淺談初中教學(xué)中如何對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析

祝悅敏

摘 要：在初中教學(xué)中，總會(huì)涉及做實(shí)驗(yàn)，那么就會(huì)產(chǎn)生許許多多的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。然而實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并不等于實(shí)驗(yàn)結(jié)論，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)只是客觀事實(shí)的反映，只有在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行更進(jìn)一步的科學(xué)分析處理，所得出的結(jié)論才是完整的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。由于分析數(shù)據(jù)有的需要一定方法，這需要老師和同學(xué)們花費(fèi)很多時(shí)間和精力，但有些老師認(rèn)為初中的實(shí)驗(yàn)并不重要，對(duì)學(xué)生的成績(jī)不會(huì)產(chǎn)生太大影響，因此對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)草草分析，就得出結(jié)論。這種對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的態(tài)度，嚴(yán)重違背了課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)情感、態(tài)度、價(jià)值觀的要求，更不用說(shuō)像科學(xué)家一樣來(lái)探究問(wèn)題。結(jié)合一些教師對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析經(jīng)歷，淺談初中教學(xué)中如何對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：初中教學(xué)；科學(xué)實(shí)驗(yàn)；數(shù)據(jù)分析

隨著時(shí)代的發(fā)展，各個(gè)城市的學(xué)校都漸漸認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)對(duì)于一個(gè)學(xué)生知識(shí)理解的重要性，因此，實(shí)驗(yàn)不僅僅出現(xiàn)在高中、大學(xué)，也漸漸在小學(xué)以及初中出現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)的流程大多都為提出問(wèn)題，作出自己的假設(shè)，然后設(shè)計(jì)自己的實(shí)驗(yàn)方案，開(kāi)始實(shí)驗(yàn)以及數(shù)據(jù)收集。當(dāng)然，只有對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析過(guò)后才能夠得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。但數(shù)據(jù)分析并沒(méi)有那么容易，有些數(shù)據(jù)的分析要用到一些方法，這需要花費(fèi)教師和學(xué)生很多精力。由于目前國(guó)內(nèi)對(duì)于學(xué)生的學(xué)習(xí)更加注重分?jǐn)?shù)上的表現(xiàn)，因此很多老師并不太在意學(xué)生們實(shí)驗(yàn)上的付出，往往在分析數(shù)據(jù)方面草草了事，表現(xiàn)出很不好的教學(xué)態(tài)度。為此，本文將介紹定量計(jì)算法、對(duì)比分析法、示意分析法、推理分析法四種實(shí)驗(yàn)分析方法，希望能對(duì)初中教學(xué)中科學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析有所幫助。

一、誤差分析

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生們往往都能夠收集到很多數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)的有些試驗(yàn)值與它的客觀真實(shí)值在數(shù)值上出現(xiàn)了不一致。實(shí)驗(yàn)結(jié)果都會(huì)存在誤差，一切科學(xué)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程自始至終都會(huì)存在著誤差，因此，實(shí)驗(yàn)分析的第一步就是將誤差數(shù)值剔除。下面簡(jiǎn)要介紹作圖法以作參考。

當(dāng)初中的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)異常值時(shí)，可以通過(guò)作圖象的方法剔除偶然誤差較大的數(shù)據(jù)，提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確程度。例如在“測(cè)量電流與電壓關(guān)系”的課程中，在導(dǎo)體電阻為5歐的情況下，可以得出下表所示的數(shù)據(jù)：

由此可知，出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常的原因有可能是（1）電流加大使得導(dǎo)體溫度上升導(dǎo)致電阻值增大，從而使得電壓變大；（2）交流電頻率不穩(wěn)定等原因，通過(guò)作圖象的方法可以剔除偶然誤差較大的數(shù)據(jù)，提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確程度。因此在圖表中，以電壓為縱軸，以電流為橫軸，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出圖線。若在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，圖線是一條過(guò)原點(diǎn)且斜率成正比的直線，則驗(yàn)證了U=I×R。因此通過(guò)作圖法則可以將出現(xiàn)誤差的數(shù)值剔除。

