魏春鳳

摘 要：在我國(guó)現(xiàn)代化教學(xué)水平不斷提高以及教育改革不斷深入的背景下，小學(xué)教學(xué)受到人們?cè)絹?lái)越多的重視，特別是傳統(tǒng)教學(xué)理念和教學(xué)措施的有效改革，使得小學(xué)教學(xué)水平呈現(xiàn)出前所未有的上升勢(shì)態(tài)。對(duì)于小學(xué)生而言，想要獲得科學(xué)的認(rèn)知，最有效的途徑就是觀察實(shí)驗(yàn)。然而通過(guò)對(duì)小學(xué)科學(xué)課程展開的大量實(shí)踐調(diào)查研究能夠發(fā)現(xiàn)，并沒(méi)有針對(duì)小學(xué)科學(xué)觀察實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)提出規(guī)定性的要求，從而導(dǎo)致小學(xué)科學(xué)課程缺乏對(duì)應(yīng)的儀器設(shè)備。文章作者針對(duì)小學(xué)科學(xué)教學(xué)觀察實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的依據(jù)和有效開展途徑展開詳細(xì)分析，為小學(xué)生科學(xué)認(rèn)知水平的進(jìn)一步提升奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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

小學(xué)科學(xué)課程是一門對(duì)小學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)進(jìn)行全面培養(yǎng)的基礎(chǔ)性課程，作為科學(xué)研究的基礎(chǔ)，觀察和實(shí)驗(yàn)是小學(xué)生進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)、開發(fā)創(chuàng)新思維的有效手段之一，是小學(xué)生對(duì)科學(xué)認(rèn)知進(jìn)行構(gòu)建的重要方法。因此相關(guān)教育人士必須對(duì)小學(xué)科學(xué)教學(xué)觀察實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)工作給予足夠重視，加大對(duì)設(shè)計(jì)依據(jù)和設(shè)計(jì)方法的研究力度，明確了解觀察實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)工作中存在的問(wèn)題以及導(dǎo)致問(wèn)題的原因。在此基礎(chǔ)上，采取多樣化的措施將這些問(wèn)題逐一解決。長(zhǎng)此以往，必然能夠使小學(xué)生在科學(xué)的觀察實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)下不斷提升自身的科學(xué)認(rèn)知。

一、設(shè)計(jì)能夠?qū)で笠蚬P(guān)系的觀察與實(shí)驗(yàn)

通過(guò)對(duì)小學(xué)生科學(xué)認(rèn)知過(guò)程的系統(tǒng)性研究，我們發(fā)現(xiàn)，從對(duì)因果關(guān)系的尋求、證實(shí)、利用這三個(gè)方面入手，對(duì)小學(xué)科學(xué)教學(xué)觀察實(shí)驗(yàn)進(jìn)行有效設(shè)計(jì)，并采取有效的措施提高實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)效果，從而為小學(xué)科學(xué)教學(xué)觀察實(shí)驗(yàn)的順利開展提供依據(jù)。在小學(xué)生進(jìn)行科學(xué)學(xué)習(xí)的過(guò)程中，教師要盡可能保證教學(xué)內(nèi)容能夠與小學(xué)生實(shí)際生活緊密銜接，從而使小學(xué)生對(duì)事物具有的外部特征以及事物之間具有的內(nèi)在聯(lián)系和一般性發(fā)展變化進(jìn)行充分認(rèn)知。

1.求同法

對(duì)于求同法而言，總是有一個(gè)因素在不同的環(huán)境中存在，并呈現(xiàn)出同一種現(xiàn)象，那么可以將這個(gè)因素與這個(gè)現(xiàn)象之間的關(guān)系稱為因果關(guān)系。

