初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)中學(xué)生觀察能力培養(yǎng)策略探究

作者簡(jiǎn)介：施燁（1975～），女，漢族，浙江縉云人，浙江省杭州市西溪實(shí)驗(yàn)學(xué)校，研究方向：科學(xué)教學(xué)。

摘? 要：觀察能力是科學(xué)實(shí)驗(yàn)中至關(guān)重要的技能之一，它不僅有助于學(xué)生更好地理解科學(xué)現(xiàn)象和原理，還能培養(yǎng)他們的批判性思維和問題解決能力。在初中科學(xué)教育中，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力是一項(xiàng)重要的任務(wù)，文章將分析在初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生觀察能力的重要意義，并探討有效的策略。

關(guān)鍵詞：初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)；觀察能力；虛擬實(shí)驗(yàn)

中圖分類號(hào)：G633.7??? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A??? 文章編號(hào)：1673-8918（2024）12-0005-04

觀察能力是指學(xué)生通過觀察、實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析等方式，能夠系統(tǒng)地收集信息、識(shí)別模式、發(fā)現(xiàn)規(guī)律，并以科學(xué)的方式解釋和表達(dá)這些觀察結(jié)果的能力。在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，觀察能力包括對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察和記錄，數(shù)據(jù)的收集和分析，以及從實(shí)驗(yàn)中得出合理結(jié)論的能力。這些能力不僅在學(xué)術(shù)方面有重要價(jià)值，還在日常生活和職業(yè)發(fā)展中具有廣泛的應(yīng)用。

一、 觀察能力培養(yǎng)的意義

（一）有助于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣

科學(xué)實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生親身參與并親自觀察科學(xué)現(xiàn)象，這種體驗(yàn)有助于激發(fā)他們對(duì)科學(xué)學(xué)習(xí)的興趣。通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以親自發(fā)現(xiàn)科學(xué)原理，這種積極的學(xué)習(xí)體驗(yàn)?zāi)軌蚣ぐl(fā)他們的好奇心和求知欲，使他們更愿意深入學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)。觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)，學(xué)生會(huì)產(chǎn)生好奇心，想要了解為什么會(huì)出現(xiàn)這些現(xiàn)象，這種好奇心有助于學(xué)生更樂意深入科學(xué)學(xué)習(xí)領(lǐng)域。

（二）有助于學(xué)生更深入地理解科學(xué)概念

較強(qiáng)的觀察能力是學(xué)生更深入地理解科學(xué)概念的關(guān)鍵。科學(xué)概念通常是抽象的，初學(xué)者可能難以理解，通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以親自觀察和體驗(yàn)與這些概念相關(guān)的現(xiàn)象，抽象概念就會(huì)變得更加具體和實(shí)際，有助于學(xué)生更好地理解它們。此外，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象也可以使學(xué)生更直觀地理解所學(xué)知識(shí)。

（三）有助于發(fā)展學(xué)生的批判性思維

批判性思維是培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)的關(guān)鍵因素之一，培養(yǎng)觀察能力有助于發(fā)展學(xué)生的批判性思維。科學(xué)實(shí)驗(yàn)通常要求學(xué)生仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并收集數(shù)據(jù)，并要評(píng)估實(shí)驗(yàn)的可信度，分析數(shù)據(jù)的合理性，提出問題并尋找解決方案。在這個(gè)過程中，學(xué)生需要識(shí)別、記錄和解釋模式、趨勢(shì)和異常。這能培養(yǎng)他們的觀察力和數(shù)據(jù)分析能力，幫助他們理解事件之間的因果關(guān)系。

（四）有助于培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力

觀察能力也有助于學(xué)生增強(qiáng)問題解決能力。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中可能會(huì)遇到各種挑戰(zhàn)和困難，需要尋找解決方案。科學(xué)實(shí)驗(yàn)鼓勵(lì)學(xué)生采用科學(xué)思維方式來探究和解決問題，這包括提出假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、觀察數(shù)據(jù)、分析結(jié)果和得出結(jié)論。這種思維方式強(qiáng)調(diào)了邏輯推理、數(shù)據(jù)分析和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等關(guān)鍵技能，這些技能對(duì)問題解決至關(guān)重要。

