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重视数据分析,促进学生思维

  • 投稿马力
  • 更新时间2015-10-11
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黄凌苹

数据分析是学生必备的科学能力,要求学生掌握数据分析的步骤,运用正确方法分析数据背后隐藏的规律,组织语言精炼描述结论。在这个充满理性思维碰撞的过程中,学生不断地运用分析、综合、推理、归纳、概括等思维方法,锻炼着思维的深刻性、敏捷性、发散型、创造性。

《测量摆的快慢》一课共有3个对比实验。每个小组进行一个对比实验能得到10个实验数据,全班每个组的每个实验的数据汇总起来有好几百个,如何在这些数据中辨别真伪、汇总分类、总结规律呢?

一、“数据分析”教学的基本过程

1.数据汇总

《测量摆的快慢》要求每个对比实验重复多次,如果将每一个小组的每一次实验数据都汇总起来,数据就多得眼花缭乱,无从下手。因此,数据分析的第一步就是数据汇总:让学生计算出同一个实验多次数据的平均数,再将全班每个小组的平均数据进行汇总(汇总表见后)。这样不仅让数据清晰明了,更具代表性,而且让学生掌握了一个常用的处理数据方法:计算平均数。

2.数据分类

《测量摆的快慢》这一课实验次数太多,操作难度比较大,几乎每个班都会出现“异常”数据。笔者首先让学生观察数据,并根据学生的回答在表格旁做不同的记号。如表一中,“口”标识的数据说明摆绳越长。摆的速度越快的规律;“△”标识的数据说明摆绳越长,摆的速度越慢的规律。

3.数据甄别

(1)重新计算平均数

请出现异常数据的小组把原始数据展示出来,重新计算平均数。事实证明,很多错误数据就是因为学生认为做完实验就大功告成,忽视计算、马马虎虎造成了数据的异常。

(2)检查实验变量的控制

对一些出现异常数据的小组,教师要详细了解:在实验中是否控制好各种变量,比如是怎样改变摆绳长度的?是怎样保持摆锤重量、摆动幅度不变(分析摆绳长度实验数据)?通过询问,往往就能找到操作失误的细节。学生在检查变量控制中能体会到规范操作实验的重要性。

(3)再次实验

重做实验时一定要有教师或其他学生在一旁仔细观察,帮助及时找出错误的真正原因。

4.寻找规律

从数据中找到正确的规律不是一件容易的事情。例如,有学生根据表二就得出了三个规律:摆锤的重量不影响摆的速度(“口”标识);摆锤重量越大,摆的速度越慢(“△”标识);摆锤重量增大,摆的速度越快(其余数据说明)。

单纯从数据上看,学生的分析是有一定道理的。如何纠正学生的偏差呢?

笔者将表一与表二放在一起,请学生进行比较:“两个实验的数据之间都有差别,它们的差别又有什么不同呢?”学生马上发现,摆绳长度增加一倍对摆的快慢影响很大,摆锤重量增加一倍对摆的快慢的影响微乎其微。这些微小的差别又是怎样产生的呢?

这个问题一提出,几乎每个班的学生都能找出诸多原因,如计时不准确、开始(或停表)慢了点、数数不太准确、计时工具不够精确等,并且主动强调操作一定要规范、实验一定要细致。这时,教师再引入误差概念,帮助学生理解误差是实验中无法完全避免的现象,分析实验数据时一定要分清误差。

5.表述结论

学生找出正确规律后,一定要学会正确地表述结论。笔者常常这样引导学生:“能用一句完整的话把实验结论讲出来吗?”“一句完整的话”意味着精炼、概括,能培养学生思维的深刻性和整体性。一个班中,能把结论表述得很好的孩子并不多,教师必须尽可能多地让不同的学生进行表述,借机全面地掌握学生的思维状况。正因为大部分学生表达不好,教师一定要宽容、友好地肯定每一个学生的发言,赞许他们的优点,放大他们的亮点,让学生通过表述结论发展语言,锤炼思维。

二、促进学生“学会思维”的策略

1.提出适度的问题

教师要读透数据间的内在联系,挖掘潜在要点,提出适度的开放性问题。在《测量摆的快慢》一课,笔者就尝试通过以下关键问题的设置来激发学生的思维:

为什么要把全班的数据汇总?(全面准确地了解实验数据)

为什么要把两个实验进行比较?(更清晰、更容易发现规律)

比较这些数据,你有什么发现?找出了什么规律?(对数据进行分析、判断、推理)

从数据分析中你得到的结论是什么?得到结论的依据是什么?(数据分析后的概括并检验)

如何总结出准确、精炼的结论?(运用语言提炼思维)

这些问题不一定按照顺序出现,而是根据教学在恰当的时机呈现出来。每个问题要尽可能多请几个学生回答,并要求全班学生倾听,及时反馈。这样做不仅能创设出各抒己见、百花齐放的活跃气氛,还能达到培养学生接纳他人信息、吸收反馈的目的,使学生的思维活动一刻不放松。

2.借学生之力展开思考

数据分析这一过程是很难预料和按部就班进行的,因为教师无法事先预料学生的答案,更无法掌控学生的思维。这个过程需要教师高度集中注意力,竭力领会学生的意见,分析引导错误疏漏之处。教师要顺着学生的思维走,在学生已有的思维水平上推波助澜,将思维往更宽、更深、更高的地方牵引。

3.让错误成为思维资源

《测量摆的快慢》出现的错误数据很多,在数据分析过程中,学生的思维也是五花八门,如此多的错误,确实让课堂进行得磕磕巴巴。但是,学生从错误中学习到的比从成功中学到的不会少。

如学生认为16.38与17.39之间相差了足足一秒,说明摆锤重量会影响摆的快慢。教师可以这样引导:“这1秒只占了总共时间的十六分之一。可摆绳长度实验呢?相差7秒,7秒占了总共时间十六分之七,将近一半……”通过对这个错误的分析,学生终于弄明白了很小范围内的差别才是误差。

广东省广州市白云区三元里小学(510400)