例如，在對(duì)“熱”相關(guān)知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí)，教師可以將不同情境下的觀察實(shí)例提供給學(xué)生，如，太陽(yáng)、點(diǎn)亮的燈泡、燒水的火爐、燃燒的蠟燭等，并要求學(xué)生間隔不同的距離感受皮膚溫度的變化。該實(shí)驗(yàn)選擇的素材對(duì)象數(shù)量必須在三個(gè)以上，并且對(duì)每一個(gè)實(shí)驗(yàn)對(duì)象都可以進(jìn)行單獨(dú)命題，如，“在一定距離內(nèi)燃燒的蠟燭可以將熱量傳遞給實(shí)驗(yàn)者”，該單獨(dú)命題是對(duì)觀察結(jié)果的全面描述，因此屬于科學(xué)事實(shí)。

2.求異法

求異法主要是指當(dāng)一個(gè)因素出現(xiàn)時(shí)，會(huì)存在一個(gè)對(duì)應(yīng)的現(xiàn)象，而這個(gè)因素消失時(shí)，對(duì)應(yīng)的現(xiàn)象也隨之消失，那么就可以將這個(gè)因素稱為這個(gè)現(xiàn)象的產(chǎn)生原因。

例如，在學(xué)習(xí)《運(yùn)動(dòng)和力》這一章中“空氣壓力”相關(guān)知識(shí)點(diǎn)時(shí)，由于我們生存的空間充滿了空氣，并且不會(huì)感到空氣的壓力，此時(shí)教師可以帶領(lǐng)學(xué)生對(duì)有空氣和沒(méi)有空氣時(shí)，自身具有的不同感知進(jìn)行觀察和體會(huì)。要求學(xué)生對(duì)不同的實(shí)驗(yàn)器材在不同環(huán)境下具有的狀態(tài)進(jìn)行觀察。學(xué)生先將針管在正常狀態(tài)下的抽拉結(jié)果進(jìn)行記錄，在將針管內(nèi)全部氣體推出后對(duì)出液口進(jìn)行密封，然后再對(duì)針管進(jìn)行抽拉。通過(guò)實(shí)驗(yàn)學(xué)生能夠發(fā)現(xiàn)，針管推柄在不封口的狀態(tài)下能夠很輕松地推進(jìn)和拔出，在封口的狀態(tài)下卻很難推進(jìn)和拔出，從而得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論——空氣具有壓力[1]。

3.共變法

共變法主要是指改變環(huán)境中的某一個(gè)因素，會(huì)有對(duì)應(yīng)的現(xiàn)象隨之發(fā)生改變，那么就可以將這個(gè)因素稱為這個(gè)現(xiàn)象的原因。

例如，在帶領(lǐng)學(xué)生對(duì)“浮和沉”相關(guān)知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí)，為了對(duì)浸水后重物在水中具有的浮力變化規(guī)律進(jìn)行研究，教師應(yīng)該提前將彈簧秤、重物、水槽、水等實(shí)驗(yàn)材料準(zhǔn)備齊全，將重物不斷浸入水中，對(duì)懸掛重物彈簧拉伸位置以及重物在水中的位置進(jìn)行觀察和記錄，從而獲得重物未落水之前、落水過(guò)程中、全部落水后的數(shù)據(jù)，然后運(yùn)用共變法的思維方式對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。在此過(guò)程中需要注意，這一實(shí)驗(yàn)應(yīng)該反復(fù)多次進(jìn)行才能得到標(biāo)準(zhǔn)結(jié)果[2]。

二、設(shè)計(jì)能夠證實(shí)因果關(guān)系的觀察與實(shí)驗(yàn)

對(duì)于運(yùn)用歸納法得到的一般性科學(xué)原理而言，對(duì)事物之間或事物發(fā)生、發(fā)展的因果關(guān)系進(jìn)行了明確。而應(yīng)用演繹法得到的一般性科學(xué)原理，每一次成功的演繹，都會(huì)使運(yùn)用歸納法得到的一般性科學(xué)原理具有的真實(shí)性和可信度進(jìn)一步提高，更是對(duì)目標(biāo)因果關(guān)系的充分證明。所以在設(shè)計(jì)能夠證實(shí)事物因果關(guān)系的觀察與實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須以一般性科學(xué)原理作為基礎(chǔ)，將與一般性科學(xué)理論觀有關(guān)的觀察實(shí)驗(yàn)實(shí)例提供給小學(xué)生，在此基礎(chǔ)上，對(duì)觀察實(shí)驗(yàn)流程進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而得到能夠?qū)σ蚬P(guān)系進(jìn)行全面反映的科學(xué)事實(shí)。由于一般性科學(xué)原理的判斷結(jié)果與觀察實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)的具體科學(xué)事實(shí)具有較高統(tǒng)一性，每一次觀察實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)的具體科學(xué)知識(shí)也是對(duì)一般性科學(xué)原理判斷結(jié)論準(zhǔn)確性的再次證明[3]。

