基于科學(xué)概念建構(gòu)的定量與定性觀察策略探究

尹慧

[摘 要]定性觀察是對(duì)物質(zhì)的組成、性質(zhì)等進(jìn)行觀察、了解，并用語言做簡(jiǎn)要描述。對(duì)物體大小、顏色、形狀、軟硬程度、光滑程度等的觀察都屬于定性觀察。定量觀察是指用具體的數(shù)據(jù)對(duì)事物進(jìn)行觀察。經(jīng)驗(yàn)主義強(qiáng)調(diào)，研究要在觀察的基礎(chǔ)上分析、思考、發(fā)現(xiàn)規(guī)律。而系統(tǒng)的觀察是指對(duì)事物進(jìn)行量、質(zhì)、周期性等變化等的跟蹤，以便更清楚地對(duì)觀察對(duì)象進(jìn)行定量分析。

[關(guān)鍵詞]定性觀察;定量觀察;科學(xué)概念

[中圖分類號(hào)] G623.6[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A[文章編號(hào)] 1007-9068（2020）15-0081-02

觀察是對(duì)外界事物有目的、有計(jì)劃、有組織、持久的知覺過程，是知覺的最高形態(tài)，是最基本、最重要的科學(xué)探究技能之一，是一切科學(xué)研究的基礎(chǔ)。韋鈺院士在《探究式科學(xué)教育教學(xué)指導(dǎo)》一書中指出：人有好奇的天性，奇則察，細(xì)察而生疑，疑遂思，冥思而深究。由此可見觀察是研究興趣的源泉所在，也是探究的關(guān)鍵要素。小學(xué)科學(xué)教師該如何在科學(xué)概念的建構(gòu)中指導(dǎo)學(xué)生開展“觀察”呢？結(jié)合平時(shí)的教學(xué)實(shí)踐，筆者認(rèn)為可以從以下幾個(gè)方面入手。

一、多角度定性觀察，建構(gòu)科學(xué)概念

定性觀察是對(duì)物質(zhì)的組成、性質(zhì)等進(jìn)行觀察、了解，并用語言做簡(jiǎn)要描述。對(duì)物體大小、顏色、形狀、軟硬程度、光滑程度等的觀察都屬于定性觀察，在科學(xué)教學(xué)中非常普遍。如何引導(dǎo)學(xué)生開展多角度定性觀察，更全面地建構(gòu)科學(xué)概念呢？我們觀察一個(gè)事物時(shí)，聚焦的往往都是較為熟悉的。有位哲人說過：天才，其實(shí)并不比任何正常人能夠獲得更多的光，但是他們有一個(gè)聚光的特殊的透鏡。我們?cè)诮虒W(xué)中，在培養(yǎng)學(xué)生觀察能力時(shí)，也要讓學(xué)生要形成一個(gè)透鏡，讓他運(yùn)用感官獲得信息，并將這些信息進(jìn)行橫向串聯(lián)和加工。如觀察巖石，學(xué)生觀察巖石，會(huì)發(fā)現(xiàn)什么呢？即使我們引導(dǎo)學(xué)生從巖石的顏色、質(zhì)地、顆粒大小等方面進(jìn)行觀察、描述，學(xué)生也往往并不能如我們所預(yù)想的，學(xué)生所發(fā)現(xiàn)的，多是已有經(jīng)驗(yàn)的重復(fù)。這樣的觀察是不能有收獲的，更不可實(shí)現(xiàn)學(xué)生的深入研究。怎么辦呢？我們可以再給孩子一塊巖石，將兩種巖石進(jìn)行比較。在比較中，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)兩者之間的不同，他們會(huì)發(fā)現(xiàn)都是花崗巖，因所含礦物的比例不同，巖石的顏色也就不同。當(dāng)比較發(fā)生的時(shí)候，學(xué)生的認(rèn)知就發(fā)生了。在觀察中，能夠發(fā)現(xiàn)事物與事物之間的相同之處和細(xì)小差別，這種辨析差異的能力，恰恰是觀察力提升的重要所在。在指導(dǎo)學(xué)生觀察時(shí)，我們需要引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)事物的不同，這樣才能把握事物與事物內(nèi)在的關(guān)系。有時(shí)也需要認(rèn)識(shí)相同，因?yàn)楣残允鞘挛锉举|(zhì)的共同，如《蘋果為什么落地》一課中，我們給孩子們準(zhǔn)備氣球、玩具飛機(jī)、沙包、毽子、小石子、羽毛、小汽車等一組有結(jié)構(gòu)的材料，這些材料有輕有重、有軟有硬、有運(yùn)動(dòng)的、有靜止的、有地球上的、也有飛在空中的。通過實(shí)驗(yàn)觀察，畫出各種物體的運(yùn)動(dòng)路線。在分析路線的過程中，總結(jié)出所有的物體最后都會(huì)落向地面這一共性現(xiàn)象，由此引入對(duì)重力的認(rèn)識(shí)。這樣的由一系列的事物或現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)相同，進(jìn)而歸納出科學(xué)的結(jié)論，我們從中給予了學(xué)生系統(tǒng)的歸納科學(xué)概念的方法。

