觀察：開啟科學(xué)概念建構(gòu)之旅

張玉琴 李煦

【摘要】本文基于科學(xué)概念建構(gòu)，論述定性與定量觀察策略：多角度定性觀察，激發(fā)學(xué)生科學(xué)探究興趣;定量觀察建立數(shù)據(jù)模型，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)科學(xué)規(guī)律;定性觀察與定量觀察相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生系統(tǒng)建構(gòu)科學(xué)概念。

【關(guān)鍵詞】小學(xué)科學(xué) 定性觀察 定量觀察 科學(xué)概念

【中圖分類號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2021）37-0124-02

觀察是一種有目的、有計(jì)劃、比較持久的知覺過(guò)程，是知覺的高級(jí)形態(tài)。觀察包含著人類積極的思維活動(dòng)，是人類認(rèn)識(shí)世界最重要、最基本的科學(xué)探究技能之一，一般分為定性觀察與定量觀察兩種類型。定性觀察是指對(duì)物質(zhì)的性質(zhì)、組成，如顏色、大小、形狀、質(zhì)地的軟硬程度和光滑程度等進(jìn)行仔細(xì)觀察后，再用語(yǔ)言對(duì)物質(zhì)進(jìn)行簡(jiǎn)要描述;定量觀察是指對(duì)物質(zhì)的成分及各物質(zhì)的含量問(wèn)題，用具體數(shù)據(jù)進(jìn)行描述的行為。中國(guó)工程院韋鈺院士說(shuō)過(guò)：“人有好奇的天性，奇則察，細(xì)察而生疑，疑逐思，冥思而深究?！庇纱丝梢?，對(duì)科學(xué)的學(xué)習(xí)和研究應(yīng)該建立在觀察的基礎(chǔ)上。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，教師應(yīng)該從觀察和跟蹤事物的量、質(zhì)、周期性等變化開始，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)定性觀察與和定量觀察，讓學(xué)生在觀察中學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)，建構(gòu)科學(xué)概念，培養(yǎng)科學(xué)探究精神和創(chuàng)新能力。

一、多角度定性觀察，激發(fā)科學(xué)探究興趣

定性觀察主要是對(duì)物體顏色、大小、形狀、質(zhì)地的軟硬程度或光滑程度等方面進(jìn)行觀察，并用簡(jiǎn)單的語(yǔ)言來(lái)描述。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)過(guò)程中，定性觀察活動(dòng)非常普遍，它是學(xué)生學(xué)習(xí)觀察起點(diǎn)，也是基礎(chǔ)。教師要善于根據(jù)學(xué)生的年齡特點(diǎn)，運(yùn)用不同的方法組織開展多角度的定性觀察，以激發(fā)學(xué)生的探究興趣，讓學(xué)生更全面地了解物體的基本屬性，順利開啟建構(gòu)科學(xué)概念之旅。

例如，教學(xué)教科版小學(xué)科學(xué)一年級(jí)上冊(cè)《觀察一棵植物》這一課，教師應(yīng)該考慮小學(xué)低段學(xué)生的認(rèn)知水平與思維特點(diǎn)，多運(yùn)用圖片、視頻等直觀的形式，引導(dǎo)學(xué)生從多個(gè)角度觀察植物，并能根據(jù)圖片的提示學(xué)習(xí)用簡(jiǎn)單的語(yǔ)言描述植物的基本特點(diǎn)。（如圖1）

又如，在教學(xué)教科版小學(xué)科學(xué)三年級(jí)下冊(cè)《動(dòng)物的一生》時(shí)，為了讓學(xué)生更好地了解動(dòng)物各時(shí)期的形狀和生活習(xí)性，筆者選擇了一種生命周比較短且易于飼養(yǎng)與觀察的動(dòng)物——蠶，作為觀察對(duì)象，除了教導(dǎo)學(xué)生如何養(yǎng)蠶，還設(shè)計(jì)多角度的觀察記錄表，指導(dǎo)學(xué)生詳細(xì)記錄蠶一生中各階段的特點(diǎn)。（如表1）