例如，在帶領(lǐng)學(xué)生對(duì)“金屬是否存在熱脹冷縮現(xiàn)象”進(jìn)行研究的過(guò)程中，教師先為學(xué)生準(zhǔn)備一個(gè)銅球，并使用酒精燈對(duì)銅球進(jìn)行加熱。從正常思維角度進(jìn)行演繹推理時(shí)，銅球在酒精燈的加熱作用下應(yīng)該呈現(xiàn)膨脹狀態(tài)。然而由于銅球作為金屬固體，即使發(fā)生膨脹，具有的狀態(tài)也并不明顯。因此為了使小學(xué)生能夠更加明顯地觀察到銅球的膨脹變化情況，教師可以準(zhǔn)備一個(gè)鐵環(huán)，大小剛好能夠使銅球穿過(guò)。在沒(méi)有對(duì)銅球加熱之前，向?qū)W生展示銅球穿過(guò)鐵環(huán)的過(guò)程，然后對(duì)銅球進(jìn)行加熱，此時(shí)再將銅球穿過(guò)鐵環(huán)，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)銅球被鐵環(huán)卡住。同理，也可以對(duì)銅球進(jìn)行冷凍，證明銅球的體積會(huì)變小。通過(guò)這樣的實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜃C明，固體金屬在受熱或冷凍的環(huán)境下，體積會(huì)發(fā)生變化，出現(xiàn)熱脹冷縮現(xiàn)象。這是設(shè)計(jì)能夠證實(shí)事物之間存在因果關(guān)系的觀察實(shí)驗(yàn)演繹法。從小學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)進(jìn)行認(rèn)知的過(guò)程來(lái)看，這樣的實(shí)驗(yàn)方式能夠得到與一般性科學(xué)原理高度符合的事實(shí)，使一般性科學(xué)原理具有的可信度進(jìn)一步提高。反之，如果得到的結(jié)論與一般性科學(xué)原理存在差異，不僅應(yīng)該提出疑問(wèn)，而且還要采取對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方法對(duì)這一結(jié)論進(jìn)行再次證實(shí)，而這一行為恰恰是推動(dòng)科學(xué)不斷進(jìn)步的原始動(dòng)力。

三、設(shè)計(jì)能夠利用和促進(jìn)知覺(jué)選擇性和理解性的觀察與實(shí)驗(yàn)

通過(guò)對(duì)小學(xué)科學(xué)教學(xué)觀察實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)展開的大量實(shí)際調(diào)查研究，我們能夠知道，對(duì)于小學(xué)科學(xué)教學(xué)觀察和實(shí)驗(yàn)而言，歸根結(jié)底就是對(duì)事物因果關(guān)系進(jìn)行尋求或證實(shí)的過(guò)程，而這一過(guò)程中的關(guān)鍵就是小學(xué)生是否具有較高的感知特性和感覺(jué)特性。

1.放大法

放大法就是將觀察目標(biāo)的具體細(xì)節(jié)進(jìn)行無(wú)限放大，使小學(xué)生對(duì)觀察對(duì)象的細(xì)節(jié)產(chǎn)生強(qiáng)烈的感知或形成強(qiáng)烈的刺激。

