淺論小學科學教學觀察實驗設計的依據和方法

◆劉蔚蘭

(山東臨沂第二實驗小學)

小學科學的課堂越加完善，利用各種教學方式對小學生進行教育能夠更形象生動的對小學生進行科學素養的培養，以其中的觀察實驗方法進行分析，觀察實驗的設計在極大程度上對心智未成熟的小學生進行科學認知世界的培養，對世界萬物從外部先進行認知并了解其外部關系。

一、小學科學教學中觀察實驗的重要性

觀察實驗的教學方法是小學科學教學中最重要、最基礎的教學活動，不僅在課堂中輕易吸引小學生的目光，并激發小學生內心的好奇心，活躍課堂氛圍，達到最佳教學效果。同時觀察實驗的教學方式將小學生與課堂學習內容進行聯系，小學生成為科學課堂的主體，體現深化改革中的學本思想，且將教師置于引導的位置，引導小學生在直觀了解教學內容后對課堂中的學習內容深入分析，加深小學生對學習內容的記憶，提高小學生的學習素質，開發小學生智力、思維與邏輯能力，進而完成教學任務。并且在小學科學教學中，科學教學內容增加小學生的知識儲備，在觀察實驗過程中，理論知識的科學性與合理性以實際事件發生在學生眼前，增加學生對學習內容的認同，開闊學生眼界，增加學生經驗性知識，并依據學生原有知識進行正遷移學習，逐漸樹立學生科學的、嚴謹的學習態度。

二、觀察實驗設計的依據與方法

1.探尋因果關系展開觀察實驗設計

在小學科學教學中旨在培養學生發現各種變化的因果關系，揭示萬事萬物之間原因與結果的聯系，事物變化均先有原因，后引起結果，兩者是客觀世界中先后相繼、彼此制約的一種關系。故而組織學生進行觀察實驗，在實驗中引導學生對事物變化進行因果關系的探尋，在依據探尋因果關系為目的的觀察實驗中可利用三種方法對觀察實驗進行設計。一是利用求同法，教師建立觀察實驗的情境時，創建不同的場景，例如，在科學教學《聲音的產生》中，教師準備不同實驗物品，音叉、一杯水、小鼓、豆子、鋼尺等物品，利用這些物品創造不同試驗情景。首先建立音叉發聲的場景，敲擊音叉，發出聲音后，用音叉接觸水面，觀察水面產生的現象。其次建立鼓面發聲的場景，將豆子置于小鼓鼓面，敲擊鼓面，在小鼓發出聲音后，觀察黃豆與鼓面產生的現象。最后建立鋼尺發聲的場景，將鋼尺放置于桌邊，使其大部分懸空，撥動鋼尺懸空的一端，發出聲音后，觀察鋼尺產生的現象。在利用科學歸納法，引導學生對觀察實驗中產生的現象進行歸納分析，最終發現試驗后所產生的共同現象，在第一個情境中，音叉接觸水面后水面產生一道道波紋；第二個場景中，敲擊鼓面后鼓面上的黃豆跳起；在第三個場景中，撥動鋼尺后鋼尺快速振動。在這些現象中引導學生發現物體共同的振動特點，由震動的原因得出物體發聲的結果。二是利用求異法引導學生對因果關系展開探尋，教師建立不同觀察實驗，通過不同實驗之間進行比較驗證，分辨因素對觀察實驗結果產生的不同作用。以此來對因果關系進行探尋。三是利用共變法對因果進行探尋，驗證某一因素的變化是否會引起結果的變化，即可認定該因素與結果之間是否存在因果關系。例如，在聲音產生的觀察實驗設計中，將鋼尺替換成軟度適宜的普通塑料尺，再撥動塑料尺聽到其產生聲音后，觀察塑料尺是否產生振動現象。或將鋼尺靜靜擺放在桌子上，觀察實驗得出鋼尺不產生震動，便沒有特定聲音產生。故在此次利用共變法的觀察實驗中我們得出振動才是聲音產生的必要因素，振動才是聲音產生的原因，而聲音的出現是物體振動產生的結果，與材質等其他因素無關。

2.檢驗因果關系展開觀察實驗設計

檢驗因果關系是基于探尋因果關系上的另一種展開觀察實驗的依據，通過歸納法在探尋因果的觀察實驗后歸納得出科學理論知識，設計觀察實驗對得出的科學理論知識進行進一步的檢驗、驗證就是以檢驗因果關系為依據而展開的觀察實驗設計，在檢驗因果關系中利用演繹法展開觀察實驗。以《物體在水中是沉還是浮》這一課為例，在日常生活中，學生對于事物沉浮的現象都有觀察，并通過觀察可得出基礎的理論想法。故本課中可針對學生提出的各種理論進行進一步的因果檢驗，教師準備一缸水、玻璃珠、葉子、乒乓球、鐵塊、泡沫塑料等實驗物品，根據這些物品對學生提出的物體沉浮原因進行驗證。將學生進行分組，每一組提出自己認為物品沉浮現象的理論原因，并根據實驗物品對自己的理論進行實驗驗證并對得出結果進行記錄，通過學生在觀察實驗中的記錄使其自身認識到物體的沉浮與物體大小、輕重并無聯系，繼而鼓勵學生對物體沉浮原因進行猜測，再一次進行觀察實驗，依次循環利用對因果的演繹方式進一步印證學生的理論，最終得出科學的理論知識與因果認識。

3.以學生知覺特性為依據展開觀察實驗設計

小學生的感覺與知覺具有其特定的規律，且為照顧小學生尚未建立健全的心智思想，在小學科學教學過程中設計中應重視學生的知覺特性，并依據小學生的知覺特性對小學科學教學中的觀察實驗進行詳細設計，在設計時可利用三種方法配合小學生的知覺特性。一是放大法，將學生觀察的物品特性進行強化放大，使得小學生對該物品形成具體的感知。例如，在小學生對種子的認知上，將種子泡在水中使其發育長大，胚芽、胚根將明顯的體現在外部，具體學生對種子的內部了解，在認知中完善種子的信息。二是轉換法，小學生的感知與認識并非是敏感的、深刻的，在小學科學教學的觀察實驗中利用轉換法，將學生無法仔細了解的科學現象利用另一種可清晰感知的現象進行轉換，例如，上文中鼓面的振動并不明顯，而在鼓面放置黃豆，通過黃豆的跳躍來突出顯示鼓面的振動。三是利用對比方法對小學生的知覺特性進行配合，將兩個或兩個以上的實驗物品進行展示，再將一個物品進行實驗，在實驗后使學生對比其中的區別，更好的體會科學理論知識，例如：在熱脹冷縮的實驗中，選取銅球與銅環，在實驗開始前，學生觀察到銅球可穿過銅環，在實驗加熱銅球后，學生觀察到銅球已經不能穿越銅環，用過實驗前后的對比，得出熱脹冷縮的科學知識。

三、結語

通過對小學科學教學中觀察實驗的重要性進行分析，繼而從探尋因果關系展、驗證因果關系、學生自身的知覺特性這些依據對觀察實驗進行詳細設計，在設計中利用求同法、求異法、共變法、演繹法、歸納法、放大法等方法豐富觀察實驗的實際內容。希望本文能夠對小學科學的觀察實驗設計提供有力幫助，并為小學科學教學的發展提供積極意義。