姜玲 科学 《小数据大心得》

小数据大心得

——小学科学探究教学中数据采集与分析重在执行力

姜  玲

在科学课堂教学快速发展的今天，由于过多地强调让学生经历探究的过程，我们常常感觉到探究活动完成后，而结论的得出时常还是显得不够“水到渠成”。特别是探究数据较为繁多、同时数据间又存在一些不确定的误差时，指导学生采集与分析数据感觉很吃力，采集到比较有效的数据也比较困难，而面对一堆“另类数据”我们该何去何从？《测定脉搏》就是典型的一课，凡是上过课的老师都会指导学生找脉搏、搭脉、数跳动次数，学生也同样找脉搏、搭脉、数次数，可往往采集的数据，千差万别，数据的准确性极低，寻找规律基本上是空话。分析此现象，不是老师没有指导，也不是学生没有思维，而是师生都缺少了一份执行力！针对这一现状，笔者在《测定脉搏》的实践教学中进行尝试，旨在通过提高师生每个环节的执行力，来探究小学科学探究教学中数据的采集与分析的有效性策略。

一、让数据说话：

千差万别的数据带给我们的思考：

（一）从四次教学中，看数据特点。

通过《测定脉搏》一课的四次教学，我们在找脉、搭脉、数跳动次数的探究过程中，采集到一些数据，主要包含：

一、原始数据：学生测得的第一手数据，这些数据中包含着有效数据，无效数据，它能真实反映学生的活动情况，也需要老师给予的特别关注。

1.有效数据：学生能够找准脉搏，能数对脉搏，并真实准确记录得出的数据。但每人测得的数据之间是存在着差异的，即使是同一个人，连续几次测得的数据一般也不可能是完全一样，但都属于正常范围值之内的数据。

2.无效数据：不正确的数据，由于测量工具不精良，测量方法不正确，测量态度不端正等而得到的数据，这些数据一般与正常范围有很大差距，甚至是不可能达到的数据。

二、原始数据转化成的证据——平均值：为了减小误差，科学探究活动中的数据采集，一般情况下都需要进行多次测量求平均数，而在求平均数之前，需要关注原始数据的有效性，这样才能使测得的数据更科学。

（二）数据折射的问题反思

1. 执行态度

（1）教师方面

首先，教学预设不充分，定量研究是一种实证研究，备课只动脑想过不动手做做，忽略采集数据的细化指导，甚至在平时教学中直接省略了数据采集与分析环节。在第一次教学中，教师的每一个环节都进行了指导，但每一个环节都很不到位，于是每一个环节都需要重复，执行的力度太差，一节课的活动，花了两节课的时间，最后还是没有把问题解决，从平静状态下的原始数据看问题一堆：有的三次测量数据能相差三四十次；原始数据中四十几次，五十几次，一百大几的频频出现。

其次，教师对实验的结果指向性太强烈，更重视实验结论的得出而忽视了支撑这个实验结论的数据，更不敢谈对这些数据进行分析，意识不到数据背后的故事。其实看似没有规律的数据，无法得出“科学结论”的数据，本应是让学生体验科学本质、培养理性态度的好机会。

再次，产生问题不了了之，每个环节也都指导了，可数据还是出错了，时间又到了，该怎么办？教师抛弃数据直接给出结论，或者是挑选出一个能作为证据的数据把问题一带而过。

（2）学生方面

在探究活动中学生才是活动的主体，他们的执行力将直接反应教师指导的效果，直接表达了他们对探究活动的关注程度和投入情况，自然也直接指向测量数据的准确性，因为测的是每一位学生自己的脉搏跳动次数。

这样的细致测量活动，不管是感受，寻找，搭脉，数数，记录还是整理、分析都需要每一个学生投入参与，认真对待，排除干扰，而这些都要学生自己意识到才行。

2.实际操作

（1）不精良的测量工具

开始教学时，我们采用的是吸管、橡皮泥和图钉制作而成的图钉脉搏器，由于它比较重，效果不是很明显，有很多孩子不能够借助这个的一个工具找准脉搏，尤其是一些小胖子，几乎不能成功。在第一次的教学活动中，仅这一个活动就占用了十二分钟的时间。此外，学生的手腕处，没有放置松软物品，直接平放在桌面上的，手的姿势很不稳定。

