小學(xué)科學(xué)教學(xué)觀察實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的依據(jù)和方法

王敬元

摘要：受好奇心得驅(qū)使，小學(xué)生對(duì)于周?chē)氖挛镉兄浅夂竦呐d趣，在小學(xué)開(kāi)展科學(xué)教學(xué)觀察實(shí)驗(yàn)課就十分必要。然而小學(xué)科學(xué)課程中并沒(méi)有對(duì)觀察實(shí)驗(yàn)有任何具體的規(guī)定要求，也沒(méi)有相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備要求。這就要求在小學(xué)科學(xué)教學(xué)觀察實(shí)驗(yàn)中，需要針對(duì)小學(xué)生特點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)，對(duì)觀察實(shí)驗(yàn)進(jìn)行較為行之有效的設(shè)計(jì)。本文將對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的依據(jù)和方法進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵字：科學(xué)教學(xué)，觀察實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

· 【中圖分類(lèi)號(hào)】G623.6

一、引言

小學(xué)科學(xué)課是一門(mén)基礎(chǔ)性課程，其目的在于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，該門(mén)課程的學(xué)習(xí)主要以探究式學(xué)習(xí)方法為主。科學(xué)研究離不開(kāi)觀察與實(shí)驗(yàn)，它們是學(xué)生進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，同時(shí)也是構(gòu)建小學(xué)生科學(xué)認(rèn)識(shí)的重要方法與手段。小學(xué)階段的科學(xué)課程學(xué)習(xí)主要與周邊環(huán)境以及生活緊密相連，即主要是對(duì)于事物的一些外部特征以及事物間的一些發(fā)展變化關(guān)系的認(rèn)識(shí)，這與初高中的科學(xué)課程大不相同，沒(méi)有規(guī)定性的要求，也沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的設(shè)備與儀器。因此，廣大小學(xué)科學(xué)教師在進(jìn)行小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的選擇和設(shè)置上靈活性就非常大，創(chuàng)造的空間也很大。但正是由于這些靈活性與大的創(chuàng)造空間也給教師帶來(lái)了煩惱，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)流程依據(jù)是什么，如何選擇和確定實(shí)驗(yàn)方法等等問(wèn)題都是值得教師們仔細(xì)思考的問(wèn)題。

二、小學(xué)生科學(xué)認(rèn)識(shí)過(guò)程中觀察實(shí)驗(yàn)的位置與作用

一切科學(xué)認(rèn)識(shí)活動(dòng)都以事實(shí)為依據(jù)，而事實(shí)又分為客觀事實(shí)與科學(xué)事實(shí)兩種。前者是指事物的自然存在及其相互作用、相互聯(lián)系、發(fā)展變化的本真狀態(tài)；而后者指的是運(yùn)用技術(shù)手段所反映的客觀事實(shí)的語(yǔ)言及符號(hào)描述。對(duì)于科學(xué)認(rèn)識(shí)活動(dòng)來(lái)說(shuō)，第一個(gè)階段是由客觀事實(shí)到科學(xué)事實(shí)的階段，該階段所用的方法為觀察與實(shí)驗(yàn)；第二個(gè)階段是由科學(xué)事實(shí)到科學(xué)認(rèn)識(shí)的階段，該階段所用為邏輯的方法；第三個(gè)階段是由科學(xué)認(rèn)識(shí)到科學(xué)理論的階段，該階段運(yùn)用了較為復(fù)雜的邏輯思維方法，基于科學(xué)認(rèn)識(shí)將科學(xué)理論經(jīng)過(guò)邏輯構(gòu)建形成具有一般性的結(jié)構(gòu)化與系統(tǒng)化的知識(shí)體系；再往下的階段是科學(xué)理論的應(yīng)用階段，它可以是對(duì)于其解釋與預(yù)測(cè)功能的實(shí)現(xiàn)，也可以是運(yùn)用技術(shù)手段形成的具有確定功能的產(chǎn)品。依據(jù)著名的科學(xué)革命理論（托馬斯·庫(kù)恩），科學(xué)理論應(yīng)用、發(fā)展的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生矛盾，矛盾反常不斷的積累就會(huì)出現(xiàn)新的科學(xué)認(rèn)識(shí)，產(chǎn)生新的理論來(lái)代替舊理論[1]。這是一個(gè)循環(huán)往復(fù)的過(guò)程，永無(wú)止境。因此，人類(lèi)的科學(xué)認(rèn)識(shí)過(guò)程也就是一個(gè)不斷發(fā)展的過(guò)程：客觀事實(shí)-科學(xué)事實(shí)-科學(xué)認(rèn)識(shí)-科學(xué)理論-科學(xué)應(yīng)用-新的科學(xué)認(rèn)識(shí)-新的科學(xué)理論。

三、尋求因果關(guān)系的觀察與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

科學(xué)的研究對(duì)象是自然世界，是為了找到自然世界及其發(fā)生發(fā)展間的因果關(guān)系，針對(duì)尋求因果關(guān)系的方法以歸納法為主?？茖W(xué)的歸納法是不完全歸納法，具有合理性及可錯(cuò)性，在從科學(xué)事實(shí)到科學(xué)理論的過(guò)程中歸納法取得了極大的成功?？茖W(xué)發(fā)展以來(lái)就有“經(jīng)驗(yàn)先于理論”以及“觀察滲透理論”這兩者的爭(zhēng)論[2]。但在小學(xué)科學(xué)觀察實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)教師是知道科學(xué)知識(shí)所揭示的客觀存在及其發(fā)展變化的因果關(guān)系的，其屬于“觀察滲透理論”。因此在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)采用歸納法進(jìn)行觀察實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)安排，最終揭示客觀事實(shí)和科學(xué)結(jié)論的因果關(guān)系，以幫助學(xué)生科學(xué)認(rèn)識(shí)的獲得。這里的觀察與實(shí)驗(yàn)歸納法應(yīng)用于客觀事實(shí)反映科學(xué)事實(shí)過(guò)程，而科學(xué)思維的歸納法是運(yùn)用于科學(xué)事實(shí)到形成科學(xué)認(rèn)識(shí)的過(guò)程中。后者決定前者，前者保障后者，兩者是一個(gè)緊密聯(lián)系的統(tǒng)一整體，具有一致性。