二、 科學(xué)實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生觀察能力的策略

（一）分析實(shí)驗(yàn)原理，確定觀察對(duì)象

觀察是一種有目的的科學(xué)認(rèn)識(shí)方法。了解實(shí)驗(yàn)原理，分析實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的過程，能幫助學(xué)生明確觀察的重點(diǎn)，確定觀察對(duì)象，從而知道在實(shí)驗(yàn)過程中需要做什么，觀察記錄什么。

如在學(xué)習(xí)“牛頓第一定律”時(shí)需做如下實(shí)驗(yàn)：“不同大小的阻力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響”。首先，引導(dǎo)學(xué)生確定自變量、因變量分別是什么。其次，分析、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，可以如何改變自變量（大小不同的阻力）；如何觀察因變量（物體速度變化的快慢），從而確定應(yīng)控制的變量，以及如何控制變量。最終確定實(shí)驗(yàn)觀察對(duì)象：當(dāng)同一小車從同一斜面的同一高度，由靜止釋放時(shí)，觀察小車在粗糙程度不同的平面上運(yùn)動(dòng)，測(cè)量小車在水平面上運(yùn)動(dòng)的距離。當(dāng)學(xué)生知道在實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)該觀察哪些量，以及在什么情況下觀察這些量時(shí)，觀察就會(huì)變得有效且準(zhǔn)確。在改變不同大小阻力時(shí)，也不會(huì)出現(xiàn)將棉布、毛巾從斜面開始鋪設(shè)等錯(cuò)誤。

觀察、實(shí)驗(yàn)與思維相結(jié)合，是科學(xué)學(xué)科的基本特征，學(xué)生觀察過程，也是建立模型的過程，適用于控制變量的設(shè)計(jì)與觀察。

（二）了解觀察方法，使觀察有章可循

觀察是認(rèn)識(shí)自然的一種重要的科學(xué)方法，觀察是有順序、有方法的。觀察一個(gè)物體時(shí)，可從整體到局部，從外到內(nèi)，從下到上等進(jìn)行有序觀察。例如，觀察植物的根，可從根系→根→根尖的整體到局部的順序進(jìn)行觀察。第一，觀察根系結(jié)構(gòu)。注意觀察主根和側(cè)根的分布、長(zhǎng)度、粗細(xì)等特征。第二，觀察根特征。第三，觀察根尖的結(jié)構(gòu)。在顯微鏡下觀察根尖臨時(shí)或永久裝片，比較從下往上根尖結(jié)構(gòu)有什么特點(diǎn)，分析這些結(jié)構(gòu)可能具有什么功能。第四，記錄觀察。在觀察過中，可以使用素描或拍照記錄根系和根尖的特征。同時(shí)，可以記錄下不同植物的根系結(jié)構(gòu)和根尖特征之的差異。

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，一般按從下往上，從左到右的順序組裝發(fā)生裝置和收集、檢驗(yàn)裝置。觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象時(shí)，一般先描述反應(yīng)物的變化，再描述生成物的變化。如在CO還原CuO實(shí)驗(yàn)中，反應(yīng)物CuO減少，生成物有固體Cu和氣體CO2，其現(xiàn)象可描述為：黑色固體變?yōu)榧t色，生成能使澄清石灰水變渾濁的氣體。再如，鐵銹與鹽酸的反應(yīng)，先描述反應(yīng)物的變化：紅色固體消失，再描述生成物的變化：溶液變?yōu)辄S色。有序的觀察不僅能幫助我們排除各種無關(guān)因素的干擾，提高觀察的準(zhǔn)確性和細(xì)致度，還有助于提高思維能力的有序性和系統(tǒng)性。

（三）利用觀察工具，擴(kuò)大觀察范圍

引入科技工具，如微型攝像頭、顯微鏡、數(shù)據(jù)記錄儀等，學(xué)生可以更清晰地觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并幫助他們記錄和分析數(shù)據(jù)。通過使用微型攝像頭，學(xué)生可以將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)時(shí)傳輸?shù)斤@示屏上，使得觀察更加直觀和準(zhǔn)確。而顯微鏡可以放大細(xì)小的物體，使得學(xué)生能夠更仔細(xì)地觀察微觀結(jié)構(gòu)，這對(duì)于生物學(xué)、化學(xué)等實(shí)驗(yàn)尤為重要，也可通過同頻將顯微鏡下的微觀結(jié)構(gòu)投到大屏幕，分享觀察結(jié)果。數(shù)據(jù)記錄儀則可以幫助學(xué)生自動(dòng)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，避免手工記錄的誤差，并且可以進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，使得學(xué)生能夠更深入地理解實(shí)驗(yàn)結(jié)果。如用針筒粗測(cè)大氣壓強(qiáng)實(shí)驗(yàn)，可用電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)代替手的拉動(dòng)，使針筒勻速直線運(yùn)動(dòng)。用力傳感器和顯示器代替彈簧測(cè)力計(jì)，使讀數(shù)更加精準(zhǔn)。

