科學(xué)教學(xué)觀察實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)研究

何志輝

在小學(xué)課程設(shè)置中，小學(xué)科學(xué)應(yīng)該是一門很重要的課程，小學(xué)科學(xué)能夠不斷提高小學(xué)生的科學(xué)知識(shí)素養(yǎng)以及探究能力，其中以觀察和實(shí)驗(yàn)為小學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)的主要方法和有效手段。為了加強(qiáng)小學(xué)生的科學(xué)認(rèn)識(shí)水平，教師在教學(xué)過程中就要加強(qiáng)觀察實(shí)驗(yàn)進(jìn)行科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)。

在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，觀察實(shí)驗(yàn)是其中的重要教學(xué)方式。科學(xué)的主要學(xué)習(xí)方式是觀察和實(shí)驗(yàn)。學(xué)習(xí)科學(xué)課的過程，是從觀察現(xiàn)象，動(dòng)手實(shí)驗(yàn)出發(fā)，經(jīng)過形象思維和抽象思維形成概念、規(guī)律，然后再回到實(shí)踐中去進(jìn)行檢驗(yàn)和運(yùn)用，是“實(shí)踐—認(rèn)識(shí)—再實(shí)踐—再認(rèn)識(shí)”的過程。基于此，教師需要對(duì)觀察實(shí)驗(yàn)進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)，以提高學(xué)生的科學(xué)探究能力。本文主要圍繞小學(xué)科學(xué)教學(xué)觀察實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究。

一、在科學(xué)教學(xué)中，觀察實(shí)驗(yàn)的主要作用

在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，一般是采用探究式的學(xué)習(xí)方式，由此可知，在小學(xué)科學(xué)課程學(xué)習(xí)中，觀察實(shí)驗(yàn)在其中能夠發(fā)揮較大的作用。在小學(xué)科學(xué)學(xué)科的設(shè)置上，我國(guó)教育部門更重視課程與生活實(shí)際的聯(lián)系，所以對(duì)教學(xué)活動(dòng)也沒有提出較為明確的規(guī)定或者要求，也沒有對(duì)儀器和設(shè)備進(jìn)行規(guī)定。眾所周知，科學(xué)理論不是空穴來風(fēng)的，它是基于事實(shí)而言的，有以下兩種狀態(tài)，一種是科學(xué)經(jīng)驗(yàn)事實(shí)，另一種是客觀事實(shí)，這兩者之間有著較大的區(qū)別，也有著密切的聯(lián)系。在科學(xué)認(rèn)知方面，小學(xué)生因?yàn)槟挲g較小，知識(shí)儲(chǔ)備不夠豐富，社會(huì)閱歷較淺等原因，所以他們的科學(xué)認(rèn)知還不夠完善。故此，在科學(xué)教學(xué)中，就需要通過觀察實(shí)驗(yàn)加強(qiáng)學(xué)生的科學(xué)認(rèn)知。在科學(xué)教學(xué)活動(dòng)中，觀察實(shí)驗(yàn)的作用體現(xiàn)在以下幾方面：（1）通過開展觀察實(shí)驗(yàn)，可以論證一些科學(xué)理論的合理性。在教學(xué)過程中，通過對(duì)事物的觀察以及實(shí)驗(yàn)，就能夠得出相應(yīng)的結(jié)論，這個(gè)結(jié)論便是對(duì)科學(xué)理論的檢驗(yàn)。（2）通過開展觀察實(shí)驗(yàn)，可以加深學(xué)生對(duì)科學(xué)理論的理解。小學(xué)生有著強(qiáng)烈的好奇心，他們對(duì)許多新奇的事物都充滿著好奇，而在科學(xué)教學(xué)中，通過觀察實(shí)驗(yàn)，就能夠增強(qiáng)學(xué)生的探究能力，加深他們對(duì)科學(xué)理論的認(rèn)知。由此可見，以課程標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，將觀察實(shí)驗(yàn)作為開展科學(xué)教學(xué)的環(huán)節(jié)之一是很好的思路與途徑。