二、數(shù)據(jù)處理

（一）定量計(jì)算法

在初中的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，我們往往可以得到很多數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)有些存在誤差，因此需要對(duì)誤差值進(jìn)行剔除。在這之后，我們往往可以發(fā)現(xiàn)，各個(gè)數(shù)據(jù)之間似乎有著數(shù)量之間的關(guān)系，因此我們可以通過(guò)運(yùn)用數(shù)學(xué)運(yùn)算方法，對(duì)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出它們之間的關(guān)系。這在物理實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常使用到，許多公式的推導(dǎo)都是運(yùn)用這種分析推理的方法，列舉初中物理“杠桿原理”一課中的例子來(lái)進(jìn)行分析，下表是學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中得出的一些數(shù)據(jù)：

在教師引導(dǎo)下，通過(guò)上表的數(shù)據(jù)，學(xué)生們可以分別對(duì)阻力點(diǎn)與動(dòng)力點(diǎn)上的鉤碼數(shù)和格子數(shù)進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)不論阻力點(diǎn)邊的鉤碼數(shù)和距離大小還是動(dòng)力點(diǎn)邊鉤碼數(shù)和距離的大小，總會(huì)出現(xiàn)阻力點(diǎn)邊鉤碼數(shù)和距離的乘積等于用力點(diǎn)邊鉤碼數(shù)和距離的乘積。在利用定量計(jì)算法分析出數(shù)據(jù)之間的等量關(guān)系后，教師不僅更好地得出結(jié)論，還使學(xué)生們對(duì)知識(shí)的記憶更加深刻，幫助學(xué)生更好地掌握杠桿平衡規(guī)律。這促使學(xué)生在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的同時(shí)產(chǎn)生去探索問(wèn)題的濃厚興趣，使問(wèn)題成為已知與未知之間的橋梁和紐帶，使學(xué)生在探索問(wèn)題的海洋中不斷遨游，并得到成功的喜悅與歡樂(lè)。

（二）對(duì)比分析法

在生活學(xué)習(xí)中，對(duì)比是學(xué)生在各個(gè)科目中比較常用的思維方法，生活充滿了對(duì)比，實(shí)驗(yàn)中也可以通過(guò)對(duì)比來(lái)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教師可以有意識(shí)地對(duì)一些實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行控制，使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果有所不同，讓學(xué)生在觀察數(shù)據(jù)不同的情況下，試著去尋找它們之間存在的不同點(diǎn)與相同點(diǎn)，從而完成對(duì)數(shù)據(jù)的分析，揭示事物的內(nèi)在本質(zhì)和外在現(xiàn)象。舉例初中物理“探究導(dǎo)體電阻大小還與什么因素有關(guān)”一課中，針對(duì)哪些因素影響了導(dǎo)體電阻的大小這一問(wèn)題，讓學(xué)生利用4根長(zhǎng)度不同的導(dǎo)體和4個(gè)溫度不同的環(huán)境來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并得出下列數(shù)據(jù)：

教師在指導(dǎo)學(xué)生做完實(shí)驗(yàn)后，積極引導(dǎo)學(xué)生去進(jìn)行數(shù)據(jù)比較，進(jìn)而可以得出在溫度相同的情況下，導(dǎo)體電阻隨著導(dǎo)體長(zhǎng)度的增加而增大，而在導(dǎo)體長(zhǎng)度一樣時(shí)，導(dǎo)體的電阻也隨著溫度上升而增大的結(jié)論，使得學(xué)生在對(duì)數(shù)據(jù)的比較過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)并理解了擺的特點(diǎn)，使得知識(shí)更加深刻。容易達(dá)到激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)習(xí)效率，深化知識(shí)、鞏固知識(shí)的目的。

（三）示意分析法

初中實(shí)驗(yàn)中有些數(shù)據(jù)需要通過(guò)圖畫(huà)來(lái)使數(shù)據(jù)更好地分析，例如力。示意圖分析法指的是利用簡(jiǎn)單的圖和形，針對(duì)采集而來(lái)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制成簡(jiǎn)明的圖形，用來(lái)更加生動(dòng)形象地說(shuō)明研究對(duì)象量與量之間關(guān)系的一種方法。舉例初中物理實(shí)驗(yàn)“摩擦力的產(chǎn)生”一課，對(duì)學(xué)生采集而來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行以下分析：