再如，在做鐵釘生銹實(shí)驗(yàn)時(shí)，可用壓力傳感器測(cè)得密閉容器內(nèi)的壓強(qiáng)變化，說明容器內(nèi)氧氣含量的變化。壓力傳感器能將細(xì)微的變化放大，大大縮減實(shí)驗(yàn)觀察時(shí)間。通過使用這些科技工具，學(xué)生的觀察精度和數(shù)據(jù)處理能力將得到提高，他們將能夠更準(zhǔn)確地觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，更深入地分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而提升實(shí)驗(yàn)?zāi)芰涂茖W(xué)素養(yǎng)。

（四）通過視頻分析，展現(xiàn)觀察細(xì)節(jié)

使用視頻錄像或在線資源是一種有效的教學(xué)方法，可以幫助學(xué)生更深入地理解科學(xué)知識(shí)。通過觀察和分析實(shí)際的科學(xué)現(xiàn)象，學(xué)生可以目睹科學(xué)原理在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用，從而加深對(duì)知識(shí)的理解。視頻錄像或在線資源的優(yōu)勢(shì)在于，學(xué)生可以根據(jù)自己的需要隨時(shí)暫停、慢放、回放等，更好地觀察細(xì)節(jié)。這樣一來，他們可以反復(fù)觀察和分析現(xiàn)象，進(jìn)一步理解其中的規(guī)律。例如，在學(xué)習(xí)物理時(shí)，學(xué)生可以通過觀看視頻來觀察物體的運(yùn)動(dòng)軌跡、力的作用等現(xiàn)象。在學(xué)習(xí)生物時(shí)，他們可以觀察植物的生長(zhǎng)過程、動(dòng)物的行為等。在學(xué)習(xí)化學(xué)時(shí)，他們可以觀察化學(xué)反應(yīng)的過程、物質(zhì)的變化等。通過這種方式，學(xué)生可以更加直觀地理解科學(xué)的原理和規(guī)律，提高科學(xué)素養(yǎng)和科學(xué)思維能力。此外，視頻錄像或在線資源還可以為教師提供更多的教學(xué)資源，使教學(xué)更加生動(dòng)有趣。教師可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)需求選擇合適的視頻資源，讓學(xué)生在觀看中獲得知識(shí)的同時(shí)也能感受到科學(xué)的魅力。總之，這種方式可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，使他們更加主動(dòng)地參與到學(xué)習(xí)中來。

（五）設(shè)計(jì)虛擬實(shí)驗(yàn)，增設(shè)觀察視角

與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)相比，虛擬實(shí)驗(yàn)提供了更多的觀察細(xì)節(jié)和變化過程，使學(xué)生能夠更清晰地理解實(shí)驗(yàn)原理和現(xiàn)象。虛擬實(shí)驗(yàn)還允許學(xué)生進(jìn)行多次嘗試和調(diào)整，以便更好地理解實(shí)驗(yàn)結(jié)果，掌握實(shí)驗(yàn)技巧。通過虛擬實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以在安全的環(huán)境下進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)，無須擔(dān)心實(shí)驗(yàn)操作中的意外風(fēng)險(xiǎn)。虛擬實(shí)驗(yàn)還可以模擬一些難以觀察或控制的實(shí)驗(yàn)條件，例如，微觀實(shí)驗(yàn)或極端環(huán)境實(shí)驗(yàn)，從而使學(xué)生更深入地了解實(shí)驗(yàn)原理。虛擬實(shí)驗(yàn)還可以提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示和記錄，學(xué)生可以通過圖表和曲線更直觀地觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果的變化。同時(shí)，虛擬實(shí)驗(yàn)還可以提供實(shí)驗(yàn)設(shè)備和材料的詳細(xì)介紹和操作指導(dǎo)，幫助學(xué)生更好地理解實(shí)驗(yàn)步驟和操作要點(diǎn)。通過虛擬實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以在自己的節(jié)奏下進(jìn)行學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)，可以根據(jù)自己的理解和興趣進(jìn)行多次嘗試和調(diào)整。這樣可以培養(yǎng)學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察能力和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)思維和創(chuàng)新能力。

