小學(xué)科學(xué)觀(guān)察實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)方法探討

徐陽(yáng)

摘? ?要：觀(guān)察實(shí)驗(yàn)是建立在學(xué)生主動(dòng)探索的基礎(chǔ)上，從觀(guān)察體驗(yàn)中獲得科學(xué)知識(shí)，掌握觀(guān)察方法，培養(yǎng)科學(xué)思維和實(shí)踐能力。小學(xué)科學(xué)觀(guān)察實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，要體現(xiàn)學(xué)科特征，契合學(xué)生認(rèn)知，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，創(chuàng)設(shè)觀(guān)察實(shí)驗(yàn)空間，讓學(xué)生從觀(guān)察實(shí)驗(yàn)中掌握多種觀(guān)察方法，建構(gòu)科學(xué)世界觀(guān)。

關(guān)鍵詞：小學(xué)科學(xué)? ?觀(guān)察實(shí)驗(yàn)? ?教學(xué)設(shè)計(jì)

教師在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力時(shí)，要重視觀(guān)察實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，通過(guò)觀(guān)察實(shí)驗(yàn)來(lái)認(rèn)識(shí)科學(xué)知識(shí)，增進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)的深刻理解。觀(guān)察實(shí)驗(yàn)具有多樣性，在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)任務(wù)時(shí)，要契合學(xué)生的認(rèn)知需要，把握觀(guān)察實(shí)驗(yàn)的靈活性、趣味性、實(shí)踐性，讓學(xué)生從觀(guān)察實(shí)驗(yàn)中探究自然規(guī)律，增長(zhǎng)生活經(jīng)驗(yàn)，從學(xué)習(xí)遷移中發(fā)展嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維和學(xué)習(xí)態(tài)度。

一、把握科學(xué)認(rèn)知規(guī)律，重視觀(guān)察實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

觀(guān)察實(shí)驗(yàn)是認(rèn)識(shí)科學(xué)、培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要途徑。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，教師要遵循科學(xué)認(rèn)知規(guī)律，充分開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)觀(guān)察實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，讓學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握觀(guān)察方法和技能。

（一）遵循科學(xué)認(rèn)知規(guī)律，指導(dǎo)學(xué)生走近科學(xué)

在科學(xué)課程中，科學(xué)知識(shí)多以事實(shí)為依據(jù)。例如，在學(xué)習(xí)“身邊的材料”時(shí)，因?yàn)椴牧嫌凶匀徊牧?、人造材料之分。所以教師要指?dǎo)學(xué)生觀(guān)察周?chē)纳畈牧希シ直婺男┦亲匀徊牧?，哪些是人造材料。顯然，木頭是自然材料，我們可以在自然界里找到不同的樹(shù)木，這些樹(shù)木都是自然生長(zhǎng)而成的。寫(xiě)作業(yè)時(shí)所用的練習(xí)本，是由紙做成的，這些紙?jiān)谧匀唤缋餂](méi)有，需要人工方式制造出來(lái)，所以是人造材料。由此，在認(rèn)識(shí)科學(xué)道理時(shí)，教師要遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，逐步展開(kāi)觀(guān)察實(shí)驗(yàn)。

（二）強(qiáng)調(diào)觀(guān)察實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維

觀(guān)察實(shí)驗(yàn)活動(dòng)能夠引領(lǐng)學(xué)生從生活體驗(yàn)中去發(fā)現(xiàn)科學(xué)的存在?？茖W(xué)本身就是建立在事實(shí)基礎(chǔ)上，科學(xué)思維也是從科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)中獲得的。通過(guò)觀(guān)察實(shí)驗(yàn)，學(xué)生有機(jī)會(huì)去認(rèn)識(shí)科學(xué)，去驗(yàn)證科學(xué)道理。同樣，學(xué)生可以利用科學(xué)理論指導(dǎo)觀(guān)察實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，獲得更深刻的科學(xué)認(rèn)知。在小學(xué)階段，學(xué)生好奇心強(qiáng)，求知欲高，對(duì)世界充滿(mǎn)了探究興趣。在科學(xué)教學(xué)中，教師要重視觀(guān)察實(shí)驗(yàn)，充分發(fā)揮觀(guān)察實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)，開(kāi)闊學(xué)生動(dòng)手、動(dòng)腦的視野。比如，對(duì)于木頭、金屬、塑料三種材料硬度的探究，在實(shí)驗(yàn)任務(wù)中，我們分別讓學(xué)生用木條、金屬條、塑料條去劃紙，觀(guān)察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。在實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生以相同的力量來(lái)劃紙，木頭、金屬、塑料都能將紙劃破，說(shuō)明木頭、金屬、塑料的硬度比紙大，這是從實(shí)驗(yàn)中觀(guān)察到的。同樣，木頭、金屬、塑料三種材料硬度相比，又有何現(xiàn)象？用一把小刀分別以同樣的力量劃木頭、金屬和塑料，三種材料所受到的損傷有何差別？從實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，金屬受損程度最小，塑料受損程度最大，木頭受損程度居中，說(shuō)明三種材料的硬度不同，且金屬硬度大于木頭，木頭硬度又大于塑料。