例如，在帶領(lǐng)小學(xué)生對(duì)“新的生命”相關(guān)知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)的過(guò)程中，為了使小學(xué)生對(duì)“種子內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征”明確了解，教師可以將黃豆、大豆、蠶豆種子提前在水中進(jìn)行浸泡，使種子呈現(xiàn)出一定程度的發(fā)育狀態(tài)，其中的胚根和胚芽等部分能夠在顯微鏡下清晰看到。否則直接將沒(méi)有浸泡的種子交給學(xué)生進(jìn)行觀察，學(xué)生很難觀察到?jīng)]有經(jīng)過(guò)放大處理種子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。又如，在學(xué)習(xí)“液體熱脹冷縮”知識(shí)時(shí)，教師可以將裝滿紅色液體的燒瓶用中間插入玻璃管的橡膠塞塞住，此時(shí)對(duì)燒瓶底部進(jìn)行加熱，玻璃管內(nèi)部的液體會(huì)不斷上升，而此時(shí)燒瓶?jī)?nèi)溶液體積的變化量可以放大為玻璃管內(nèi)液體高低變化量。

2.轉(zhuǎn)化法

轉(zhuǎn)化法主要是將具體實(shí)踐中無(wú)法明顯感受或者變化程度較小的科學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行轉(zhuǎn)化，使其能夠以明顯感受或者變化程度較大的科學(xué)現(xiàn)象呈現(xiàn)出來(lái)。

例如，在帶領(lǐng)學(xué)生對(duì)“振動(dòng)”相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行學(xué)習(xí)的過(guò)程中，由于音叉的振動(dòng)頻率較小，學(xué)生無(wú)法進(jìn)行仔細(xì)觀察，此時(shí)教師可以將振動(dòng)的音叉輕輕插入水中，將音叉具有的微小振動(dòng)轉(zhuǎn)化為水面的波紋，從而給小學(xué)生更加直觀的視覺(jué)感受。又如，教師還可以將塑料小球放置在鼓面上，使用不同的力度對(duì)鼓面進(jìn)行擊打，從而使學(xué)生通過(guò)對(duì)塑料小球的高度變化感受振動(dòng)頻率。

3.對(duì)比法

對(duì)比法主要指的是將兩種或兩種以上具有相同性質(zhì)的科學(xué)現(xiàn)象和變化過(guò)程進(jìn)行對(duì)比觀察，使觀察對(duì)象存在的不同之處得到強(qiáng)化或通過(guò)對(duì)比觀察得到具有邏輯性的判斷依據(jù)。

例如，在帶領(lǐng)學(xué)生對(duì)《動(dòng)物》這一章知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)的過(guò)程中，為了證明“動(dòng)物的生存離不開氧氣”這一論點(diǎn)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生先感受自然呼吸環(huán)境下自己的狀態(tài)，然后再感受將口鼻捏住無(wú)法呼吸的狀態(tài)，使學(xué)生對(duì)這一論點(diǎn)充分感知[4]。

結(jié)語(yǔ)

根據(jù)以上針對(duì)小學(xué)科學(xué)教學(xué)觀察實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)依據(jù)以及有效開展途徑展開的深入分析和全面研究，我們能夠更加明確地了解，對(duì)觀察實(shí)驗(yàn)的科學(xué)設(shè)計(jì)，能夠使小學(xué)生對(duì)大自然具有的好奇心得到有效滿足，明白各種現(xiàn)象發(fā)生的原理以及各種原理對(duì)應(yīng)的現(xiàn)象;使小學(xué)生在具有較高學(xué)術(shù)性的教學(xué)環(huán)境中，激發(fā)對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的探索欲望，從而能夠主動(dòng)參與教師設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。這樣不僅能夠使小學(xué)科學(xué)教育教學(xué)效率得到有效提高，還能使小學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)得到不斷強(qiáng)化。因此教師在對(duì)小學(xué)科學(xué)教學(xué)觀察實(shí)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中需要注意，必須以學(xué)生實(shí)際學(xué)習(xí)能力以及教學(xué)內(nèi)容作為理論依據(jù)，在此基礎(chǔ)上，合理選擇對(duì)應(yīng)的教學(xué)措施，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)的科學(xué)性得到充分發(fā)揮，有效實(shí)現(xiàn)提高小學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的目標(biāo)。

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作者簡(jiǎn)介：魏春鳳（1970— ），女，中小學(xué)一級(jí)教師，本科，研究方向：小學(xué)科學(xué)教學(xué)。