英國(guó)哲學(xué)家、數(shù)理邏輯學(xué)家維特根斯坦說(shuō)過(guò)：“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)聚光的特殊透鏡，可以將光線聚焦至燃點(diǎn)?！痹谛W(xué)科學(xué)教學(xué)過(guò)程中，教師培養(yǎng)學(xué)生多角度的觀察能力，就是要幫助學(xué)生形成一個(gè)可以聚光的透鏡，讓這一聚光透鏡點(diǎn)燃他們探究科學(xué)的熱情和欲望。學(xué)生完成這些具有指引作用的圖式和表格任務(wù)后，將所觀察到的橫向、縱向的信息串聯(lián)、并聯(lián)起來(lái)，就能發(fā)現(xiàn)事物的本質(zhì)屬性和內(nèi)在規(guī)律，初步建構(gòu)科學(xué)的概念。

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

定性觀察一般要求對(duì)物質(zhì)組成有所了解，只涉及到性質(zhì)，只要求用簡(jiǎn)單的語(yǔ)言描述。而定量觀察要求用具體的數(shù)據(jù)對(duì)物質(zhì)組成進(jìn)行描述，要求對(duì)事物的量、質(zhì)和周期等方面的數(shù)據(jù)變化進(jìn)行跟蹤統(tǒng)計(jì)和分析，建立數(shù)據(jù)模型，并能用建立起來(lái)的數(shù)據(jù)模型分析事物的各項(xiàng)指標(biāo)及其數(shù)值變化?！读x務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中，關(guān)于“觀察”有明確的標(biāo)準(zhǔn)：“能否利用觀察、測(cè)量或者其他手段獲得有效可靠的數(shù)據(jù)資料;能否通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)資料的分析判斷獲得科學(xué)的結(jié)論?！币虼?，教師在組織學(xué)生開展觀察活動(dòng)的過(guò)程中，要滲透定量觀察的知識(shí)，設(shè)計(jì)表格記錄觀察數(shù)據(jù)，并利用數(shù)據(jù)制作統(tǒng)計(jì)圖表，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)、理解科學(xué)現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)內(nèi)在的科學(xué)規(guī)律，發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維模式。

例如，在教學(xué)教科版小學(xué)科學(xué)六年級(jí)上冊(cè)《斜面》一課時(shí)，為了讓學(xué)生理解斜面省力的科學(xué)原理，筆者設(shè)計(jì)了兩個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)觀察活動(dòng)：（1）木板長(zhǎng)度相同，不斷增加墊板改變斜面的坡度;（2）木板的坡度相同，用長(zhǎng)度不同的木板改變斜面的長(zhǎng)度。筆者還針對(duì)活動(dòng)專門設(shè)計(jì)了兩個(gè)觀察表，讓學(xué)生詳細(xì)記錄觀察數(shù)據(jù)，再對(duì)比分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論。（如表2、表3）在這兩個(gè)活動(dòng)中，學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，很快就發(fā)現(xiàn)斜面坡度相同時(shí)，斜面越長(zhǎng)越省力;斜面長(zhǎng)度相同時(shí)，斜面坡度高度越小越省力。通過(guò)定量觀察建立科學(xué)的模型，可以較易解釋盤山公路、高架橋引橋等生活實(shí)際應(yīng)用的原理。

又如，在教學(xué)教科版小學(xué)科學(xué)六年級(jí)上冊(cè)《形狀與結(jié)構(gòu)》一課時(shí)，為了指導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)形狀與承重力關(guān)系的模型，筆者設(shè)計(jì)了兩組不同形狀材料的對(duì)比實(shí)驗(yàn)（用同樣的A4紙折成不同的形狀），讓學(xué)生通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)科學(xué)規(guī)律。（如表4、表5）在第一組實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生通過(guò)定量觀察發(fā)現(xiàn)邊數(shù)越多承重力越強(qiáng);對(duì)比第二組實(shí)驗(yàn)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)了同樣的邊數(shù)，角越多承重力越強(qiáng)。

