在實驗教學中注重培養學生數據分析意識

陸宇純

科學實驗的目的應該是通過探究，獲取數據，整理、分析數據，歸納結論。而科學課堂中，數據分析過程常常被教師一帶而過，出現了“重結論，輕分析”的現象。因此，讓學生投入到數據分析的全過程中去，感受“搜集—分析—論證”的探究過程，能有效幫助學生培養善思好問的習慣、實事求是的精神和思辨創新的能力，更能在發掘、理解和利用數據中提高自己解決實際問題的能力。本文以蘇教版四年級下冊第一單元“冷和熱”中第一課《冷熱與溫度》為例，淺析如何巧用圖表，培養學生的數據分析意識，感悟數據分析的價值。

一、利用表格，數據搜集化繁為簡

數據搜集是數據分析的前提。史寧中教授曾說過：無論是學生還是老師，首先要產生對數據的親切感。在科學實驗中，表格是實驗結果最直接的呈現載體，合理利用表格，指導學生完成實驗，搜集精準且簡練的實驗數據，不僅可以調動學生的認知情感，提升他們搜集、整理和分析數據的能力，還能發展他們猜測、驗證、歸納、演繹的科學思維。

下面是本課在分析表格數據環節的教學片段。

師：現在請每組代表依次來匯報測得的數據。

（學生匯報，教師板書。）

師：由于時間關系，我們暫時先看這四組的數據，你們發現了什么規律？

生：溫度是先快后慢地下降。

師：你是怎么得出這一規律的？

生：第一組數據，0～2分鐘，溫度下降了11℃，2～4分鐘，溫度下降了8℃，4～6分鐘，溫度下降了6℃，6～8分鐘，下降了5℃，8～10分鐘，下降了5℃，10～12分鐘，下降了3℃。所以溫度一開始下降得很快，后來就越來越慢。

師：你觀察得可真仔細，分析方法也很棒！這位同學計算了相鄰兩次的溫度差，得出了規律，你們同意他說的嗎？

生：老師，我們組的規律并不是很明顯，看上去好像沒有規律的。

師：如果2分鐘你們發現不了規律，可以4分鐘、4分鐘地分析。如果還是沒有規律，可能是你們在計時、讀數等環節出現了問題。不過，不要灰心，科學探究過程中允許失誤，這也就是多次實驗的目的——避免誤差。老師相信你們下一次會做得更好。

四年級的學生對冷和熱有豐富的生活感知，但這層感知更多的是停留在自我感覺的層面，沒有過多關注，更無法合理解釋。而且，四年級的學生在數據分析的過程和深度方面有所欠缺，難以全面、準確地進行分析和表達。因此，首先利用學生最為熟悉的記錄數據和分析數據的方法——表格來引入，可以快速將數據搜集和數據分析、解讀密切結合。在交流過程中，教師要充分利用表格信息，引導學生說一說“你是怎么發現規律的”“出現誤差可能是什么原因造成的”，重視學生多角度獲取信息、分析數據的能力，這一系列思考也為后續折線統計圖的繪制與分析奠定了基礎。

二、引入折線圖，數據分析由淺入深

統計圖已經成為小學科學實驗數據整理分析中呈現結果的常用工具，其中折線統計圖的使用最為廣泛。本課教學，嘗試將科學和數學進行統整，在課堂中融入并重點介紹了數學中折線統計圖的內容，幫助四年級學生在掌握科學知識的同時獲取重要的數據分析技能。

下面是本課在講解單式折線統計圖環節的教學片段。

師：今天老師要介紹一種更簡便的方法，叫作折線統計圖。在科學實驗的數據分析中，為了更直觀地研究數據變化的規律，我們通常會使用統計圖。

師：先觀察一下，每一張折線統計圖都有水平和豎直兩條軸，水平方向的稱為橫軸，豎直方向的稱為縱軸（PPT用紅色凸顯）。通過觀察，我們可以發現，橫軸和縱軸分別表示什么？

生：橫軸表示時間，縱軸表示溫度。

師：以剛才第一組同學的數據為例，0分鐘時，水溫是89℃，我們先在橫軸上找到0分鐘這個點，再根據縱軸上標注的刻度確定89℃這一點，點出來。（教師演示）

師：2分鐘時測得的溫度是79℃，2分鐘在這里，79℃在哪里？你來試一試。

（學生上臺演示。）

師：誰再來找一找4分鐘對應的點在哪兒？

（學生上臺演示。）

師：等這些點都找到后，用直尺將它們連起來，一張折線統計圖就完成了。下面，根據你們小組記錄的數據在圖紙上繪制“熱水變涼溫度變化規律折線統計圖”。

（學生繪制折線統計圖，教師巡視。）

師：（展臺展示學生作品）大家看，折線圖都是間隔相同的時段，但每一小段的坡度并不相同。比如這段，明顯要陡一些，這說明了什么？最后一個兩分鐘比較平緩，又說明了什么？

生：線段越陡說明這兩分鐘內溫度下降得越快，越平說明下降得越慢。

師：所以，從折線統計圖中線段的陡峭和平緩程度，我們也能發現：這12分鐘內，熱水是先快后慢地變涼的。

師：下面，老師要考考你們了。這是老師課前測得的一組熱水變涼的數據，你能根據折線圖，思考以下幾個問題嗎？

哪個兩分鐘溫度下降得最快？哪個兩分鐘下降得最慢？

0～2分鐘和8～10分鐘溫度分別下降了多少？

如果這杯水一直放在教室里，它的溫度最終會變到多少？請根據繪制的折線統計圖來預測下。

師：第一個問題很簡單，一起告訴老師。

（生齊答。）

師：第二個問題呢？

生：0～2分鐘下降了10℃，10～12分鐘下降了3℃。

師：最后一個問題，誰來？

生1：我覺得會降到0℃。

生2：我覺得不會到0℃，我發現折線越來越平緩，也就是說，溫度下降越來越小，最終應該是平的，不會降到0℃。而且，平時我們喝的冷水也沒有到0℃，如果是0℃的話，就要結冰了。

