科學課教學中觀察實驗設計依據(jù)和方法探討

陳清華

摘 要：觀察是最基本的科學研究方法之一，而實驗觀察則是科學發(fā)現(xiàn)的基礎。開展科學教學觀察活動能夠有效提升學生的綜合素養(yǎng)，并使學生對自然、科學、社會產(chǎn)生更加深刻的認識。教師應認識到科學教學中觀察實驗的重要性，以學生知覺特性為依據(jù)展開觀察實驗設計，讓學生探尋和驗證因果關系。

關鍵詞：科學課;實驗設計;觀察;依據(jù);方法

近年來，學校教學質(zhì)量不斷上升，對科學教育的重視程度也越來越高?？茖W是以實驗為基礎的學科，讓學生通過親身參加實驗獲得知識是提升科學實驗教學的關鍵，而觀察為科學發(fā)現(xiàn)捕捉信息、積累認識，為推理和判斷奠定基礎。本文從科學教學觀察實驗開展的具體情況出發(fā)，從多個角度分析科學教學觀察中需要使用的有效方法，在此基礎上提出相對應的科學建議。

一、科學教學中觀察實驗的重要性

在探究科學知識的過程中，具備良好的科學思維至關重要，而良好的科學思維依賴于良好的科學現(xiàn)象觀察能力。教師應在科學教學中合理設計觀察實驗，不是以教學內(nèi)容為主體，而是以學生的科學思維培養(yǎng)為主要依據(jù)，引導學生從不同的方面對實驗現(xiàn)象進行分析，培養(yǎng)學生的邏輯思維，提高科學教育效果。觀察實驗是一種基礎、全面的教學活動，能讓學生更有探究興趣，使得學生更容易接受教師所傳授的知識，提高學習樂趣，達到教學目的。在設計觀察實驗的過程中，教師應該充分了解科學知識運用在實際生活中的典型例子，并通過相應的科學思維進行科學事實分析。在因果關系分析過程中，教師應讓學生通過不同的實驗觀察結(jié)果，確定科學現(xiàn)象的內(nèi)在聯(lián)系，提升學生的探究意識以及科學素養(yǎng)。實驗教學的目的就是在完善學生的理論知識的基礎上進行相應的實踐，既可以激發(fā)學生的科學課學習興趣，又能開闊學生眼界，增長學生實踐經(jīng)驗，而且實驗教學的嚴謹也能讓學生的學習態(tài)度更加嚴謹、端正。

二、觀察實驗設計的依據(jù)與方法

1.在觀察實驗中探尋因果關系

教師在開展實驗教學時，可組織學生進行相關調(diào)查，得出實驗數(shù)據(jù)，進行討論，提高學生的觀察能力。而在這個過程中，可以使用三種不同的方法對實驗進行相關調(diào)查。（1）求同法。教師可以針對同一教學內(nèi)容創(chuàng)設不同的觀察實驗場景。例如，在教學“聲音的產(chǎn)生”時，教師可以準備一些實驗物品來輔助教學，如音叉、一杯水、小鼓、豆子、鋼尺等，搭建出不同的實驗場景。首先，教師可以敲擊音叉，使其發(fā)出聲音并振動，然后用音叉接觸水面，讓學生觀察水面產(chǎn)生的現(xiàn)象。其次，教師可利用鼓面，將豆子置于鼓面，敲擊鼓面，在小鼓發(fā)出聲音后使得鼓面小幅度振動，讓學生觀察豆子與鼓面發(fā)生的變化。再次，教師可以利用鋼尺創(chuàng)設鋼尺發(fā)聲的場景，將鋼尺放置于桌邊，使其大部分懸空，撥動鋼尺懸空的一端，讓學生觀察鋼尺的變化。（2）求異法。教師應充分引導學生在課堂學習的過程中，對現(xiàn)有的問題進行討論與分析，并結(jié)合自己的理解提出不同的觀點。求異法能夠培養(yǎng)學生的發(fā)散性思維，讓學生在學習過程中形成良好的科學探究能力。在科學觀察過程中，教師應鼓勵學生發(fā)表與表面現(xiàn)象不同的觀點。例如，在銅球的加熱實驗過程中，教師可要求學生觀察銅球加熱之前能夠穿過固定的圓環(huán)，但是在加熱過后銅球發(fā)生膨脹無法穿過圓環(huán)的現(xiàn)象，讓學生自己得出物體受熱會膨脹的結(jié)論。（3）共變法。在科學觀察的既定環(huán)境中，如果其中一個單獨的因素發(fā)生變化，那么實驗現(xiàn)象就會發(fā)生改變，教師可讓學生充分分析變化因素對現(xiàn)象產(chǎn)生的實際影響。例如，在研究磁力大小與磁鐵數(shù)量之間關系的過程中，教師在桌子上倒扣兩個紙杯，在杯子上放置一根木條，木條上面放上具有一定磁力的鐵棒，并通過磁棒隔著木條吸住帶有小鉤的鐵絲，在小鉤上掛上回形針，在此基礎上可以將磁力與磁鐵大小關系轉(zhuǎn)換成吸住回形針的數(shù)量，再讓學生總結(jié)并歸納，理解磁鐵數(shù)量與磁力大小之間的具體關系。

