巧用统计图表培养学生的数据意识

【摘 要】本文以教科版五年级上册“摆的认识”为例，以问题驱动统计、记录驱动分析、反思驱动推理等策略，帮助学生提高数据意识。

【关键词】统计图表 学科融合 数据意识

数据意识是当前公民不可或缺的基本素质，也是新时代每个学生都必须具备的科学素养。教学中，教师可引导学生观察统计数据信息，用不同的方式分析与解读相关信息，对实验现象进行合理解释。为了更好地观察数据信息，我们通常会用到统计图表。当前，统计图表在科学教育教学中得到深入、广泛的应用，成为一种重要的学习方式。

教科版五年级上册“计量时间”单元《机械摆钟》《摆的快慢》《制作钟摆》三课中关于摆的知识点有5份统计表，每张统计表边上基本都呈现了提示性操作图片、实验规范性语言，也隐藏着实验方法与注意事项。笔者结合实际教学所需，将以上三课知识系统整合为“摆的认识”，并以此为例，探究如何利用统计图表培养学生的数据意识。

一、问题驱动统计——激发数据的洞察力

在《机械摆钟》教学中，笔者将教材中“测量钟摆1分钟摆动的次数”的任务改编为“1分钟之内，你想测出钟摆多长时间里摆动的次数呢”。开放性问题将学生的思维打开了。学生提出可以分别测钟摆10秒、15秒、20秒、30秒、60秒所摆动的次数。学生两两一组，自选三个不同时长，一人计时一人计数，分别测三次。集体汇报时，学生在观察对比中发现，机械钟摆动秒数与摆动的次数一致，即每秒摆1次，一分钟共摆60次。这样的观察避免了三次均观察1分钟时长所造成的费时且数据单一的缺陷，自然催发了学生自觉收集数据的需求，提高精准数据的洞察力，增强学生对古人发明机械摆钟所体现出来的智慧的自豪感，激发后续的探究欲望。

二、记录驱动分析——练就数据的思考力

同一单摆在相同时间内，摆动次数相同，那么不同的单摆在相同时间里摆动的次数相同吗？《机械摆钟》的实验二是：自制一个摆，观察摆运动的特点。这一实验涉及绳子与重物两种材料，结构简单、材料易得。但是，在教学中，笔者发现学生自备材料过于丰富多样，分散了关于摆的快慢因素的猜想，不利于《摆的快慢》的教学。因此，笔者进行相应改进，设立材料区，放置不同长短、粗细的摆绳与不同轻重、大小的摆锤的材料，并进行编号，让小组学生自选材料、组合制摆、规范实验步骤、进行实验观测、填写统计表。接着，展示汇报统计表时，学生再呈现数据的整体分析过程。

1. 用不同方式分析解读统计图表，感受科学严谨性。

五年级学生在数学课程教学中对收集整理数据与单式、复式统计表知识有一定的了解，对柱状统计图、条形统计图、折线统计图、韦恩图、气泡图等也有一定的知识基础。1分钟摆的次数观测实验统计后，各小组根据统计表数据生成条形统计图。此时，教师可以提问：“观察小组测量结果，你们发现了什么？”各小组从条形统计图上感知到三次数据基本一致，再次感受摆的等时性。但是，学生还发现第4小组所测的1分钟摆的次数是57下、46下、56下，46下。这些异常数据，引发了学生的思考：可能是什么原因造成的。学生纷纷剖析可能存在的原因：摆绳碰壁、计数错误、报时不准。这样的“意外”引领学生去思考发现、重视事实、合理怀疑，倾听和考虑他人的不同想法或解释。以上调整数据表现形式，直观读取数据的过程可让学生在追求数据质量中感受到科学的真实性与严谨性。

2. 从不同角度分析解读统计图表，发现科学本质性。

获得更为可靠、科学、全面的证据，是科学课中验证猜想的关键。在小组数据分析后，教师再引导学生进行全班数据汇总：“看一看全班的数据，哪组数据跟你们小组一样？你发现了什么？”从各小组数据到全班数据的对比观察中，学生发现小组之间所测的摆动次数不尽相同。于是，教师提出问题：“相同时间内，不同的单摆摆动次数不同。你们觉得摆的快慢跟什么有关？”学生提出摆的快慢与摆绳长短、摆锤质量、摆动幅度大小有关。教师顺势让各小组代表上讲台一起高举自制摆，台下学生兴趣高涨，纷纷一看究竟，发现这些摆绳、摆锤有相同也有差异。教师进而顺势引出下节课《摆的快慢》的教学。