師：這位同學說得很有道理。其實，這杯熱水最終會降到的溫度與它周圍環境的溫度有關，我們把這個溫度稱之為室溫。

師：看來，折線統計圖不僅能幫助我們直觀地發現物體變化的規律，還能幫助我們預測物體的發展趨勢。

小學四年級的學生首次接觸折線統計圖，對它的認識和理解有一定困難，因此，教師要采用“扶放”結合的方法，加深學生對數據的分析與解讀，推動數據分析走向深處。在繪制的過程中，要“扶”得多一點，描點、連線都要詳細進行講解和演示;而在利用折線統計圖分析過程中則“放”得多一點，讓學生充分交流，拓展他們獨立思辨、自我提升的張力，發展他們互相交流、協同生長的能力，讓他們發現更多單式折線統計圖的優勢和特點。教師要引導學生觀察單式折線統計圖，發現問題、提出問題并嘗試解決問題，體會數據分析的意義，也為下課時引入復式折線統計圖打好基礎。通過有效的實驗材料，統計圖繪制、問題干預，學生的數據分析能力也會逐步提升。

三、再用折線圖，數據價值由內向外

數據分析的價值不應該僅僅停留在課堂上，隨課的結束而停止，應該要由課內向課外延伸，指導生活實踐。本課作為一節學科統整課，需要將科學與數學的知識有效聯結、利用、融合成一個整體，促進學生對知識的全面理解。因此，本課另外增設一課時，在學生了解“熱水變涼規律”的基礎上，深挖教材，進一步拓展延伸，利用復式折線統計圖探究“怎樣讓熱水快速變涼”，以項目為載體， 創設學生熟悉的生活情境，讓學生自覺產生對已有單式折線統計圖知識經驗的提取需求，深入對折線統計圖的理解，實現經驗的銜接與后續生長。

下面是本課在講解復式折線統計圖環節的教學片段：

師：回顧上節課學習的知識，我們總結了繪制折線統計圖的步驟：先描點，再標數，最后連線。接下來請大家動筆，將這三組數據轉化成折線統計圖。

（學生繪制三張折線統計圖。）

師：（展示學生的統計圖）像這樣的，只有一根折線的折線統計圖，我們稱為單式折線統計圖，多張結構一樣的單式折線統計圖可以合并成一張復式折線統計圖。下面，看老師如何合并。

師：（邊演示邊講解）這是第一張單式折線統計圖，我們要把第二張合并到這里，找到橫軸0分鐘，對應的水溫是89℃;1分鐘對應的水溫是65℃;2分鐘的點在哪兒？

（學生上臺演示。）

師：等找齊這些點就可以把它們連起來了。為了區分，這條折線用虛線表示。

（教師邊講解邊演示。）

師：第三張折線圖也可以按照同樣的方法繪制在這一張上。為了區分，第三條折線用紅筆繪制。下面，請大家根據小組記錄的數據在圖紙上完成復式折線統計圖。最后別忘了寫好統計圖的名稱。

（學生繪制復式折線統計圖，教師巡視。）

師：（展臺展示）同學們看，這張復式折線統計圖的橫軸都間隔了相同的時間，但即使是同一個兩分鐘，三種折線的坡度都不一樣，這說明了什么？

生：線段越陡說明這兩分鐘內溫度下降得越快，越平說明下降得越慢。

師：所以，從折線統計圖中線段的陡峭和平緩程度，我們也能發現：這三種方式中，能夠使熱水最先降到40℃的是哪種方式？

生：持續吹風。

師：下面進入快問快答時間。2分鐘時，幾號燒杯中的水溫度最低？你是怎么看出來的？

生：我找到了橫軸上2分鐘這個點，向上看，分別有三個點，點越低，說明此時的溫度越低。

師：你的發現很有用，原來不用標出具體數值，利用折線圖中點的位置高低的，也能比較數值的大小。

師：通過這兩節課的學習我們發現：單式折線統計圖能幫助我們直觀地發現物體變化的規律，也能幫助我們預測物體的發展趨勢。而復式折線統計圖在此基礎上，還能同時比較多組數據在變化與發展中的差異，便于我們對數據進行分析。

師：其實，復式折線統計圖在生活中應用十分廣泛，比如以下情況：

（PPT出示：無錫市和鹽城市2021年各月降水量統計圖、第20-24屆冬奧會中國隊和韓國隊獲獎牌情況統計圖、0～10歲東東和明明身高情況統計圖）

從表格到單式折線統計圖，再到復式折線統計圖，在科學課堂引入統計學知識，重要的不是繪制統計圖，而是幫助學生樹立利用數據的意識，發展學生數據分析的能力。課堂最后環節，耦合生活，鏈接生活中復式折線統計圖的應用，讓學生感受數據分析的價值和現實意義，體會科學與數學源于生活，也服務于生活。

數據分析意識和觀念的培養并非一朝一夕就能完成的，也非科學教師以一人之力可以達到的?？v觀科學實驗中的數據分析和小學數學統計圖表的教學，教師要密切兩者之間的關聯性，打通兩者之間的承接性，降低學習內容的抽象性，增強生動性和形象性，讓圖表成為學生數據分析的有力抓手，更好地發展學生的科學素養。