2.在觀察實驗中檢驗因果關系

作為另一種觀察實驗的依據(jù)，開展關于實驗因果關系的模塊設計是一種較好的檢驗方法。以“物體在水中是沉還是浮”這一實驗為例，學生需要在實驗中對物體沉浮現(xiàn)象進行有效的觀察，并寫出相關的數(shù)據(jù)報告。教師可拿出事先準備的一缸水、玻璃珠、葉子、乒乓球、鐵塊、泡沫塑料等實驗物品，引導學生對不同物體的沉浮原因進行驗證。為使實驗有效進行，教師可對學生進行分組，讓學生分工合作，對物品沉浮現(xiàn)象的原因進行探究，并對自己的觀點進行實驗驗證，得出結(jié)果，記錄數(shù)據(jù)，整理改善。在學生觀察的過程中，教師要讓學生深入了解不同事物之間的關聯(lián)，鼓勵學生發(fā)揮其豐富的想象力去猜測物體沉浮的原因，并結(jié)合實際情況進行分析，讓學生自行尋找實驗現(xiàn)象的本質(zhì)，如此循環(huán)，最終得出結(jié)論。教師還要給予學生鼓勵，使學生的學習興趣更濃厚。

3.以學生知覺特性為依據(jù)展開觀察實驗設計

學生天生具有良好的感知力，因此，為了保護學生尚未成熟的心智，教師在教學過程中需要加入具有知覺特性的內(nèi)容，根據(jù)學生的知覺特性，進行觀察實驗的詳細設計，使學生的感知力成型。有三種較好的輔助學生知覺特性成長的方法：一是放大法。在學生進行觀察的時候，教師可將其感知力進行放大，讓學生更深入地了解事物的形成過程。例如，在“種子成長的過程”的觀察實驗中，教師可通過讓學生觀察種子成長的過程——萌芽、生根、長大，讓學生在實踐過程中了解種子的結(jié)構(gòu)，知道種子的萌發(fā)需要適宜的溫度、適量的水分、充足的空氣。二是轉(zhuǎn)換法。學生的感知力較強，但缺乏敏感度與深刻性，教師可通過反復訓練，將學生無法感知到的細節(jié)轉(zhuǎn)換成學生容易感知到的事物，使學生在觀察實驗中更輕易地理解那些比較容易忽視的細節(jié)，使得他們可以對實驗現(xiàn)象清晰可感。

綜上所述，科學教學對培養(yǎng)學生的邏輯思維及想象力有十分重要的作用，還能夠幫助學生正確認識自然界的一些現(xiàn)象，而觀察實驗是一個比較重要的學習渠道。學生通過對實驗現(xiàn)象進行分析，了解其因果關系，并加以驗證，可以使自身的知覺特性得到有效提高。在科學觀察實驗的設計過程中，教師應運用不同的方法，如求同法、共變法、演繹法、歸納法、放大法等，來豐富實驗的內(nèi)容，使學生對實驗有更強烈的探究興趣，從而提高學生的科學素養(yǎng)。

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