（三）重視觀(guān)察儀器工具的使用，激活學(xué)生感知意識(shí)

在科學(xué)課程觀(guān)察實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，一方面，通過(guò)觀(guān)察活動(dòng)，讓學(xué)生去發(fā)現(xiàn)科學(xué)規(guī)律;另一方面，借助于觀(guān)察實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生去驗(yàn)證科學(xué)理論。但無(wú)論何種觀(guān)察實(shí)驗(yàn)，教師都要重視學(xué)生感覺(jué)的開(kāi)發(fā)。比如，眼睛、耳朵、鼻子、手等參與到觀(guān)察實(shí)驗(yàn)中，可以形成對(duì)科學(xué)事實(shí)的最全面的認(rèn)知。同樣，在觀(guān)察實(shí)驗(yàn)中，還要重視測(cè)量工具、觀(guān)察儀器等設(shè)備的應(yīng)用，輔助學(xué)生去獲得更有效的感知。對(duì)于微小的事物，可以利用放大鏡來(lái)觀(guān)察，還可以應(yīng)用顯微鏡深入內(nèi)部組織中去觀(guān)察。比如，為了認(rèn)識(shí)“種子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)”，我們組織學(xué)生分別將蠶豆、花生、黃豆等種子，放入水里浸泡一段時(shí)間。取出這些被水浸大的種子，小心用小刀將之切開(kāi)，利用放大鏡來(lái)觀(guān)察其胚芽、胚根等部位，幫助學(xué)生內(nèi)化科學(xué)知識(shí)。對(duì)于溫度的感知，可以利用溫度計(jì)來(lái)進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)量;利用電流表可以對(duì)電流的大小進(jìn)行測(cè)量。

二、注重觀(guān)察實(shí)驗(yàn)方法選擇，揭示科學(xué)理論

為了在觀(guān)察實(shí)驗(yàn)中指導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)科學(xué)理論，教師要結(jié)合科學(xué)內(nèi)容，選擇不同的觀(guān)察實(shí)驗(yàn)方法，幫助學(xué)生能夠從客觀(guān)事實(shí)中，找出與科學(xué)結(jié)論相關(guān)聯(lián)的科學(xué)理論。

（一）運(yùn)用求同法，觀(guān)察實(shí)驗(yàn)的共同特征

在小學(xué)科學(xué)觀(guān)察實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，對(duì)求同法的運(yùn)用，旨在從實(shí)驗(yàn)觀(guān)察中找出具有同一類(lèi)特征的事實(shí)。在不同的環(huán)境中，一些事物具有同樣的現(xiàn)象或特征。小學(xué)科學(xué)課程中有很多具體概念，這些概念往往是對(duì)事物某一特征的描述。為了讓學(xué)生深刻領(lǐng)會(huì)這些概念的內(nèi)涵，可以在觀(guān)察實(shí)驗(yàn)中讓學(xué)生去發(fā)現(xiàn)哪些事物具有同一類(lèi)特征。例如，在學(xué)習(xí)“熱輻射”概念時(shí)，由于該術(shù)語(yǔ)相對(duì)抽象，學(xué)生在理解時(shí)有認(rèn)知障礙。為此，教師可以創(chuàng)設(shè)不同的實(shí)例情境，讓學(xué)生展開(kāi)觀(guān)察與思考，去體會(huì)“熱輻射”的科學(xué)意義。教師可以點(diǎn)燃一支蠟燭，用手“團(tuán)”起來(lái)慢慢靠近燃燒的蠟燭，去感受火苗周?chē)臒岫?。教師也可以引入小火爐，讓學(xué)生圍坐在小火爐旁，去感受小火爐帶給學(xué)生的溫暖。打開(kāi)白熾燈，去感知白熾燈周?chē)臒岫?。在晴朗的天氣，?lái)到室外曬太陽(yáng)，感受太陽(yáng)的熱度。在上述教學(xué)情境中，教師請(qǐng)學(xué)生思考：在觀(guān)察體驗(yàn)中，我們是否都能感受到“熱”？當(dāng)我們調(diào)整與熱源的距離時(shí)，所感到的“熱”度有何變化？從而讓學(xué)生通過(guò)對(duì)熱源的觀(guān)察和體驗(yàn)，從科學(xué)事實(shí)中去歸納共同的特征。

