小學科學觀察實驗教學設計方法探討

徐陽

摘? ?要：觀察實驗是建立在學生主動探索的基礎上，從觀察體驗中獲得科學知識，掌握觀察方法，培養科學思維和實踐能力。小學科學觀察實驗的設計，要體現學科特征，契合學生認知，激發學習興趣，創設觀察實驗空間，讓學生從觀察實驗中掌握多種觀察方法，建構科學世界觀。

關鍵詞：小學科學? ?觀察實驗? ?教學設計

教師在培養學生的科學探究能力時，要重視觀察實驗的設計和應用，通過觀察實驗來認識科學知識，增進學生對科學知識的深刻理解。觀察實驗具有多樣性，在設計實驗任務時，要契合學生的認知需要，把握觀察實驗的靈活性、趣味性、實踐性，讓學生從觀察實驗中探究自然規律，增長生活經驗，從學習遷移中發展嚴謹的科學思維和學習態度。

一、把握科學認知規律，重視觀察實驗設計

觀察實驗是認識科學、培養學生科學素養的重要途徑。在小學科學教學中，教師要遵循科學認知規律，充分開發和設計觀察實驗活動，讓學生學習和掌握觀察方法和技能。

（一）遵循科學認知規律，指導學生走近科學

在科學課程中，科學知識多以事實為依據。例如，在學習“身邊的材料”時，因為材料有自然材料、人造材料之分。所以教師要指導學生觀察周圍的生活材料，去分辨哪些是自然材料，哪些是人造材料。顯然，木頭是自然材料，我們可以在自然界里找到不同的樹木，這些樹木都是自然生長而成的。寫作業時所用的練習本，是由紙做成的，這些紙在自然界里沒有，需要人工方式制造出來，所以是人造材料。由此，在認識科學道理時，教師要遵循學生的認知規律，逐步展開觀察實驗。

（二）強調觀察實驗活動，發展學生科學思維

觀察實驗活動能夠引領學生從生活體驗中去發現科學的存在?？茖W本身就是建立在事實基礎上，科學思維也是從科學探究實驗中獲得的。通過觀察實驗，學生有機會去認識科學，去驗證科學道理。同樣，學生可以利用科學理論指導觀察實驗活動，獲得更深刻的科學認知。在小學階段，學生好奇心強，求知欲高，對世界充滿了探究興趣。在科學教學中，教師要重視觀察實驗，充分發揮觀察實驗的優勢，開闊學生動手、動腦的視野。比如，對于木頭、金屬、塑料三種材料硬度的探究，在實驗任務中，我們分別讓學生用木條、金屬條、塑料條去劃紙，觀察實驗現象。在實驗中，學生以相同的力量來劃紙，木頭、金屬、塑料都能將紙劃破，說明木頭、金屬、塑料的硬度比紙大，這是從實驗中觀察到的。同樣，木頭、金屬、塑料三種材料硬度相比，又有何現象？用一把小刀分別以同樣的力量劃木頭、金屬和塑料，三種材料所受到的損傷有何差別？從實驗中發現，金屬受損程度最小，塑料受損程度最大，木頭受損程度居中，說明三種材料的硬度不同，且金屬硬度大于木頭，木頭硬度又大于塑料。

（三）重視觀察儀器工具的使用，激活學生感知意識

在科學課程觀察實驗設計中，一方面，通過觀察活動，讓學生去發現科學規律;另一方面，借助于觀察實驗，讓學生去驗證科學理論。但無論何種觀察實驗，教師都要重視學生感覺的開發。比如，眼睛、耳朵、鼻子、手等參與到觀察實驗中，可以形成對科學事實的最全面的認知。同樣，在觀察實驗中，還要重視測量工具、觀察儀器等設備的應用，輔助學生去獲得更有效的感知。對于微小的事物，可以利用放大鏡來觀察，還可以應用顯微鏡深入內部組織中去觀察。比如，為了認識“種子的內部結構”，我們組織學生分別將蠶豆、花生、黃豆等種子，放入水里浸泡一段時間。取出這些被水浸大的種子，小心用小刀將之切開，利用放大鏡來觀察其胚芽、胚根等部位，幫助學生內化科學知識。對于溫度的感知，可以利用溫度計來進行準確的計量;利用電流表可以對電流的大小進行測量。

