科學(xué)課教學(xué)中觀察實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)依據(jù)和方法探討

陳清華

摘 要：觀察是最基本的科學(xué)研究方法之一，而實(shí)驗(yàn)觀察則是科學(xué)發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)。開展科學(xué)教學(xué)觀察活動(dòng)能夠有效提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)，并使學(xué)生對(duì)自然、科學(xué)、社會(huì)產(chǎn)生更加深刻的認(rèn)識(shí)。教師應(yīng)認(rèn)識(shí)到科學(xué)教學(xué)中觀察實(shí)驗(yàn)的重要性，以學(xué)生知覺特性為依據(jù)展開觀察實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，讓學(xué)生探尋和驗(yàn)證因果關(guān)系。

關(guān)鍵詞：科學(xué)課;實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì);觀察;依據(jù);方法

近年來，學(xué)校教學(xué)質(zhì)量不斷上升，對(duì)科學(xué)教育的重視程度也越來越高?？茖W(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，讓學(xué)生通過親身參加實(shí)驗(yàn)獲得知識(shí)是提升科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的關(guān)鍵，而觀察為科學(xué)發(fā)現(xiàn)捕捉信息、積累認(rèn)識(shí)，為推理和判斷奠定基礎(chǔ)。本文從科學(xué)教學(xué)觀察實(shí)驗(yàn)開展的具體情況出發(fā)，從多個(gè)角度分析科學(xué)教學(xué)觀察中需要使用的有效方法，在此基礎(chǔ)上提出相對(duì)應(yīng)的科學(xué)建議。

一、科學(xué)教學(xué)中觀察實(shí)驗(yàn)的重要性

在探究科學(xué)知識(shí)的過程中，具備良好的科學(xué)思維至關(guān)重要，而良好的科學(xué)思維依賴于良好的科學(xué)現(xiàn)象觀察能力。教師應(yīng)在科學(xué)教學(xué)中合理設(shè)計(jì)觀察實(shí)驗(yàn)，不是以教學(xué)內(nèi)容為主體，而是以學(xué)生的科學(xué)思維培養(yǎng)為主要依據(jù)，引導(dǎo)學(xué)生從不同的方面對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維，提高科學(xué)教育效果。觀察實(shí)驗(yàn)是一種基礎(chǔ)、全面的教學(xué)活動(dòng)，能讓學(xué)生更有探究興趣，使得學(xué)生更容易接受教師所傳授的知識(shí)，提高學(xué)習(xí)樂趣，達(dá)到教學(xué)目的。在設(shè)計(jì)觀察實(shí)驗(yàn)的過程中，教師應(yīng)該充分了解科學(xué)知識(shí)運(yùn)用在實(shí)際生活中的典型例子，并通過相應(yīng)的科學(xué)思維進(jìn)行科學(xué)事實(shí)分析。在因果關(guān)系分析過程中，教師應(yīng)讓學(xué)生通過不同的實(shí)驗(yàn)觀察結(jié)果，確定科學(xué)現(xiàn)象的內(nèi)在聯(lián)系，提升學(xué)生的探究意識(shí)以及科學(xué)素養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的就是在完善學(xué)生的理論知識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)踐，既可以激發(fā)學(xué)生的科學(xué)課學(xué)習(xí)興趣，又能開闊學(xué)生眼界，增長(zhǎng)學(xué)生實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，而且實(shí)驗(yàn)教學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)也能讓學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度更加嚴(yán)謹(jǐn)、端正。

