科學教學觀察實驗設計研究

何志輝

在小學課程設置中，小學科學應該是一門很重要的課程，小學科學能夠不斷提高小學生的科學知識素養以及探究能力，其中以觀察和實驗為小學生學習科學知識的主要方法和有效手段。為了加強小學生的科學認識水平，教師在教學過程中就要加強觀察實驗進行科學、合理的設計。

在小學科學教學中，觀察實驗是其中的重要教學方式。科學的主要學習方式是觀察和實驗。學習科學課的過程，是從觀察現象，動手實驗出發，經過形象思維和抽象思維形成概念、規律，然后再回到實踐中去進行檢驗和運用，是“實踐—認識—再實踐—再認識”的過程。基于此，教師需要對觀察實驗進行科學的設計，以提高學生的科學探究能力。本文主要圍繞小學科學教學觀察實驗設計進行研究。

一、在科學教學中，觀察實驗的主要作用

在小學科學教學中，一般是采用探究式的學習方式，由此可知，在小學科學課程學習中，觀察實驗在其中能夠發揮較大的作用。在小學科學學科的設置上，我國教育部門更重視課程與生活實際的聯系，所以對教學活動也沒有提出較為明確的規定或者要求，也沒有對儀器和設備進行規定。眾所周知，科學理論不是空穴來風的，它是基于事實而言的，有以下兩種狀態，一種是科學經驗事實，另一種是客觀事實，這兩者之間有著較大的區別，也有著密切的聯系。在科學認知方面，小學生因為年齡較小，知識儲備不夠豐富，社會閱歷較淺等原因，所以他們的科學認知還不夠完善。故此，在科學教學中，就需要通過觀察實驗加強學生的科學認知。在科學教學活動中，觀察實驗的作用體現在以下幾方面：（1）通過開展觀察實驗，可以論證一些科學理論的合理性。在教學過程中，通過對事物的觀察以及實驗，就能夠得出相應的結論，這個結論便是對科學理論的檢驗。（2）通過開展觀察實驗，可以加深學生對科學理論的理解。小學生有著強烈的好奇心，他們對許多新奇的事物都充滿著好奇，而在科學教學中，通過觀察實驗，就能夠增強學生的探究能力，加深他們對科學理論的認知。由此可見，以課程標準為依據，將觀察實驗作為開展科學教學的環節之一是很好的思路與途徑。

二、觀察實驗設計的依據和方法

1.探究因果關系的實驗設計

萬事萬物有因有果，在自然界中，任何事物都有著一定的聯系。故此，在觀察實驗中，教師可以引導學生去探究因果關系。那么在探究因果關系的觀察實驗中，教師可以根據科學歸納法，讓學生對實驗中的現象進行歸納。如，在“周圍的空氣”教學中，在沒有專業實驗儀器的情況下，教師可以準備一些簡單的工具來展開實驗，如扇子、塑料吸管、土塊、粉筆、大燒杯等等。首先，采用求同法。通過創設不同的情境，那么就會產生不同的實驗現象，然后讓學生根據這些實驗現象進行觀察，并讓他們進行歸納，這樣就可以培養他們的推理能力，使他們對科學的知識有著更好的認知。其次，采用求異法。在觀察實驗中，教師可以開展不通過的實驗，然后讓學生來進行比較，讓學生探究是哪些因素對實驗產生了作用。再通過多方驗證與對比，就能夠使學生獲得相關的結論。最后，采用共變法。也就是在條件相同的基礎上，一個因素的變化受其他因素的變化所影響，那么教師可以讓學生對兩個因素進行探究，探究其是否具有因果聯系。在這個過程中，就需要將學生分為若干小組，以小組為單位開展實驗。

2.驗證因果關系的實驗設計

在許多科學理論中，都存在著一定的因果關系，那么在對這些因果關系進行驗證時，就需要以客觀事實為根據，然后采用演繹法來進行實驗教學。通過運用歸納法，幫助學生得出與實驗有關的理論知識，讓學生能夠對科學知識有所掌握。而采用演繹法，則是要求教師以科學結論為依據來進行實驗，再對實驗進行驗證。

如，在“電磁鐵的磁力”的實驗教學中，教師可以準備以下器材，電池若干、回形針若干、大小鐵釘若干等。在對電磁鐵的磁力大小與哪些因素有關進行驗證時，教材給出了相應的結論，那就是與電池的節數有關，也即是電池越多，那么電磁鐵的磁性就會越強。教師可以根據這個結論來引導學生進行分組實驗，讓每一個小組使用不同的電池節數開展實驗，再讓各組觀察自己的實驗現象，以實現對結論的驗證，這樣就能夠提高他們的探究能力。

3.利用學生的知覺特性的實驗設計

在進行觀察設計時，教師需要了解學生的知覺特點，并以他們的知覺特點規律為根據進行實驗設計，這樣才能夠發揮觀察實驗的作用。在觀察環節，就可以將學生的感覺系統以及知覺系統調動起來，從而讓學生對實驗有一個更好的感知。在實驗設計之前，教師需要對學生的知覺選擇性進行考慮，這樣就能夠有效激發他們的實驗興趣以及探究欲望。在利用學生的知覺特性進行實驗設計時，教師需要遵循以下幾種方法，（1）放大法。也就是教師將實驗對象進行放大，使學生對觀察對象的結構特點有著直觀的認識。（2）轉換法。也就是采取相應的方法將觀察對象進行轉換，由不清晰轉換為清晰。（3）對象之間和實驗的對比法。通過在觀察實驗設計中設計更具對比特征的實驗，可以使事物的特征更加明顯，學生更容易形成科學認知。

綜上，在小學教育體系中，科學教學能夠提升學生的科學認知能力，對他們今后的發展有著較大的影響。而在小學科學教學中，觀察實驗是其中的重要方法，可以讓學生對科學理論有著更深刻的認知。在觀察實驗設計之時，教師可以探究因果關系來進行實驗設計;可以通過驗證因果關系來進行觀察實驗設計;還可以利用學生的知覺特性來進行實驗設計。如此，就能夠將觀察實驗的作用更好地發揮出來。附帶多說一句，我們科學教師就是豐富的科學資源，在科學實驗教學過程中要不斷地開發這個很有用的資源，科學教師的素養提高了，學生的科學素養也就會提高的。

【作者單位：漳浦縣綏安中心學校福建】