基于科學概念建構的定量與定性觀察策略探究

尹慧

[摘 要]定性觀察是對物質的組成、性質等進行觀察、了解，并用語言做簡要描述。對物體大小、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據對事物進行觀察。經驗主義強調，研究要在觀察的基礎上分析、思考、發現規律。而系統的觀察是指對事物進行量、質、周期性等變化等的跟蹤，以便更清楚地對觀察對象進行定量分析。

[關鍵詞]定性觀察;定量觀察;科學概念

[中圖分類號] G623.6[文獻標識碼] A[文章編號] 1007-9068（2020）15-0081-02

觀察是對外界事物有目的、有計劃、有組織、持久的知覺過程，是知覺的最高形態，是最基本、最重要的科學探究技能之一，是一切科學研究的基礎。韋鈺院士在《探究式科學教育教學指導》一書中指出：人有好奇的天性，奇則察，細察而生疑，疑遂思，冥思而深究。由此可見觀察是研究興趣的源泉所在，也是探究的關鍵要素。小學科學教師該如何在科學概念的建構中指導學生開展“觀察”呢？結合平時的教學實踐，筆者認為可以從以下幾個方面入手。

一、多角度定性觀察，建構科學概念

定性觀察是對物質的組成、性質等進行觀察、了解，并用語言做簡要描述。對物體大小、顏色、形狀、軟硬程度、光滑程度等的觀察都屬于定性觀察，在科學教學中非常普遍。如何引導學生開展多角度定性觀察，更全面地建構科學概念呢？我們觀察一個事物時，聚焦的往往都是較為熟悉的。有位哲人說過：天才，其實并不比任何正常人能夠獲得更多的光，但是他們有一個聚光的特殊的透鏡。我們在教學中，在培養學生觀察能力時，也要讓學生要形成一個透鏡，讓他運用感官獲得信息，并將這些信息進行橫向串聯和加工。如觀察巖石，學生觀察巖石，會發現什么呢？即使我們引導學生從巖石的顏色、質地、顆粒大小等方面進行觀察、描述，學生也往往并不能如我們所預想的，學生所發現的，多是已有經驗的重復。這樣的觀察是不能有收獲的，更不可實現學生的深入研究。怎么辦呢？我們可以再給孩子一塊巖石，將兩種巖石進行比較。在比較中，學生會發現兩者之間的不同，他們會發現都是花崗巖，因所含礦物的比例不同，巖石的顏色也就不同。當比較發生的時候，學生的認知就發生了。在觀察中，能夠發現事物與事物之間的相同之處和細小差別，這種辨析差異的能力，恰恰是觀察力提升的重要所在。在指導學生觀察時，我們需要引導學生認識事物的不同，這樣才能把握事物與事物內在的關系。有時也需要認識相同，因為共性是事物本質的共同，如《蘋果為什么落地》一課中，我們給孩子們準備氣球、玩具飛機、沙包、毽子、小石子、羽毛、小汽車等一組有結構的材料，這些材料有輕有重、有軟有硬、有運動的、有靜止的、有地球上的、也有飛在空中的。通過實驗觀察，畫出各種物體的運動路線。在分析路線的過程中，總結出所有的物體最后都會落向地面這一共性現象，由此引入對重力的認識。這樣的由一系列的事物或現象中發現相同，進而歸納出科學的結論，我們從中給予了學生系統的歸納科學概念的方法。

二、定量觀察，建立數據模型，發現科學規律

所謂定量觀察是指用具體的數據對事物進行觀察。經驗主義強調，研究要在觀察的基礎上分析、思考、發現規律。而系統的觀察是指對事物進行量、質、周期性等變化等的跟蹤，以便更清楚地對觀察對象進行定量分析。定量分析是根據統計的數據，建立數學模型，并用數學模型計算出分析對象的各項指標及其數值的一種方法。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。《小學科學課程標準》在終結性評價中，針對“科學探究能力”中“觀察”的評價標準是：“能否利用觀察、測量或其他手段獲得有效可靠的數據資料;能否通過對數據資料的分析判斷獲得科學的結論。”在科學觀察活動中滲透定量觀察，利用表格記錄數據，整理數據并制作出統計圖表。借助統計圖表等模型，為學生認識科學現象，發現科學規律，搭建了思維的“腳手架”。如在《斜面》一課認識斜面省力的教學中，我們采用了兩種方法，一是同樣長的木板，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，用長短不同的多塊木板來做斜面，改變斜面高度。這樣的對比極具結構性，然后針對兩種實驗方法。將多組數據匯總起來后，利用電子表格中的圖表功能，繪制出統計圖表。通過分析圖表，發現高度相同時，斜面越長越省力;斜面相同時，坡度高度越小越省力。根據以上研究，引導學生分析兩種斜面搭建方法的優缺點，這樣，在學生頭腦中，斜面的科學概念建構就逐漸清晰了。教師進一步聯系生活，出示高架橋的引橋、盤山公路等實際應用，學生就可以利用自身建構的模型進行解釋了。

再如，《折形狀》一課，為了建構形狀與承重力關系的模型，我們設計用A4紙折成兩組材料，進行對比實驗，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據對比，我們引導學生得出邊數越多承重力越強;再與第二組材料得出的數據進行對比，得出同樣的邊數、角越多，承重力就越強。

在探究活動開始前，學生根據已有經驗有猜想;探究活動中，學生能夠通過數據整理與分析，制作出數據模型;探究結束后，運用知識，解釋生活現象，強化科學概念。在整個探究活動中，觀察方法的習得成為學生的重要收獲。

三、定量與定性觀察結合，系統建構科學概念

自然界中的事物都是質和量的統一體，而質和量又是互相聯系和影響的。用思維把握現實的時候，做定性分析，思維方法就會不全面，所得的知識也就不會深刻，很多時候，事物的屬性要通過數量來表現。能用數據描述事物時，科學概念才會更具系統性和邏輯性。因此我們在科學教學中需要將定性和定量結合，定性是定量的依據，定量是定性的具體化，開展觀察活動。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試紙測試溶液的酸堿度則屬于定量觀察。

如在《熱傳遞》一課的教學中，僅僅知道熱在固體中從溫度高的部分傳向溫度低的部分，對于學生不具思維挑戰性。為了讓學生對熱傳導這一科學概念建立更全面的認識，我們可以和學生一起設計實驗，引導學生思考：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。引導學生觀察蠟油融化的方向，初步感知熱在固體中的傳遞方向。如果我們想讓學生更深入地了解熱傳遞的規律，就需要引入數據進行定量觀察。在銅條上均勻地打幾個孔，每個孔放同樣多的蠟油，加熱一端時，分別記錄每個孔的蠟油融化的時間。然后變換加熱點，多次記錄。整理數據，繪制出熱傳導速度的曲線折線圖，建立數據模型，發現熱傳導的規律是慢—快—慢。總之，定量多是采用數學工具進行計算，是建立在定性觀測的基礎上，二者相輔相成，定性研究提供方向，定量觀察提供數據支撐，概念的建構才能更全面。

科學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。作為科學學習的重要手段之一，觀察是學習和獲得科學知識的重要途徑之一。在教學中，不斷嘗試用不同的觀察形式，借用數學的記錄方式，將定量與定性有機融合，引導學生進行深入的觀察活動，有利于激發學生內隱的觀察欲望，開啟他們科學探秘的旅程。

（責編 韋淑紅）