二、觀察實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的依據(jù)和方法

1.探究因果關(guān)系的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

萬事萬物有因有果，在自然界中，任何事物都有著一定的聯(lián)系。故此，在觀察實(shí)驗(yàn)中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生去探究因果關(guān)系。那么在探究因果關(guān)系的觀察實(shí)驗(yàn)中，教師可以根據(jù)科學(xué)歸納法，讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象進(jìn)行歸納。如，在“周圍的空氣”教學(xué)中，在沒有專業(yè)實(shí)驗(yàn)儀器的情況下，教師可以準(zhǔn)備一些簡(jiǎn)單的工具來展開實(shí)驗(yàn)，如扇子、塑料吸管、土塊、粉筆、大燒杯等等。首先，采用求同法。通過創(chuàng)設(shè)不同的情境，那么就會(huì)產(chǎn)生不同的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，然后讓學(xué)生根據(jù)這些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行觀察，并讓他們進(jìn)行歸納，這樣就可以培養(yǎng)他們的推理能力，使他們對(duì)科學(xué)的知識(shí)有著更好的認(rèn)知。其次，采用求異法。在觀察實(shí)驗(yàn)中，教師可以開展不通過的實(shí)驗(yàn)，然后讓學(xué)生來進(jìn)行比較，讓學(xué)生探究是哪些因素對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生了作用。再通過多方驗(yàn)證與對(duì)比，就能夠使學(xué)生獲得相關(guān)的結(jié)論。最后，采用共變法。也就是在條件相同的基礎(chǔ)上，一個(gè)因素的變化受其他因素的變化所影響，那么教師可以讓學(xué)生對(duì)兩個(gè)因素進(jìn)行探究，探究其是否具有因果聯(lián)系。在這個(gè)過程中，就需要將學(xué)生分為若干小組，以小組為單位開展實(shí)驗(yàn)。

2.驗(yàn)證因果關(guān)系的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在許多科學(xué)理論中，都存在著一定的因果關(guān)系，那么在對(duì)這些因果關(guān)系進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)，就需要以客觀事實(shí)為根據(jù)，然后采用演繹法來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)。通過運(yùn)用歸納法，幫助學(xué)生得出與實(shí)驗(yàn)有關(guān)的理論知識(shí)，讓學(xué)生能夠?qū)茖W(xué)知識(shí)有所掌握。而采用演繹法，則是要求教師以科學(xué)結(jié)論為依據(jù)來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，再對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

如，在“電磁鐵的磁力”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師可以準(zhǔn)備以下器材，電池若干、回形針若干、大小鐵釘若干等。在對(duì)電磁鐵的磁力大小與哪些因素有關(guān)進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)，教材給出了相應(yīng)的結(jié)論，那就是與電池的節(jié)數(shù)有關(guān)，也即是電池越多，那么電磁鐵的磁性就會(huì)越強(qiáng)。教師可以根據(jù)這個(gè)結(jié)論來引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，讓每一個(gè)小組使用不同的電池節(jié)數(shù)開展實(shí)驗(yàn)，再讓各組觀察自己的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，以實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)論的驗(yàn)證，這樣就能夠提高他們的探究能力。

3.利用學(xué)生的知覺特性的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在進(jìn)行觀察設(shè)計(jì)時(shí)，教師需要了解學(xué)生的知覺特點(diǎn)，并以他們的知覺特點(diǎn)規(guī)律為根據(jù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，這樣才能夠發(fā)揮觀察實(shí)驗(yàn)的作用。在觀察環(huán)節(jié)，就可以將學(xué)生的感覺系統(tǒng)以及知覺系統(tǒng)調(diào)動(dòng)起來，從而讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)有一個(gè)更好的感知。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)之前，教師需要對(duì)學(xué)生的知覺選擇性進(jìn)行考慮，這樣就能夠有效激發(fā)他們的實(shí)驗(yàn)興趣以及探究欲望。在利用學(xué)生的知覺特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，教師需要遵循以下幾種方法，（1）放大法。也就是教師將實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行放大，使學(xué)生對(duì)觀察對(duì)象的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有著直觀的認(rèn)識(shí)。（2）轉(zhuǎn)換法。也就是采取相應(yīng)的方法將觀察對(duì)象進(jìn)行轉(zhuǎn)換，由不清晰轉(zhuǎn)換為清晰。（3）對(duì)象之間和實(shí)驗(yàn)的對(duì)比法。通過在觀察實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)更具對(duì)比特征的實(shí)驗(yàn)，可以使事物的特征更加明顯，學(xué)生更容易形成科學(xué)認(rèn)知。

綜上，在小學(xué)教育體系中，科學(xué)教學(xué)能夠提升學(xué)生的科學(xué)認(rèn)知能力，對(duì)他們今后的發(fā)展有著較大的影響。而在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，觀察實(shí)驗(yàn)是其中的重要方法，可以讓學(xué)生對(duì)科學(xué)理論有著更深刻的認(rèn)知。在觀察實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)之時(shí)，教師可以探究因果關(guān)系來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì);可以通過驗(yàn)證因果關(guān)系來進(jìn)行觀察實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì);還可以利用學(xué)生的知覺特性來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。如此，就能夠?qū)⒂^察實(shí)驗(yàn)的作用更好地發(fā)揮出來。附帶多說一句，我們科學(xué)教師就是豐富的科學(xué)資源，在科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中要不斷地開發(fā)這個(gè)很有用的資源，科學(xué)教師的素養(yǎng)提高了，學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)也就會(huì)提高的。

【作者單位：漳浦縣綏安中心學(xué)校福建】