（二）運(yùn)用求異法，觀(guān)察實(shí)驗(yàn)的差異性

對(duì)科學(xué)知識(shí)的探究，在觀(guān)察實(shí)驗(yàn)方法上，還可以應(yīng)用求異法。求異法就是通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀(guān)察，去發(fā)現(xiàn)事物不同的地方。通常在科學(xué)事實(shí)中，一種現(xiàn)象的存在，必然對(duì)應(yīng)相應(yīng)的因素，當(dāng)這個(gè)因素不存在時(shí)，現(xiàn)象也會(huì)消失。在觀(guān)察實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，當(dāng)某些因素發(fā)生變化時(shí)，可能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的差異性。在求異法中，觀(guān)察實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，重點(diǎn)要放在不同情境下具有明顯差異性的觀(guān)察實(shí)例上。比如，在學(xué)習(xí)“空氣具有壓力”這個(gè)概念時(shí)，由于在生活中，我們似乎感受不到空氣的存在，因此對(duì)空氣具有壓力這一現(xiàn)象也感到疑惑。我們生活的空間充滿(mǎn)了空氣，為了讓學(xué)生能夠感受到空氣的壓力，我們可以通過(guò)“有空氣”和“無(wú)空氣”兩種情境，讓學(xué)生從中去感知空氣的壓力變化。教材中有著名的“馬德堡半球”實(shí)驗(yàn)，教師可以結(jié)合學(xué)生的生活，引入常見(jiàn)的、易于設(shè)計(jì)的觀(guān)察實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。例如，利用可以封口的針管進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生去感知“不封口”時(shí)推柄推進(jìn)與拔出的特點(diǎn)和“封口”時(shí)推柄推進(jìn)與拔出的特點(diǎn)。在實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)針管未封口時(shí)，學(xué)生可以很輕松地將推柄推進(jìn)、拔出。但在封口后，學(xué)生明顯感受到，推柄的推進(jìn)、拔出都非常困難。由此，從針管中“有空氣”與“無(wú)空氣”兩種情況進(jìn)行對(duì)比觀(guān)察，得到“空氣具有壓力”的科學(xué)事實(shí)。

（三）運(yùn)用共變法，揭示觀(guān)察實(shí)驗(yàn)規(guī)律性變化

在實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，當(dāng)某一因素變化時(shí)，與之對(duì)應(yīng)的現(xiàn)象也發(fā)生變化，從而得出這些因素就是引起現(xiàn)象變化的主因。在小學(xué)科學(xué)中，一些概念之間存在一定的關(guān)系規(guī)則，這些規(guī)則體現(xiàn)了科學(xué)定律、科學(xué)定理。共變法的運(yùn)用，就是借助于觀(guān)察實(shí)驗(yàn)，從中歸納出某種規(guī)律性的結(jié)論。這一結(jié)論，體現(xiàn)了某一因素變化，其實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象也隨之變化。例如，在認(rèn)識(shí)“浮力”時(shí)，對(duì)于“重物浸入水中所受浮力的變化規(guī)律”探討，很多學(xué)生認(rèn)為“浸入深度越深，其所受浮力會(huì)越大”。為此，教師設(shè)計(jì)觀(guān)察實(shí)驗(yàn)，將水槽、水、重物、彈簧秤等材料準(zhǔn)備到位，組織學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)，嘗試將重物浸入水中，觀(guān)察懸掛重物的彈簧秤示數(shù)有何變化。根據(jù)浸入深度，做好實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀(guān)察和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄。從“浮力”概念分析入手，重物浸入水里，其排開(kāi)水的體積有何變化？而彈簧秤示數(shù)，反映了所受浮力的大小。在觀(guān)察中，重物慢慢浸入水中，隨著浸入水中的體積增大，彈簧秤示數(shù)也慢慢增大;當(dāng)重物完全浸入水中后，彈簧秤示數(shù)不再變化，說(shuō)明此刻的浮力也不再變化。由此，可以得到浮力與重物浸入水中的體積關(guān)系。

參考文獻(xiàn)：

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