二、定量觀察，建立數(shù)據(jù)模型，發(fā)現(xiàn)科學(xué)規(guī)律

所謂定量觀察是指用具體的數(shù)據(jù)對(duì)事物進(jìn)行觀察。經(jīng)驗(yàn)主義強(qiáng)調(diào)，研究要在觀察的基礎(chǔ)上分析、思考、發(fā)現(xiàn)規(guī)律。而系統(tǒng)的觀察是指對(duì)事物進(jìn)行量、質(zhì)、周期性等變化等的跟蹤，以便更清楚地對(duì)觀察對(duì)象進(jìn)行定量分析。定量分析是根據(jù)統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，建立數(shù)學(xué)模型，并用數(shù)學(xué)模型計(jì)算出分析對(duì)象的各項(xiàng)指標(biāo)及其數(shù)值的一種方法。如研究力的大小、氣溫有多高、雨下得有多大等都是定量觀察?！缎W(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》在終結(jié)性評(píng)價(jià)中，針對(duì)“科學(xué)探究能力”中“觀察”的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是：“能否利用觀察、測(cè)量或其他手段獲得有效可靠的數(shù)據(jù)資料;能否通過對(duì)數(shù)據(jù)資料的分析判斷獲得科學(xué)的結(jié)論。”在科學(xué)觀察活動(dòng)中滲透定量觀察，利用表格記錄數(shù)據(jù)，整理數(shù)據(jù)并制作出統(tǒng)計(jì)圖表。借助統(tǒng)計(jì)圖表等模型，為學(xué)生認(rèn)識(shí)科學(xué)現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)科學(xué)規(guī)律，搭建了思維的“腳手架”。如在《斜面》一課認(rèn)識(shí)斜面省力的教學(xué)中，我們采用了兩種方法，一是同樣長(zhǎng)的木板，通過不斷增加墊板來改變斜面的高度;第二種是墊板的高度相同，用長(zhǎng)短不同的多塊木板來做斜面，改變斜面高度。這樣的對(duì)比極具結(jié)構(gòu)性，然后針對(duì)兩種實(shí)驗(yàn)方法。將多組數(shù)據(jù)匯總起來后，利用電子表格中的圖表功能，繪制出統(tǒng)計(jì)圖表。通過分析圖表，發(fā)現(xiàn)高度相同時(shí)，斜面越長(zhǎng)越省力;斜面相同時(shí)，坡度高度越小越省力。根據(jù)以上研究，引導(dǎo)學(xué)生分析兩種斜面搭建方法的優(yōu)缺點(diǎn)，這樣，在學(xué)生頭腦中，斜面的科學(xué)概念建構(gòu)就逐漸清晰了。教師進(jìn)一步聯(lián)系生活，出示高架橋的引橋、盤山公路等實(shí)際應(yīng)用，學(xué)生就可以利用自身建構(gòu)的模型進(jìn)行解釋了。