（2）不正确的操作方法

测量脉搏是一项很细致的工作，它会受到很多因素的影响，如果测量过程中的操作出现问题，那么数据就必定会受到影响。而且这些操作具有一定的顺序性，后一个活动是建立在前一个活动的基础之上的，其中任何一个环节出了差错，那数据将失去意义。主要表现在：借助工具找不准脉搏跳动比较明显的点；点不准脉搏的位置点；感受不准或有时感受不到脉搏跳到的节奏；由于受到外界干扰或主观执行力不够而引起数脉搏跳动的次数出现了差错；数据未能及时记录或计算出了问题。

3.整理分析

（1）未充分发挥数据的价值

一组数据出来，不过是有效数据还是无效数据，其背后都有故事，而在引导学生进行探究活动中，我们更喜欢有效证据——平均值，因为它可以直接指向正确的结论。至于这个有效数据产生的过程，及其背后的故事往往被忽视了。

而对于无效数据我们更多地去回避，甚至有些害怕。然而这才是数据的价值所在，才值得我们去珍惜，因为它是个科学教育的机遇，是孩子向前走很重要的一步，这是我们寻找的教学的内容，这是章鼎儿老师对待数据的态度。他还说过：“不是数据出了问题，其实，数据没有问题，而是对数据的态度，对数据的处理出了问题，不能玩弄数据。”

（2）呈现和分析方式简单化

数据的呈现和分析方式有很多种，如有结构的表格和点阵图、条形图、扇形图，这些方式能让大量数据排列得让人容易阅读和理解。本课主要是用表格的形式呈现和分析，在呈现时可以是自然顺序，也可以是升序或降序；可以是全班一起排，还可以是男女生分开排等等。在分析时，可以按照数据的大致范围分析；可以是一些特殊的数据分析，分析其整个采集的过程；可以进行男女生对比；可以是不同人之间的对比；也可以是同一个的不同测量次数的对比；还可以是运动前后的对比等。不能让数据的结论指向性太强，否则数据的分析就会显得十分地简单。

然而，不管是怎样的数据都是学生真实做出来的，都反应了一定的客观事实。既然采集数据就要让数据说话！回过头来思考，我们会突然醒悟：“是啊，我们的实验过程有问题，那这个结果就不可靠了。怎么办？”数据的问题反应了教师的指导和设计问题，我们不能光把眼睛放在数据上，而忽略了教师细节的指导作用，忽视了学生在活动过程中的执行力问题。数据采集和分析是一个综合的探究过程它需要把工具、方法与技巧、测量者、记录、计算都配合在一起，合力进行的探究活动。

二、教学实践尝试：

本课遇到的最终问题就是会有不协调的数据出现，而分析这些“另类”的最终目的在于尽量避免它的产生，为此我们需要特别关注两个方面，一个是正确地采集数据，一个是客观地分析数据：笔者做了以下尝试：

尝试一：采集数据

（一）精心准备实验器材

本课教学中，找准脉搏是基础，是采集到有效数据的前提。脉搏不是只在一个点，而是有一个范围，那哪一个点才是我们测量的最佳位置，这就要求我们指导学生能找准脉搏，受张洪鸣老师的启发，本课教学时，制作了图钉脉搏器，这个小小的工具，可以帮助学生找准脉搏。

我们要很清楚“找到”和“找准”是两个不同的层次，这么细致的工作，找准才是关键！我们测量脉搏都是搭脉，这是无形，非可视物，我们没有办法可以判断学生是否找准了。于是我们想到了可以借助可视物——图钉脉搏器，一来可以帮助学生缓冲一下难度，反复地找，反复比较判断，找到哪里是最佳位置；二来也可以给老师提供一个反馈，学生有没有找到最佳位置！

图钉脉搏器的探究过程：

起初，我在图钉上插上火柴棒子，但火柴棒子容易裂开，也比较重，效果不是很明显！接着又尝试用吸管，可吸管在上面会晃动，于是在连接口加入了一点可塑橡皮，还是有点重，效果一般！以前带过模型组，有不少做木质飞机的材料，这些木头松软，轻便。于是，用美工刀，将它们劈开，轻轻地插在了图钉的尖上，效果明显多了！再去反思这个工具，我们主要是要观察图钉脉搏器的顶端晃动情况，如果顶端细一些，效果是不是应该更好些？于是再次加工，效果确实比之前要好，这一个小小的工具，很不起眼，却为我们攻克这节课的难关奠定了基础！