二、注重觀察實驗方法選擇，揭示科學理論

為了在觀察實驗中指導學生認識科學理論，教師要結合科學內容，選擇不同的觀察實驗方法，幫助學生能夠從客觀事實中，找出與科學結論相關聯的科學理論。

（一）運用求同法，觀察實驗的共同特征

在小學科學觀察實驗設計中，對求同法的運用，旨在從實驗觀察中找出具有同一類特征的事實。在不同的環境中，一些事物具有同樣的現象或特征。小學科學課程中有很多具體概念，這些概念往往是對事物某一特征的描述。為了讓學生深刻領會這些概念的內涵，可以在觀察實驗中讓學生去發現哪些事物具有同一類特征。例如，在學習“熱輻射”概念時，由于該術語相對抽象，學生在理解時有認知障礙。為此，教師可以創設不同的實例情境，讓學生展開觀察與思考，去體會“熱輻射”的科學意義。教師可以點燃一支蠟燭，用手“團”起來慢慢靠近燃燒的蠟燭，去感受火苗周圍的熱度。教師也可以引入小火爐，讓學生圍坐在小火爐旁，去感受小火爐帶給學生的溫暖。打開白熾燈，去感知白熾燈周圍的熱度。在晴朗的天氣，來到室外曬太陽，感受太陽的熱度。在上述教學情境中，教師請學生思考：在觀察體驗中，我們是否都能感受到“熱”？當我們調整與熱源的距離時，所感到的“熱”度有何變化？從而讓學生通過對熱源的觀察和體驗，從科學事實中去歸納共同的特征。

（二）運用求異法，觀察實驗的差異性

對科學知識的探究，在觀察實驗方法上，還可以應用求異法。求異法就是通過對實驗現象的觀察，去發現事物不同的地方。通常在科學事實中，一種現象的存在，必然對應相應的因素，當這個因素不存在時，現象也會消失。在觀察實驗過程中，當某些因素發生變化時，可能導致實驗現象的差異性。在求異法中，觀察實驗的設計，重點要放在不同情境下具有明顯差異性的觀察實例上。比如，在學習“空氣具有壓力”這個概念時，由于在生活中，我們似乎感受不到空氣的存在，因此對空氣具有壓力這一現象也感到疑惑。我們生活的空間充滿了空氣，為了讓學生能夠感受到空氣的壓力，我們可以通過“有空氣”和“無空氣”兩種情境，讓學生從中去感知空氣的壓力變化。教材中有著名的“馬德堡半球”實驗，教師可以結合學生的生活，引入常見的、易于設計的觀察實驗活動。例如，利用可以封口的針管進行實驗，讓學生去感知“不封口”時推柄推進與拔出的特點和“封口”時推柄推進與拔出的特點。在實驗中，當針管未封口時，學生可以很輕松地將推柄推進、拔出。但在封口后，學生明顯感受到，推柄的推進、拔出都非常困難。由此，從針管中“有空氣”與“無空氣”兩種情況進行對比觀察，得到“空氣具有壓力”的科學事實。

（三）運用共變法，揭示觀察實驗規律性變化

在實驗環境中，當某一因素變化時，與之對應的現象也發生變化，從而得出這些因素就是引起現象變化的主因。在小學科學中，一些概念之間存在一定的關系規則，這些規則體現了科學定律、科學定理。共變法的運用，就是借助于觀察實驗，從中歸納出某種規律性的結論。這一結論，體現了某一因素變化，其實驗現象也隨之變化。例如，在認識“浮力”時，對于“重物浸入水中所受浮力的變化規律”探討，很多學生認為“浸入深度越深，其所受浮力會越大”。為此，教師設計觀察實驗，將水槽、水、重物、彈簧秤等材料準備到位，組織學生自主實驗，嘗試將重物浸入水中，觀察懸掛重物的彈簧秤示數有何變化。根據浸入深度，做好實驗現象的觀察和實驗數據的記錄。從“浮力”概念分析入手，重物浸入水里，其排開水的體積有何變化？而彈簧秤示數，反映了所受浮力的大小。在觀察中，重物慢慢浸入水中，隨著浸入水中的體積增大，彈簧秤示數也慢慢增大;當重物完全浸入水中后，彈簧秤示數不再變化，說明此刻的浮力也不再變化。由此，可以得到浮力與重物浸入水中的體積關系。

參考文獻：

[1]關欣.小學科學教學中觀察實驗設計的相關探討[J].天天愛科學（教學研究），2021（6）：67-68.

[2]屠國平.科學課教學觀察實驗設計的依據和方法[J].小學科學（教師版），2020（10）：54.