5、在数据的分析中体悟实证的意义 2012-09-13(9070) - 图文

2 3 4 0.98 1.47 1.96 0.048 0.102 0.05 0.49 0.98 0.98 0.100 0.150 0.100 实验小组学生普遍认为，应该分别把实验1、2、3中的L1数据0.051、0.048、0.102修改为0.05、0.05、0.10，他们的理由是，“如果不如此修正的话，我们的实验数据就不符合杠杆平衡条件了”。

这种对实验数据修改的理由充分体现了二律背反，一方面我们进行实验探究的目的是为了探究出未知的杠杆平衡条件，而不是利用杠杆平衡条件，而学生在对实验数据进行处理时，却利用杠杆平衡条件来解释自己要修正实验数据的理由。这样获取的实验数据经过了人为的“修正”，虽然能够寻找到了具有一定“意义”的数学关系的实验数据，从而顺利地推演出某种“规律”，但是这种规律真的存在吗？这样的实验过程对于发展学生科学素养，特别是培养学生实验探究未知世界的能力到底有多少帮助呢？

二、占有了丰富的数据，怎样利用？

【案例】《吸热与散热》

学生先预测给水和油同时加热5分钟，再停止加热5分钟，谁的吸热快？谁的散热快？然后分组实验，观察每分钟内水和油的温度，并记录在下表中。

给水和油加热5分钟后的温度变化记录表 0分钟 1分钟 2分钟 3分钟 4分钟 5分钟 水（℃） 油（℃） 给水和油停止加热5分钟后的温度变化记录表

0分钟 1分钟 2分钟 3分钟 4分钟 5分钟 水（℃） 油（℃） 师：在刚才们收集了两组数据，这两组数据能证明什么呢？能为我们的猜测提供什么证据呢？请你们仔细分析，有什么发现？（学生分析交流）

学生汇报

生：我们组发现水加热1分钟后温度由原来的19℃上升到了27℃，而油却由原来的19℃上升到了30℃，以后的每分钟，油的温度都比水升得快，由此说明油比水更容易吸收热量，也证明我们的猜测是正确的。

师：这组同学通过比较每分钟内油和水的温度变化，并且用了具体的数据作为证据，从而证明油比水吸热快，很有说服力。其他组的发现与他们一样吗？

生：我们组发现水在5分钟内温度由原先的19℃升高到了72℃，比原先高出53℃，可是，油在5分钟内却由原先的19℃升高到了103℃，比原先高出了84℃，由此说明油比水吸热快，也证明我们原先的猜想是对的。

师：好！这组同学通过比较5分钟内油和水的温度变化，也用了具体的数据作为证据，同样证明了油比水吸热快。可是，散热的情况又任何呢？

生：我们组发现停止加热后，水和油的温度还在上升，过一会儿才下降。 师：你们组观察得很细心，这个发现很有意义，可为什么会这样呢？ 生：可能与它们的传热有关系吧。

生：这是因为热在液体中是通过对流的方式传递的，所以，刚停止加热时，温度还会上升。

师：你们分析得很有道理，能运用学过的知识来解释遇到的新问题，真的很了不起。可是它们后来的散热情况又如何？

生：我们发现油的散热同样比水快。 师：为什么？你们的证据呢？

生：因为停止加热后，油在5分钟内温度下降了22℃，而水只下降了12℃。 师：其他组也一样吗？

生：我们组油的温度下降了20℃，水温下降了9℃。 生：我们组油的温度下降了19℃，水温下降了11℃。 师：这些数据都说明了什么？ 生：说明油比水散热快。

师：刚才我们通过对实验数据的分析，从而为我们的原先的猜想找到了有力的证据。根据这些证据，你们得出的结论是什么？

生：油的吸热比水快。 生：油的散热也比水快。 师：还有别的说法？

生：水比油吸热慢，散热也慢。 …… ……

实验中采集到的数据是表象的，有时甚至是零乱的，只有经过有效分析、整理，才能使这些数据成为科学的证据，才能使科学猜想上升为科学理论。也只有这样，才能使学生的科学探究行为更有效度、更有深度，才能使学生的科学思维得到有效的激活。

【案例】《热水和冷水》

这是《热水和冷水》一课中，相同多的热水加入不同多的冷水的环节中获得的一组数据：

第5组 第1组 第4组 第2组 第3组 第6组 热水温度 50 50 51 49 51 51 热水水量 100 100 100 100 100 100 冷水温度 24.5 24 25 24.5 24 24 冷水水量 25 50 75 75 175 175 混合温度 44 41 39 38.5 33 32 整个班级内若以小组环节来看数据，则无法获得有规律的发现。但如表格的这样排序，学生一下子就找到了规律，得出了冷水水量增多时，混合温度随之降低的结论。对于实验数据中应变量随自变量有规律变化的情况，需要对各组数据进行排序整理，这样更有助于学生观察数据，从数据的顺序中发现规律。

【案例】《连续测量一杯水的温度》数据分析 这是连续测量一杯水的温度》一课中获得的一组数据：

时间（分钟） 温度（℃） 1 80 3 60 5 46 7 35 9 28 11 23 13 22 温度9080706050403020100135791113温度

《连续测量一杯水的温度》统计图

很多时候，收集到的数据是有规律的，特别是那些连续数据和对比数据。把这些数据用统计图表示出来，更能够直观形象看出数据之间的关系，更容易得出研究结论。上图是热水温度变化的曲线图，能够一目了然地看出热水降温的过程是先快后慢的。

【案例】《摆的研究》

下面是某次教学中，学生通过实验获得的一组数据：

A摆锤的轻重与摆动快慢的关系 组别 第6小组平均用时 第7小组平均用时 第9小组平均用时 平均用时 改变摆锤的重量（摆动10次） 1个勾码 11.25 12.11 11.68 11.68 2个勾码 15.09 12.14 11.72 12.983 B摆幅的大小与摆动快慢的关系 组别 第10小组平均用时 第1小组平均用时 第3小组平均用时 平均用时 改变摆幅的大小（摆动10次） 摆幅大 11.42 10.13 10.55 10.7 摆幅小 10.21 9 9.69 9.633 C摆线的长短与摆动快慢的关系 组别 第5小组平均用时 第11小组平均用时 平均用时 教学现场回放： 师：请第6小组汇报你们的实验结果和结论。 生6：……我们认为摆动的快慢与摆锤的轻重有关系。

改变摆线的长短（摆动10次） 长摆线 12.21 12.45 12.33 短摆线 10.36 9.7 10.03