二、觀察實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的依據(jù)與方法

1.在觀察實(shí)驗(yàn)中探尋因果關(guān)系

教師在開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，可組織學(xué)生進(jìn)行相關(guān)調(diào)查，得出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行討論，提高學(xué)生的觀察能力。而在這個(gè)過程中，可以使用三種不同的方法對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行相關(guān)調(diào)查。（1）求同法。教師可以針對(duì)同一教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)設(shè)不同的觀察實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景。例如，在教學(xué)“聲音的產(chǎn)生”時(shí)，教師可以準(zhǔn)備一些實(shí)驗(yàn)物品來輔助教學(xué)，如音叉、一杯水、小鼓、豆子、鋼尺等，搭建出不同的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景。首先，教師可以敲擊音叉，使其發(fā)出聲音并振動(dòng)，然后用音叉接觸水面，讓學(xué)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(dòng)，讓學(xué)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(shè)鋼尺發(fā)聲的場(chǎng)景，將鋼尺放置于桌邊，使其大部分懸空，撥動(dòng)鋼尺懸空的一端，讓學(xué)生觀察鋼尺的變化。（2）求異法。教師應(yīng)充分引導(dǎo)學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)的過程中，對(duì)現(xiàn)有的問題進(jìn)行討論與分析，并結(jié)合自己的理解提出不同的觀點(diǎn)。求異法能夠培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中形成良好的科學(xué)探究能力。在科學(xué)觀察過程中，教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)表與表面現(xiàn)象不同的觀點(diǎn)。例如，在銅球的加熱實(shí)驗(yàn)過程中，教師可要求學(xué)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(xué)生自己得出物體受熱會(huì)膨脹的結(jié)論。（3）共變法。在科學(xué)觀察的既定環(huán)境中，如果其中一個(gè)單獨(dú)的因素發(fā)生變化，那么實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象就會(huì)發(fā)生改變，教師可讓學(xué)生充分分析變化因素對(duì)現(xiàn)象產(chǎn)生的實(shí)際影響。例如，在研究磁力大小與磁鐵數(shù)量之間關(guān)系的過程中，教師在桌子上倒扣兩個(gè)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(chǔ)上可以將磁力與磁鐵大小關(guān)系轉(zhuǎn)換成吸住回形針的數(shù)量，再讓學(xué)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(guān)系。

2.在觀察實(shí)驗(yàn)中檢驗(yàn)因果關(guān)系

作為另一種觀察實(shí)驗(yàn)的依據(jù)，開展關(guān)于實(shí)驗(yàn)因果關(guān)系的模塊設(shè)計(jì)是一種較好的檢驗(yàn)方法。以“物體在水中是沉還是浮”這一實(shí)驗(yàn)為例，學(xué)生需要在實(shí)驗(yàn)中對(duì)物體沉浮現(xiàn)象進(jìn)行有效的觀察，并寫出相關(guān)的數(shù)據(jù)報(bào)告。教師可拿出事先準(zhǔn)備的一缸水、玻璃珠、葉子、乒乓球、鐵塊、泡沫塑料等實(shí)驗(yàn)物品，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)不同物體的沉浮原因進(jìn)行驗(yàn)證。為使實(shí)驗(yàn)有效進(jìn)行，教師可對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，讓學(xué)生分工合作，對(duì)物品沉浮現(xiàn)象的原因進(jìn)行探究，并對(duì)自己的觀點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，得出結(jié)果，記錄數(shù)據(jù)，整理改善。在學(xué)生觀察的過程中，教師要讓學(xué)生深入了解不同事物之間的關(guān)聯(lián)，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)揮其豐富的想象力去猜測(cè)物體沉浮的原因，并結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行分析，讓學(xué)生自行尋找實(shí)驗(yàn)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(xué)生鼓勵(lì)，使學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣更濃厚。

3.以學(xué)生知覺特性為依據(jù)展開觀察實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

學(xué)生天生具有良好的感知力，因此，為了保護(hù)學(xué)生尚未成熟的心智，教師在教學(xué)過程中需要加入具有知覺特性的內(nèi)容，根據(jù)學(xué)生的知覺特性，進(jìn)行觀察實(shí)驗(yàn)的詳細(xì)設(shè)計(jì)，使學(xué)生的感知力成型。有三種較好的輔助學(xué)生知覺特性成長(zhǎng)的方法：一是放大法。在學(xué)生進(jìn)行觀察的時(shí)候，教師可將其感知力進(jìn)行放大，讓學(xué)生更深入地了解事物的形成過程。例如，在“種子成長(zhǎng)的過程”的觀察實(shí)驗(yàn)中，教師可通過讓學(xué)生觀察種子成長(zhǎng)的過程——萌芽、生根、長(zhǎng)大，讓學(xué)生在實(shí)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(xué)生的感知力較強(qiáng)，但缺乏敏感度與深刻性，教師可通過反復(fù)訓(xùn)練，將學(xué)生無法感知到的細(xì)節(jié)轉(zhuǎn)換成學(xué)生容易感知到的事物，使學(xué)生在觀察實(shí)驗(yàn)中更輕易地理解那些比較容易忽視的細(xì)節(jié)，使得他們可以對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象清晰可感。

綜上所述，科學(xué)教學(xué)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維及想象力有十分重要的作用，還能夠幫助學(xué)生正確認(rèn)識(shí)自然界的一些現(xiàn)象，而觀察實(shí)驗(yàn)是一個(gè)比較重要的學(xué)習(xí)渠道。學(xué)生通過對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析，了解其因果關(guān)系，并加以驗(yàn)證，可以使自身的知覺特性得到有效提高。在科學(xué)觀察實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)過程中，教師應(yīng)運(yùn)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(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)有更強(qiáng)烈的探究興趣，從而提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

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