找准最佳位置，就不再是一个范围而是一个点，学生需要在这个点上做上标记。可学生在做记号的时候也会出现误差，一种是将脉搏器拿下来后点点；一种是直接用水彩笔推开脉搏器，在脉搏的下方点点。显然对小学生来说，后者的准确性更高些，这些都是细节，学生的执行力直接影响到数据采集的准确性，而教师的执行态度会直接影响学生的执行态度！

（二）采集前的递进式设计，细化式交流：

层次一：导入，感受脉搏

1.谈话：同学们，同学们，接着我们就来测定脉搏。我们先来试试，伸出你的左手，用你的食指和中指的指肚，摸一摸耳根下方和下颚骨中间这个区域，你手指肚有什么感觉？（边演示边解说）

2.谈话：（脉搏、轻微的跳动，一跳一跳的），它，摸上去有什么感觉啦？是一种……有节奏的跳动。你摸到的这种有节奏的跳动就是什么呀？（脉搏）

3.谈话：除了颈部，你在身体的哪些地方也曾感受到过这样的脉搏跳动？（手腕处、颈部、太阳穴旁边、耳朵旁边、肘关节内侧、……）

4.谈话：好，我们来看，有的是刚才同学们提到过的，有的是没提到的，这是我们刚才摸过的颈部、大膀子上、手腕处，这是哪里？（太阳穴）就这里，用指肚摸一摸，能感觉到有节奏的跳动吗？还有大腿内侧、脚踝、脚面等，这些地方都比较明显，因为动脉比较贴近皮肤，我们贴着皮肤就可以感受到它们的跳动。那为了测量方便，避免干扰，医生一般会测量哪里脉搏的跳动情况？（手腕处的）

层次二：寻找桡动脉

首先，找到脉搏，找准脉搏，通过可视工具和师生耐心地寻找，教学活动突破了第一个难关！

1.谈话：对就这里，手腕外侧的这个区域，仔细看看在这个区域内，你能看到脉搏轻微的搏动吗？看，你能看到吗？（看不清楚，很难看到，有一点点）

在学生为难的情况下，为它们提供解决困难的工具，学生很乐于接受，也很欣喜！

2.谈话：看不清楚是吧，那我借你们一个工具。看，图钉脉搏器，它不仅能帮你找到脉搏，还能帮你找准，知道它怎么用吗？一起看看如何使用这个工具来找准脉搏。

3.视频：播放，介绍：摆好毛巾，将左手像这样垫稳，手腕外侧稍稍向上，大家刚才所指的是这个区域。把图钉脉搏器，轻轻地放在这个区域内，慢慢地寻找，不太明显，再试试，再试试，你看到了什么？（图钉脉搏器的顶端有明显的有节奏地摆动）这说明了什么？（我们不仅找到了，而且找准了测量脉搏的最佳位置）为了方便后面的测量，用笔在这个测量的最佳位置上做个记号。

其次，通过一段视屏，向学生详细地介绍了工具的使用方法，攻克采集技术问题。

4.提问：借助它你能找准自己的脉搏吗？要想准确地找到自己的脉搏，你觉得还需要注意些什么？就这么一个小小的工具，放在手腕的这个区域内。（为什么你觉得不能动桌子？）（手要垫稳）（除了身体不能动，还有什么不能动：桌子，手）（有点耐心，慢慢仔细认真寻找）（保持安静）（发材料，学生寻找，教师辅导）（好，下面我发工具）（做好标记的同学，把小毛巾留在桌面上，把图钉脉搏器放回托盘，并放到抽屉里。）

层次三：搭脉，讨论注意事项

我们来看本课的采集任务：测量每一个同学的脉搏跳动次数！所以每一个学生都很重要，作为采集人，他们需要具备两个条件：一是采集技术，一是采集态度。

当找准脉搏后，技术已经不是难题了，只是每个孩子的感觉可能会有误差，所以，有些孩子在测量过程中，需要把手指指肚稍稍向下用力！

后面的采集环节中态度则决定了数据采集的有效性，这也是平时我们老遇到问题的头号敌人！教师通过一句话来引导学生思考：“那么找准了，是不是就一定测得准了，需要注意些什么？”我们需要引导学生考虑到：

