科学教学中数据素养的培养初探

1、.科学教学中数据素养的培养初探【摘要】无论在科学研究和生产制造领域，还是在社会管理和国防安全领域，数据正在爆发增长。一个数据产生重大价值，数据驱动创新的大数据时代已经来临。初中生作为现代公民应具备数据意识，数据素养应成为每个公民的基本素养之一。笔者通过科学教学中的具体案例阐述了数据素养的培养过程。【关键词】数据、数据素养、数据采集、数据分析无论在科学研究和生产制造领域，还是在社会管理和国防安全领域，数据正在爆发增长。一个数据产生重大价值，数据驱动创新的大数据时代已经来临。初中生作为现代公民应具备数据意识，数据素养应成为每个公民的基本素养之一。“数据”我们通常认为它只是定量的数字，其实不然。“数

2、据”在拉丁文中原指“得到的东西”。在信息化的语境下，它是指收集、测度到并保存起来的可管理可利用的信息。而信息意义更加宽泛，是指物质（包括人、物体和自然界）运动过程中体现出来的形态变化。例如，某个午后下了一场大暴雨，整个过程便会产生各种信息，但只有测度和记录下来，这些信息才能成为数据。在大数据时代，无论是不是在数据处理、数据分析或相关技术平台领域工作，每个人都应当在意识上、知识和技能上做好准备，都需要提高自身的数据意识和数据素养。数据意识和数据素养是同一事物的两面。数据意识是认识层面要求大众知道数据有意义有价值，并能意识到数据管理不善可能带来的危害。而数据素养是一种能力，主要指研究者在科学数据的

3、采集组织和管理、处理和分析、共享与协同创新利用等方面的能力以及研究者在数据的生产、管理和发布过程中的道德与行为规范。数据素养是科学素养的重要组成部分。初中科学教学中应渗透一定的数据素养教学，为学生提供真实的实践环境。现根据笔者实际教学中的一些尝试，谈谈数据素养的培养。一、 数据采集技能的培养在数据采集阶段，学生必须明确本探究中需要收集数据的特征，如收集数据的类型、数据的格式等。掌握数据收集和获取的方式。数据获得的方式多种多样，可以从已有的数据库收集，也可以从实验过程中利用科学仪器测量获得原始数据，还可以通过调查统计获得。作为中学生多以实验中测量记录为主。收集获得原始数据后还应设计数据记录的方式

4、。学生可以自己设计表格、设计项目，也可以以画图的形式记录，如曲线图、柱状图。这样所要研究的规律才能比较明显地呈现出来。接下来以伏安法测量小灯泡电阻的案例来具体说明。实验原理：用电压表测出小灯泡两端的电压，用电流表测出通过小灯泡的电流，根据欧姆定律的变形式R=U/I，求出R。【师】：由实验原理可知，本实验需获得哪些数据？【生】：小灯泡的电压U和电流I【师】：用什么方法可以获得这两类数据？【生】：用电压表测出小灯泡两端的电压，用电流表测出通过小灯泡的电流。【师】：只测一组数据足够吗？【生】：不够。实验存在偶然性。【师】：如何获得多组数据？（教师先做引导：通过描述之前研究欧姆定律时滑动变阻器存在的意

5、义，让学生想到通过滑动变阻器可以改变小灯泡两端的电流进而改变小灯泡两端的电压，获得多组数据，以便研究。）接下来学生分组设计实验电路，并进行具体实验。不久，各种数据就呈现在草稿纸上。我抽取了其中一组同学的数据，这组数据记录比较随意，呈现如下草稿纸0.5V 0.16A 1.0V 0.20A 1.5V 0.27A2.0V 0.32A 2.5V 0.34A【师】：由此记录的数据同学们由什么感受？【生】：记录太凌乱，找不出规律。【师】：该怎么做才能让数据变得有条理？【生】：可以将数据记录在表格上。【师】：非常好的想法。那么请同学们自己设计一张表格来记录数据。（学生自己设计表格，并通过学生间的评价不断完善

6、表格。）表格呈现如下：实验项目电压U/V电流I/A电阻R/10.50.163.1321.00.205.0031.50.275.5642.00.326.2552.50.347.35【师】：还有什么办法可以记录数据？【生】：画出坐标系，将数据以描点的形式记录上去，并用平滑的曲线连接起来。【师】：真是太棒了！那我们就赶紧试试看吧。通过这样的引导和启发，学生对数据收集的一般步骤和方法有了一定的了解，并能在其他各种探究活动中加以迁移、利用。多次加强，使之习惯成自然，学生的数据收集和记录能力得到了很大的提升。2、 数据分析能力的培养数据分析是数据素养中非常关键的技能。数据分析的得当与否将直接影响结论的正确

7、性。巧妙地分析数据有时还会有意外的收获。在伏安法测小灯泡电阻的案例中，学生将收集到的数据按实验要求填入了设计好的表格中，并画出了曲线图。观察曲线图，细心的同学便会发现这不是一条过原点的直线。这是教师应该因势利导。【师】：同学们请仔细观察曲线，发现了什么？【生】：这不是一条直线。【师】：这说明了什么？【生】：说明电压与电流不成正比，或者说电阻R不是一个定值。【师】：其实从表格中我们也发现了每组的R并不相同。那么是什么影响了阻值的变化呢？【生】：电流【师】：电流真正引起了哪个物理量的改变？【生】：温度经过层层引导，学生们除了掌握小灯泡阻值的测量方法，还明白了小灯泡的阻值受温度的影响比较大，会随着温

8、度的升高而增大。3、 数据处理能力的培养由测量小灯泡的电阻实验不仅联想到伏安法测定值电阻，教师可再引导学生将刚才的小灯泡换成定值电阻，重新获得新的数据，同样填入表格，再画成图像。【师】：这次又发现了什么？【生】：这一次是一条过原点的直线。【师】：这又说明了什么？【生】：说明电压与电流成正比，电阻是一个定值。【师】：那这次实验中电流不是也在变化，也引起了温度的变化，电阻怎么会不变呢？【生】：可能是温度对定值电阻影响不大。【师】：分析得非常精彩。但老师还有一个疑问，大家在仔细分析一下自己的数据，每次实验计算出的R完全相同吗？【生】：不相同。由细微的差距。【师】：那这又是由什么引起的呢？【生】：可能是误差引起的。【师】：的确如此。那为了减小误差，我们有什么办法吗？【生】：可以多次测量取平均值。【师】：那小灯泡的阻值能取平均值吗？【生】：不能。没有意义。数据的处理能力就在这样的解决疑问过程中潜移默化地得到了培养。并且以电阻的测量为依托串联数据素养的教学，学生顺利地掌握了数据的采集、分析和处理等多项技能，为今后的教学和学生能力的进一步培养打下了良好的基础，取得了较好的教学效果。总之，培养中学生的数据素养是时代和民族发展，科学技术飞速发展对未来人才素质的要求，意义重大。但数据素养的形成和提高并非一朝一夕就能达成，这是一个渐进的过程。科学