學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，用示意圖將重力和摩擦力之間的關(guān)系用圖示方法畫(huà)出，并附上簡(jiǎn)單的文字進(jìn)行說(shuō)明，這樣就可以利用示意圖對(duì)物體在斜坡上靜止不動(dòng)的現(xiàn)象進(jìn)行說(shuō)明。這樣，教師通過(guò)把示意圖變成搭建數(shù)據(jù)與概念之間的橋梁，使得抽象的力與力之間的關(guān)系用直觀手段表現(xiàn)出來(lái)，使學(xué)生可以直觀感受到生活中的摩擦力，解釋人可以行走等問(wèn)題，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)上的難點(diǎn)得以突破。與其他方法相比較，示意圖更加直觀、形象和簡(jiǎn)潔，通過(guò)示意圖來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和記憶更加深刻，并且進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力以及態(tài)度、情感和價(jià)值觀等方面的素養(yǎng)。

（四）推理分析法

通過(guò)運(yùn)用數(shù)學(xué)思想來(lái)進(jìn)行推導(dǎo)和分析一組實(shí)驗(yàn)所提取的數(shù)據(jù)，并對(duì)它所對(duì)應(yīng)的數(shù)值進(jìn)行分析和推導(dǎo)的分析方法就是推理分析方法。例如，初中的化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，我們可以通過(guò)原有知識(shí)和實(shí)驗(yàn)得到，O2+C=CO2，氧氣和碳在點(diǎn)燃的情況下，能夠生成二氧化碳，那么往往老師會(huì)問(wèn)到，根據(jù)上述反應(yīng)，思考并簡(jiǎn)述一下水是如何產(chǎn)生的。那么，學(xué)生往往可以推論出氫氣和氧氣在點(diǎn)燃的情況下可以生成水，即2H2+O2=2H2O，如此下去，我們還可以推論出許多反應(yīng)的產(chǎn)生。

在這種分析中，學(xué)生可以根據(jù)自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)相鄰的數(shù)據(jù)不斷進(jìn)行觀察，總能夠發(fā)現(xiàn)其中的一些科學(xué)規(guī)律，進(jìn)而對(duì)這些規(guī)律進(jìn)行分析和反復(fù)推敲，得出另外一個(gè)可能出現(xiàn)的數(shù)據(jù)。在這種分析推論的過(guò)程中，教師教導(dǎo)學(xué)生在分析數(shù)據(jù)時(shí)運(yùn)用推理方法，不僅使學(xué)生對(duì)知識(shí)有進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，還能提高學(xué)生的思維水平和探究能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情。

當(dāng)然，如今在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)于分析、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的常用方法有很多，上述只是一些相對(duì)比較簡(jiǎn)單的方法罷了。只有根據(jù)具體的實(shí)際情況出發(fā)，才能夠引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理時(shí)運(yùn)用恰當(dāng)?shù)姆椒?，從而快速發(fā)現(xiàn)規(guī)律，得到科學(xué)結(jié)論，有一個(gè)科學(xué)的概念。我們都知道科學(xué)探究十分困難，其過(guò)程是十分曲折的，許許多多科學(xué)家究其一生都投身于對(duì)科學(xué)的研究，對(duì)人類社會(huì)出現(xiàn)的各種問(wèn)題而絞盡腦汁，為人類更好的生活而不斷努力、奮斗。因此，這需要一代人又一代人的不懈努力才得以完成。教師在引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程中，應(yīng)該耐心引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并在數(shù)據(jù)的分析上下更大功夫，不能急功近利，只想著去完成教學(xué)任務(wù)，讓學(xué)生能夠真正體會(huì)到科學(xué)探究中所帶來(lái)的艱辛和樂(lè)趣，才能激發(fā)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的熱情，培養(yǎng)學(xué)生探索未知事物的濃厚興趣，才能使學(xué)生積極主動(dòng)地去學(xué)習(xí)，才能培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，從而提高學(xué)習(xí)效率，享受學(xué)習(xí)成果帶來(lái)的愉悅心情。

參考文獻(xiàn)：

[1]王炳瑜.淺談科學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析方法[J].都市家教，2016.

[2]張紅霞.科學(xué)究竟是什么[M].教育科學(xué)出版社，2003.

編輯 孫玲娟endprint