再如，《折形狀》一課，為了建構(gòu)形狀與承重力關(guān)系的模型，我們?cè)O(shè)計(jì)用A4紙折成兩組材料，進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，第一組是圓筒狀、六棱柱、五棱柱、四棱柱和三棱柱，第二組是波浪狀、M形、N形。這樣，通過第一組材料得出的數(shù)據(jù)對(duì)比，我們引導(dǎo)學(xué)生得出邊數(shù)越多承重力越強(qiáng);再與第二組材料得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，得出同樣的邊數(shù)、角越多，承重力就越強(qiáng)。

在探究活動(dòng)開始前，學(xué)生根據(jù)已有經(jīng)驗(yàn)有猜想;探究活動(dòng)中，學(xué)生能夠通過數(shù)據(jù)整理與分析，制作出數(shù)據(jù)模型;探究結(jié)束后，運(yùn)用知識(shí)，解釋生活現(xiàn)象，強(qiáng)化科學(xué)概念。在整個(gè)探究活動(dòng)中，觀察方法的習(xí)得成為學(xué)生的重要收獲。

三、定量與定性觀察結(jié)合，系統(tǒng)建構(gòu)科學(xué)概念

自然界中的事物都是質(zhì)和量的統(tǒng)一體，而質(zhì)和量又是互相聯(lián)系和影響的。用思維把握現(xiàn)實(shí)的時(shí)候，做定性分析，思維方法就會(huì)不全面，所得的知識(shí)也就不會(huì)深刻，很多時(shí)候，事物的屬性要通過數(shù)量來表現(xiàn)。能用數(shù)據(jù)描述事物時(shí)，科學(xué)概念才會(huì)更具系統(tǒng)性和邏輯性。因此我們?cè)诳茖W(xué)教學(xué)中需要將定性和定量結(jié)合，定性是定量的依據(jù)，定量是定性的具體化，開展觀察活動(dòng)。如，描述今天的天氣是冷還是熱屬于定性觀察，但精確地描述氣溫有多高則屬于定量觀察;用酸堿指示劑判定溶液的酸堿性屬于定性，則用PH試紙測(cè)試溶液的酸堿度則屬于定量觀察。

如在《熱傳遞》一課的教學(xué)中，僅僅知道熱在固體中從溫度高的部分傳向溫度低的部分，對(duì)于學(xué)生不具思維挑戰(zhàn)性。為了讓學(xué)生對(duì)熱傳導(dǎo)這一科學(xué)概念建立更全面的認(rèn)識(shí)，我們可以和學(xué)生一起設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生思考：觀察到蠟油的什么變化，能夠說明熱在固體中傳遞？學(xué)生想辦法可以通過其他物體的變化，來記錄熱的傳遞，比如蠟油、凡士林、油的變化等。引導(dǎo)學(xué)生觀察蠟油融化的方向，初步感知熱在固體中的傳遞方向。如果我們想讓學(xué)生更深入地了解熱傳遞的規(guī)律，就需要引入數(shù)據(jù)進(jìn)行定量觀察。在銅條上均勻地打幾個(gè)孔，每個(gè)孔放同樣多的蠟油，加熱一端時(shí)，分別記錄每個(gè)孔的蠟油融化的時(shí)間。然后變換加熱點(diǎn)，多次記錄。整理數(shù)據(jù)，繪制出熱傳導(dǎo)速度的曲線折線圖，建立數(shù)據(jù)模型，發(fā)現(xiàn)熱傳導(dǎo)的規(guī)律是慢—快—慢?？傊?，定量多是采用數(shù)學(xué)工具進(jìn)行計(jì)算，是建立在定性觀測(cè)的基礎(chǔ)上，二者相輔相成，定性研究提供方向，定量觀察提供數(shù)據(jù)支撐，概念的建構(gòu)才能更全面。

科學(xué)院巴普洛夫研究所的墻壁上鐫刻著這樣一行字：觀察，觀察，再觀察。作為科學(xué)學(xué)習(xí)的重要手段之一，觀察是學(xué)習(xí)和獲得科學(xué)知識(shí)的重要途徑之一。在教學(xué)中，不斷嘗試用不同的觀察形式，借用數(shù)學(xué)的記錄方式，將定量與定性有機(jī)融合，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深入的觀察活動(dòng)，有利于激發(fā)學(xué)生內(nèi)隱的觀察欲望，開啟他們科學(xué)探秘的旅程。

（責(zé)編 韋淑紅）