由此可見，科學(xué)探究活動(dòng)中的定量觀察，不僅可以讓學(xué)生通過(guò)數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果、建立數(shù)據(jù)模型，還可以幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)科學(xué)規(guī)律，強(qiáng)化科學(xué)概念，學(xué)習(xí)運(yùn)用科學(xué)原理解釋生活現(xiàn)象。

三、定性觀察與定量觀察相結(jié)合，系統(tǒng)建構(gòu)科學(xué)概念

唯物辯證主義認(rèn)為：世界上的事物都是質(zhì)和量的統(tǒng)一，也就是說(shuō)一切事物都具有一定的質(zhì)和一定的量，質(zhì)和量是互相聯(lián)系、互相影響的。在對(duì)事物進(jìn)行觀察的過(guò)程中，如果只停留在定性分析，那么所得的結(jié)論往往不夠全面、不夠深刻;而加入定量觀察和分析，用數(shù)據(jù)來(lái)描述事物，則能讓科學(xué)概念更具系統(tǒng)性和邏輯性地呈現(xiàn)出來(lái)。因此，在小學(xué)科學(xué)教學(xué)過(guò)程中，教師要有意識(shí)地將定性觀察與定量觀察結(jié)合起來(lái)，幫助學(xué)生系統(tǒng)地建構(gòu)科學(xué)概念。

例如，在教學(xué)教科版小學(xué)科學(xué)五年級(jí)下冊(cè)《熱是怎樣傳遞的》一課時(shí)，為了讓學(xué)生建立全面的熱傳遞科學(xué)概念，筆者設(shè)計(jì)了一系列的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)：（1）用酒精燈加熱金屬條一端，發(fā)現(xiàn)金屬條的另一端也燙手，說(shuō)明熱可以在固體中傳遞。（2）把一根金屬條固定在鐵架臺(tái)上，每隔一段距離用同量的蠟把火柴固定在金屬條上，在金屬條的一端用酒精燈加熱（可以變化酒精燈的位置進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)和記錄），觀察并記錄火柴掉落的時(shí)間和順序。（如圖2）通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)記錄，學(xué)生整理數(shù)據(jù)并繪制出熱傳遞速度的折線圖，建立數(shù)學(xué)模型，最終發(fā)現(xiàn)了熱傳遞的的科學(xué)規(guī)律。

在定性觀察的基礎(chǔ)上，開展實(shí)驗(yàn)操作活動(dòng)，有助于學(xué)生收集數(shù)據(jù)，并用收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行定量分析，最終得出合理的科學(xué)解釋，建構(gòu)起全面的、系統(tǒng)的科學(xué)概念。

觀察是人類科學(xué)認(rèn)識(shí)世界的關(guān)鍵活動(dòng)，也是學(xué)生獲得科學(xué)知識(shí)的重要途徑。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)過(guò)程中，教師要善于將定性觀察和定量觀察有機(jī)結(jié)合起來(lái)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深入、細(xì)致的觀察研究活動(dòng)，進(jìn)而激發(fā)探究欲望，開啟科學(xué)概念建構(gòu)之旅。

【作者簡(jiǎn)介】張玉琴（1987— ），女，漢族，青海西寧人，二級(jí)教師，現(xiàn)就職于南寧市三塘鎮(zhèn)丹橋小學(xué)，研究方向?yàn)樾W(xué)科學(xué)教學(xué);李 煦（1968— ），男，壯族，廣西南寧人，一級(jí)教師，現(xiàn)就職于南寧市三塘鎮(zhèn)丹橋小學(xué)，研究方向?yàn)樾W(xué)科學(xué)教學(xué)。

（責(zé)編 黃健清）