三、反思驱动推理，提升数据的应用力

《摆的快慢》是典型的对比实验探究教学，学生通过实验探究摆的快慢与摆绳长短关系后，经过简单分析，明确得出“摆绳越短，摆得越快；摆绳越长，摆得越慢”这个结论是远远不够的。教师可以精准细化实验数据，有目的性地设置短摆绳、中摆绳、长摆绳的摆绳长度，比如第一种，10 cm、15 cm、20 cm；第二种，30 cm、35 cm、40 cm；第三种，20 cm、30 cm、40 cm；第四种，40 cm、45 cm、50 cm。每种长度都由两小组分别进行1分钟摆动次数实验观测统计，相同实验若出现不完全一致的数据，则剔除个别误差数据后，将相同摆绳长度的平均数，利用Excel表格汇总形成柱状统计图。

师：观察这幅统计图，你发现了什么？

生1：摆绳越短，摆的次数越多；摆绳越长，摆的次数越少。

生2：摆绳50cm摆得最慢，摆绳10cm摆得最快。

生3：我从10cm摆43次、20cm摆32次、30cm摆27次发现，摆的快慢与摆绳长短不成倍数关系。

学生还指出，单摆正如人腿，可以认为自然速度下腿的长短和跑步快慢之间存在一定关系。对此，学生展开激烈讨论，发现有些情况下腿长的话迈的步伐大，腿短走的频率快。我们拉长研讨的时空，让科学学习与生活接轨，于是学生对摆绳长短与摆的快慢规律性变化的趋势有了深入思考。

仅有以上思考是不够的，学生细致观察统计图后就会发现：25 cm的摆绳在这节课中没有出现，它正好是下节课《制作钟摆》的基本理想长度。此时，教师可以提问学生：“你觉得25 cm的摆绳可能摆多少下？为什么？”学生根据之前摆绳对应的摆的次数进行猜想，在介于20 cm与30 cm之间做出合理推理，摆绳长20cm的时候摆动32次，摆绳长30 cm时摆动27次，那么25 cm时摆动次数可能在28-31次之间问题。该数据反映的是一种概率和区间问题，学生需要猜想并说明推理的依据。接着，教师当场进行25 cm摆绳1分钟摆动次数的演示测试实验。当现场全体学生聚精会神观测并得出数据时，推测正确的学生欢呼雀跃。而后，教师再抛出问题：“25 cm的摆绳真的摆30次吗？”并请两个学生进行第二次、第三次摆动摆锤。教师及另两个学生结果一致，引发了大家的思考：“摆幅大小明显不同，但结果一致，说明了什么？”学生得出结论，摆的快慢与摆幅大小并无关系，而与摆绳长短有关系。如此教学中，学生自然而然地借助统计图所展示的规律性趋势，在弥补数据缺失中无痕反思，有序推理，学生对数据的应用力自然得到提高。

总之，《摆的认识》的教学让学生经历问题驱动收集数据、及时记录分析数据、合理推理运用数据，帮助学生建立模型建构和推理论证，有效提高学生对数据的洞察力、思考力、应用力，促进学生科学素养的全面提升。

（作者单位：福建省宁德师范学院第二附属小学 本专辑责任编辑：苏少伟）

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［2］徐春建，吴中君.表达·关联·论证：小学科学课堂深度研讨的优化策略［J］.中小学教材教学，2021（10）：72-76.

［3］徐芳芳.基于科学精神培养儿童的数据分析观念［J］.江苏教育，2021（01）：47-51．

在教学中，教师必须以学生为中心，确立学生的主体地位，注重培养学生的核心素养，以期最大限度地激发学生的积极性和创造性。其中，立足于课堂，提升学生的思维、意识方式，有助于学生素养的培育。本专辑的几篇文章，就此进行了探索，并提供些许经验。

本文系福建省教育科学“十四五”规划2023年“研究共同体”专项课题“单元整体教学视域下小学科学周末微项目作业设计与实施的研究”（课题编号：Fjygzx23-054）的研究成果。