。像這樣利用Excel的例子還有很多，教師可以根據(jù)不同的課題和實(shí)驗(yàn)選擇相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)圖。

Excel和PPT同為Office辦公軟件中的成員，兩者聯(lián)系也極為密切。以“光與熱”一課為例，學(xué)生測(cè)量不同鏡子反射陽光引起的溫度變化，得到相應(yīng)讀數(shù)。

通過PPT與Excel的聯(lián)動(dòng)，學(xué)生在Excel中填入實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后，該頁會(huì)自動(dòng)顯示學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和處理結(jié)果。

采用這種方法在PPT中導(dǎo)入刷新Excel中的數(shù)據(jù)和圖表，不僅實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集、處理方便實(shí)用，而且發(fā)揮了PPT頁面美觀大方的優(yōu)點(diǎn)，在公開課等場(chǎng)景中可以更好地展現(xiàn)。

二、巧用Excel，實(shí)現(xiàn)學(xué)生分組有效化

小學(xué)科學(xué)課堂上師生往往用對(duì)比實(shí)驗(yàn)的方法探究“可能與一個(gè)科學(xué)現(xiàn)象相關(guān)的多種因素”。對(duì)比實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、操作是高學(xué)段學(xué)生必須掌握的一項(xiàng)技能。小學(xué)階段，各組學(xué)生操作能力有限，在一節(jié)課的有限時(shí)間內(nèi)完成兩三個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作并不現(xiàn)實(shí)。教學(xué)中，教學(xué)可以讓不同組的學(xué)生完成不同的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。教師根據(jù)實(shí)際情況，讓各小組完成自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行匯報(bào)，或者讓各小組分享實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)后再全班協(xié)作。

以“探索土地被侵蝕的因素”一課為例，學(xué)生需要在一節(jié)課中探究影響土地被雨水侵蝕的三個(gè)主要因素：降水量、坡度和有無植被。該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，但整理材料費(fèi)時(shí)費(fèi)力，一節(jié)課只能探究一個(gè)因素。教師應(yīng)用Excel函數(shù)，抽取不同組的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目（如圖6）。這樣，不同小組可以根據(jù)抽選結(jié)果只進(jìn)行其中一個(gè)因素的探究。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，各組分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)展示和匯報(bào)，相互交流。

教師還可以用該方法抽簽，對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作技能進(jìn)行考核。小學(xué)科學(xué)的課時(shí)有限，筆者在教學(xué)中就是采用Excel抽簽的方式進(jìn)行。每個(gè)實(shí)驗(yàn)學(xué)生都需要掌握，但實(shí)驗(yàn)考核時(shí)教師只抽取部分學(xué)生即可，對(duì)不同學(xué)生考核不同的項(xiàng)目。

以“探索土地被侵蝕的因素”一課為例，教師考核學(xué)生的對(duì)比實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，用同樣的方法來操作，只要求每個(gè)學(xué)生完成自身抽到的一項(xiàng)因素的實(shí)驗(yàn)因素設(shè)計(jì)。

同樣，實(shí)驗(yàn)操作考核也可以用這種方法。以教科版《科學(xué)》四年級(jí)下冊(cè)第一單元“電”為例，首先教師列好學(xué)生需要抽測(cè)的實(shí)驗(yàn)題目，然后調(diào)用Excel函數(shù)，自動(dòng)選出該生要抽測(cè)的題目。

三、巧用Excel，實(shí)現(xiàn)學(xué)生評(píng)價(jià)綜合化

小學(xué)科學(xué)課程的總目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，它包含科學(xué)觀念與應(yīng)用、科學(xué)思維與創(chuàng)新、科學(xué)探究與交流、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四個(gè)方面的內(nèi)容。學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)與評(píng)價(jià)框架息息相關(guān)。教師不能僅做筆試，要多方面評(píng)價(jià)學(xué)生，關(guān)注學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程和能力。

教師利用Excel對(duì)學(xué)生的各項(xiàng)表現(xiàn)進(jìn)行記錄，加權(quán)計(jì)算，最后整合成學(xué)生的成績(jī)。每個(gè)學(xué)生的成績(jī)由平時(shí)成績(jī)和期末卷面成績(jī)組成。期末成績(jī)占60%，平時(shí)成績(jī)占40%。平時(shí)成績(jī)由實(shí)驗(yàn)考核成績(jī)、課外探究、科學(xué)記錄等組成。以2019學(xué)年第一學(xué)期三年級(jí)某班為例（如圖7），學(xué)生的期末評(píng)價(jià)包括學(xué)生課外飼養(yǎng)觀察蝸牛、測(cè)量水體積考核等內(nèi)容，教師只要分別填上相應(yīng)分?jǐn)?shù)，Excel憑借強(qiáng)大的計(jì)算和函數(shù)功能自動(dòng)計(jì)算學(xué)生總分并給出總評(píng)。

用Excel還能自動(dòng)統(tǒng)計(jì)該班級(jí)的學(xué)習(xí)成績(jī)，讓教師隨時(shí)了解該班級(jí)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，及時(shí)調(diào)整教學(xué)方案，針對(duì)性開展教學(xué)活動(dòng)。

綜上所述，將Excel應(yīng)用于小學(xué)科學(xué)的教學(xué)可以豐富教學(xué)方法，提高教學(xué)有效性?？茖W(xué)應(yīng)用Excel開展小學(xué)科學(xué)教學(xué)還是一種培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)意識(shí)進(jìn)而發(fā)展科學(xué)素養(yǎng)的好方法。

參考文獻(xiàn)

[1] 黃春木.統(tǒng)計(jì)圖表在收集與處理信息中的應(yīng)用[J].教育與裝備研究，2018（11）：70-73.

（作者系浙江省溫州市南浦小學(xué)教師）

責(zé)任編輯：祝元志