四、證實(shí)因果關(guān)系的觀察與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

歸納法與演繹法在科學(xué)思維方法中較為典型。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中演繹法運(yùn)用于假言推理是較為普遍的，即在知道一般性科學(xué)原理的基礎(chǔ)上，通過(guò)個(gè)別事實(shí)和一般原理關(guān)系的小前提，最終獲得符合一般原理的具體實(shí)施屬性以及性質(zhì)的判定結(jié)論。演繹法是一般性科學(xué)原理的應(yīng)用，每一次的成功演繹都是加強(qiáng)該一般性原理的可信程度。在證實(shí)因果關(guān)系的觀察與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)以一般性的科學(xué)原理為前提，并提供與其相聯(lián)系的實(shí)例，進(jìn)行觀察實(shí)驗(yàn)流程的設(shè)計(jì)，最后得到相應(yīng)的科學(xué)事實(shí)。通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)的科學(xué)事實(shí)的呈現(xiàn)，且與一般性科學(xué)原理的判斷一致，就使得該科學(xué)原理得到再一次的證實(shí)[3]。

例：物體加熱膨脹，銅球作為物體，加熱銅球會(huì)膨脹。這是從思維角度的演繹推理。下面進(jìn)行證實(shí)因果關(guān)系的觀察實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)演繹法：在物體受熱膨脹的前提之下，準(zhǔn)備銅球、一個(gè)銅環(huán)（為觀察不明顯的固體膨脹準(zhǔn)備），且室溫下銅球剛好可以從銅環(huán)中穿過(guò)。隨后進(jìn)行對(duì)銅球的加熱，發(fā)現(xiàn)加熱后的銅球不能穿過(guò)銅環(huán)，就可以得到一個(gè)事實(shí)即銅球在受熱后體積變大了。通過(guò)該實(shí)驗(yàn)一般性的科學(xué)原理得到了再一次的驗(yàn)證，增強(qiáng)了其可信度。如果實(shí)驗(yàn)結(jié)果與一般性科學(xué)原理不符時(shí)，可以提出質(zhì)疑，這種質(zhì)疑也是推動(dòng)科學(xué)發(fā)展的力量。

五、利用與促進(jìn)知覺(jué)選擇性和理解性的觀察與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

不管是進(jìn)行因果關(guān)系的尋求還是證實(shí)，觀察實(shí)驗(yàn)都是以人的感知覺(jué)為基礎(chǔ)的。人們運(yùn)用自身的感覺(jué)器官來(lái)觀察客觀事物的個(gè)別屬性的直接反映。但是人類(lèi)的感知覺(jué)是有限的，它們能夠感覺(jué)到的客觀事實(shí)以及科學(xué)事實(shí)都是有限的，例如人的聽(tīng)覺(jué)一般在20Hz-20000Hz范圍內(nèi)，而人的視覺(jué)是在可見(jiàn)光范圍內(nèi)的。人類(lèi)的知覺(jué)有其的特性所在，比如知覺(jué)的選擇性、整體性、理解性以及恒常性等等[4]，正是由于知覺(jué)的這些特性使得知覺(jué)大大的影響了觀察的效果與結(jié)果。也正因?yàn)檫@樣，在進(jìn)行小學(xué)科學(xué)教學(xué)觀察實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)將小學(xué)生的感覺(jué)、知覺(jué)特點(diǎn)與規(guī)律充分考慮在內(nèi)，使得該實(shí)驗(yàn)讓小學(xué)生們能夠感知、更好地感知以及充分地感知。

六、總結(jié)

總之，小學(xué)科學(xué)教學(xué)具有十分重要的意義，它能夠培養(yǎng)學(xué)生的正確認(rèn)知，同時(shí)激發(fā)學(xué)生對(duì)于科學(xué)的求知欲。通過(guò)合適的觀察和實(shí)驗(yàn)，學(xué)生知覺(jué)特性得以發(fā)揮，基于此他們可以對(duì)科學(xué)理論的因果關(guān)系予以理清和證實(shí)，最終能夠得到正確的科學(xué)理論。因此，在進(jìn)行小學(xué)科學(xué)教學(xué)觀察實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，廣大教師應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體的科學(xué)內(nèi)容選擇有效的觀察與實(shí)驗(yàn)方法。

七、參考文獻(xiàn)：

[1]RM加涅.學(xué)習(xí)的條件和教學(xué)論[M].上海：華東師范大學(xué)出版社，1999.

[2]陳丹.探究性學(xué)習(xí)資源的可用性與優(yōu)化策略研究[D].華東師范大學(xué)，2013.

[3]龔偉.義務(wù)教育階段（7-9年級(jí)）科學(xué)學(xué)科能力測(cè)評(píng)框架構(gòu)建及應(yīng)用研究[D].華東師范大學(xué)，2014

[4]劉大椿.科學(xué)哲學(xué)[M].北京：人民大學(xué)出版社，2011.endprint