觀察：開啟科學概念建構之旅

張玉琴 李煦

【摘要】本文基于科學概念建構，論述定性與定量觀察策略：多角度定性觀察，激發學生科學探究興趣;定量觀察建立數據模型，幫助學生發現科學規律;定性觀察與定量觀察相結合，引導學生系統建構科學概念。

【關鍵詞】小學科學 定性觀察 定量觀察 科學概念

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2021）37-0124-02

觀察是一種有目的、有計劃、比較持久的知覺過程，是知覺的高級形態。觀察包含著人類積極的思維活動，是人類認識世界最重要、最基本的科學探究技能之一，一般分為定性觀察與定量觀察兩種類型。定性觀察是指對物質的性質、組成，如顏色、大小、形狀、質地的軟硬程度和光滑程度等進行仔細觀察后，再用語言對物質進行簡要描述;定量觀察是指對物質的成分及各物質的含量問題，用具體數據進行描述的行為。中國工程院韋鈺院士說過：“人有好奇的天性，奇則察，細察而生疑，疑逐思，冥思而深究。”由此可見，對科學的學習和研究應該建立在觀察的基礎上。在小學科學教學中，教師應該從觀察和跟蹤事物的量、質、周期性等變化開始，引導學生學習定性觀察與和定量觀察，讓學生在觀察中學習科學知識，建構科學概念，培養科學探究精神和創新能力。

一、多角度定性觀察，激發科學探究興趣

定性觀察主要是對物體顏色、大小、形狀、質地的軟硬程度或光滑程度等方面進行觀察，并用簡單的語言來描述。在小學科學教學過程中，定性觀察活動非常普遍，它是學生學習觀察起點，也是基礎。教師要善于根據學生的年齡特點，運用不同的方法組織開展多角度的定性觀察，以激發學生的探究興趣，讓學生更全面地了解物體的基本屬性，順利開啟建構科學概念之旅。

例如，教學教科版小學科學一年級上冊《觀察一棵植物》這一課，教師應該考慮小學低段學生的認知水平與思維特點，多運用圖片、視頻等直觀的形式，引導學生從多個角度觀察植物，并能根據圖片的提示學習用簡單的語言描述植物的基本特點。（如圖1）

又如，在教學教科版小學科學三年級下冊《動物的一生》時，為了讓學生更好地了解動物各時期的形狀和生活習性，筆者選擇了一種生命周比較短且易于飼養與觀察的動物——蠶，作為觀察對象，除了教導學生如何養蠶，還設計多角度的觀察記錄表，指導學生詳細記錄蠶一生中各階段的特點。（如表1）

英國哲學家、數理邏輯學家維特根斯坦說過：“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透鏡，可以將光線聚焦至燃點。”在小學科學教學過程中，教師培養學生多角度的觀察能力，就是要幫助學生形成一個可以聚光的透鏡，讓這一聚光透鏡點燃他們探究科學的熱情和欲望。學生完成這些具有指引作用的圖式和表格任務后，將所觀察到的橫向、縱向的信息串聯、并聯起來，就能發現事物的本質屬性和內在規律，初步建構科學的概念。

二、定量觀察建立數據模型，發現科學規律

定性觀察一般要求對物質組成有所了解，只涉及到性質，只要求用簡單的語言描述。而定量觀察要求用具體的數據對物質組成進行描述，要求對事物的量、質和周期等方面的數據變化進行跟蹤統計和分析，建立數據模型，并能用建立起來的數據模型分析事物的各項指標及其數值變化。《義務教育小學科學課程標準（2017年版）》中，關于“觀察”有明確的標準：“能否利用觀察、測量或者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。”因此，教師在組織學生開展觀察活動的過程中，要滲透定量觀察的知識，設計表格記錄觀察數據，并利用數據制作統計圖表，幫助學生認識、理解科學現象，發現內在的科學規律，發展學生科學思維模式。

例如，在教學教科版小學科學六年級上冊《斜面》一課時，為了讓學生理解斜面省力的科學原理，筆者設計了兩個科學實驗觀察活動：（1）木板長度相同，不斷增加墊板改變斜面的坡度;（2）木板的坡度相同，用長度不同的木板改變斜面的長度。筆者還針對活動專門設計了兩個觀察表，讓學生詳細記錄觀察數據，再對比分析數據得出結論。（如表2、表3）在這兩個活動中，學生通過實驗數據的對比分析，很快就發現斜面坡度相同時，斜面越長越省力;斜面長度相同時，斜面坡度高度越小越省力。通過定量觀察建立科學的模型，可以較易解釋盤山公路、高架橋引橋等生活實際應用的原理。

又如，在教學教科版小學科學六年級上冊《形狀與結構》一課時，為了指導學生建構形狀與承重力關系的模型，筆者設計了兩組不同形狀材料的對比實驗（用同樣的A4紙折成不同的形狀），讓學生通過對比實驗發現科學規律。（如表4、表5）在第一組實驗中，學生通過定量觀察發現邊數越多承重力越強;對比第二組實驗，學生發現了同樣的邊數，角越多承重力越強。

由此可見，科學探究活動中的定量觀察，不僅可以讓學生通過數據分析實驗結果、建立數據模型，還可以幫助學生發現科學規律，強化科學概念，學習運用科學原理解釋生活現象。

三、定性觀察與定量觀察相結合，系統建構科學概念

唯物辯證主義認為：世界上的事物都是質和量的統一，也就是說一切事物都具有一定的質和一定的量，質和量是互相聯系、互相影響的。在對事物進行觀察的過程中，如果只停留在定性分析，那么所得的結論往往不夠全面、不夠深刻;而加入定量觀察和分析，用數據來描述事物，則能讓科學概念更具系統性和邏輯性地呈現出來。因此，在小學科學教學過程中，教師要有意識地將定性觀察與定量觀察結合起來，幫助學生系統地建構科學概念。

例如，在教學教科版小學科學五年級下冊《熱是怎樣傳遞的》一課時，為了讓學生建立全面的熱傳遞科學概念，筆者設計了一系列的實驗活動：（1）用酒精燈加熱金屬條一端，發現金屬條的另一端也燙手，說明熱可以在固體中傳遞。（2）把一根金屬條固定在鐵架臺上，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行多次實驗和記錄），觀察并記錄火柴掉落的時間和順序。（如圖2）通過多次實驗記錄，學生整理數據并繪制出熱傳遞速度的折線圖，建立數學模型，最終發現了熱傳遞的的科學規律。

在定性觀察的基礎上，開展實驗操作活動，有助于學生收集數據，并用收集到的數據進行定量分析，最終得出合理的科學解釋，建構起全面的、系統的科學概念。

觀察是人類科學認識世界的關鍵活動，也是學生獲得科學知識的重要途徑。在小學科學教學過程中，教師要善于將定性觀察和定量觀察有機結合起來，引導學生進行深入、細致的觀察研究活動，進而激發探究欲望，開啟科學概念建構之旅。

【作者簡介】張玉琴（1987— ），女，漢族，青海西寧人，二級教師，現就職于南寧市三塘鎮丹橋小學，研究方向為小學科學教學;李 煦（1968— ），男，壯族，廣西南寧人，一級教師，現就職于南寧市三塘鎮丹橋小學，研究方向為小學科學教學。

（責編 黃健清）