采集人： 学生是活生生的个体，每一个人的情况不同，那如何让他们能够一心地完成同一任务，这就要让采集人在思想和行动上都给予足够的重视。

采集过程：避免外界干扰，教师和学生全身心地执行！

1.谈话：找准脉搏，就可以帮助我们测定脉搏，像刚才一样，将左手垫稳，用右手的食指、中指指肚搭在做记号的脉搏处，能感受到它有节奏地跳动吗？试着数一数，我们一般是测量一分钟脉搏跳动的次数，用这种方法就可以测定自己一分钟脉搏跳动的次数。

2.谈话：那你们说，找准了脉搏，是不是就一定测得准呢？为了让我们的测量更加科学和准确，你觉得还要注意些什么？（1）要全身心投入，排除外界干扰；（2）事实求是，跳一下，数一下，对自己的数据负责；（3）2只手都要垫稳，坚持1分钟不要乱动，（除了身体，还有桌子，手都不能乱动，在刚才寻找脉搏活动时，就有同学提醒过大家了）；（4）如果出现不清楚，手可以稍稍向下用力。（好的，请大家注意，她提醒我们）

层次四：采集中的分步式执行，求真式指导

1.做好预备姿势：垫稳左手，用食指、中指指肚搭好脉。（学生准备）今天我们会场的人比较多，大家可要全身心投入，认真数数，别分心。预备，开始。请同学们先记录自己的数据，不相互交流，记录纸在抽屉里。评价：刚才同学们都十分投入，一点声音都没有，就连会场的老师也很投入，一点声音都没有，十分配合。（刚才同学们都十分投入，没有受到会场声音的干扰）

2.提问：数据测量1次，是不是就可以了。

3.谈话：为了减小误差，保证数据的准确性，科学上一般需要至少测量3次以上，求平均数，我们再来测2次。做好预备姿势：垫手，搭脉，同时做好心态和认真程度的准备。预备，开始，记录自己的数据。第3 次测量，做好预备姿势，再坚持1分钟，别放松，当然也用不着紧张。预备，开始，记录数据。

尝试二：整理分析数据

（一）整理并呈现数据

1.提问：接下来，该干什么呢？（求平均数）别急，先看看自己的数据，算之前，你有没有什么疑问？测量中没有出现过明显失误的，请举手，一会你可以补测1次。发现有疑问的，（向全班出示数据）对于这样的差距你有什么想法？（先问本人，需要再问全班）测的不准，那是你自己补测1次，还是请老师或同学帮你补测1次，测好后，取3次接近的数据，求平均数，其他同学计算自己的平均数，取整数。会算吧，3次加起来除以3，五年级了，30秒够吧？

5.谈话：算好的同学请看汇总表，我报序号，请大家把自己的数据报给我，（1号……）

（二）运用数据，转化证据

1.谈话：看全班数据，你能看出什么？

（学生可能的分析：我们班，大部分同学脉搏跳动的次数都是在70~90之间，少于或多于的只有*，但也很接近*，从这些数据中，我们可以看出70~90之间是脉搏跳动的正常范围值）

 (学生可能的分析：70~90之间比较多，60以下，100以上较少。如果你长期在规范测量情况下都是这个值，那么我就要建议你去看医生，当然，我们今天的测量，受很多条件的影响，但我们可以看出70~90之间是属于正常范围值内)

2.师生交流：我们来看全班数据，我们每个人的脉搏跳动的次数是不完全一样的，但都是在70~90这个范围值内。那你们有没有想过，对于我们一个人来说脉搏跳动的次数会不会发生变化啦？什么样情况下会影响自己的脉搏跳动次数发生变化呢？

3.板书：健康、运动（平静）、紧张……，你们想到的这些因素到底会不会影响你自己脉搏跳动次数的变化呢，这些问题，一会再接着研究，这个片段就上到这里。用小毛巾把记录纸压在桌面上，一会我们还需要用到它们。

面对这些数据，教师要关注学生的采集过程，从过程中分析数据是如何产生的，这时候学生的原始数据和原始过程就显得十分地重要，教师不能只看最后的结果，比如，结果相同，而原始数据并不相同，求平均数是为了减小误差，而不是综合错误，所以在看平均值的同时，我们更需要去关注学生的原始数据。

把问题抛给孩子自己去分析，小组去分析，全班去分析，是我们实验过程出了问题，才导致我们的数据出了问题，所以问题并不在于数据，而是在探究的过程！