（六）設(shè)計(jì)探究項(xiàng)目，增加觀察機(jī)會(huì)

首先，可鼓勵(lì)學(xué)生參與實(shí)踐探究項(xiàng)目。如在改良校園土壤項(xiàng)目中，學(xué)生需要思考如何選取校園土壤樣品，如何設(shè)計(jì)方案檢測(cè)土壤成分，如何改良土壤等問題，在實(shí)驗(yàn)與交流分享中，不斷觀察思考，改進(jìn)方案。其次，也可讓學(xué)生設(shè)計(jì)并搭建自己的小型科學(xué)裝置或模型。如讓學(xué)生設(shè)計(jì)制作浮力秤，學(xué)生需思考浮力秤的原理是什么？如何確定零刻度線？如何確定量程（最大測(cè)量值）？如何標(biāo)刻度？如何提高浮力秤的精確度和量程？要想將設(shè)計(jì)變?yōu)楫a(chǎn)品，需要進(jìn)行哪些操作等。最后，還可指導(dǎo)學(xué)生制作簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)、天平、密度秤等。在這些過程中，學(xué)生所面臨的一系列挑戰(zhàn)和問題需要通過觀察和實(shí)驗(yàn)來解決。通過自主設(shè)計(jì)和搭建過程，學(xué)生將學(xué)會(huì)觀察和分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律和關(guān)聯(lián)，他們需要不斷調(diào)整實(shí)驗(yàn)參數(shù)，以達(dá)到預(yù)期的結(jié)果。這樣的實(shí)踐活動(dòng)可以幫助學(xué)生將理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際中，培養(yǎng)他們的觀察力和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。同時(shí)，可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力和想象力，他們可以根據(jù)自己的興趣和想法設(shè)計(jì)獨(dú)特的科學(xué)裝置或模型，從而提高他們的創(chuàng)造力和解決問題的能力。

（七）引導(dǎo)實(shí)地考察，豐富觀察情景

組織學(xué)生進(jìn)行實(shí)地考察是一種有效的教學(xué)方法，可以幫助學(xué)生通過親身觀察和體驗(yàn)提高對(duì)實(shí)際環(huán)境中科學(xué)現(xiàn)象的觀察能力。這種教學(xué)方法可以讓學(xué)生更加直觀地了解科學(xué)知識(shí)，并且激發(fā)學(xué)生的觀察興趣。

參觀科學(xué)博物館是一種常見的實(shí)地考察方式。在科學(xué)博物館中，學(xué)生可以看到各種科學(xué)實(shí)驗(yàn)、展品和模型，通過觀察這些展品，學(xué)生可以更加深入地了解科學(xué)原理和現(xiàn)象。例如，學(xué)生可以觀察靜電的實(shí)驗(yàn)，了解靜電的產(chǎn)生和作用；還可以觀察光的反射和折射的實(shí)驗(yàn)，了解光的傳播和變化規(guī)律。通過這些觀察和體驗(yàn)，學(xué)生可以更加直觀地理解抽象的科學(xué)概念，從而提高他們的科學(xué)觀察能力。

參觀實(shí)驗(yàn)室也是一種很好的實(shí)地考察方式。在實(shí)驗(yàn)室中，學(xué)生可以親自參與科學(xué)實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果。通過親身體驗(yàn)，學(xué)生可以更加深入地了解實(shí)驗(yàn)原理和方法，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)技能和科學(xué)思維。例如，學(xué)生可以參與化學(xué)實(shí)驗(yàn)，觀察化學(xué)反應(yīng)的過程和變化，還可以參與物理實(shí)驗(yàn)，觀察物理現(xiàn)象的產(chǎn)生和規(guī)律。通過這些實(shí)地考察，學(xué)生可以在實(shí)踐中掌握科學(xué)知識(shí)，提高自身的觀察能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

此外，組織學(xué)生進(jìn)行自然環(huán)境的實(shí)地考察也是一種很好的方式。在自然環(huán)境中，學(xué)生可以觀察到各種自然現(xiàn)象和生物群落，了解自然界的奧秘和規(guī)律。例如，學(xué)生可以觀察植物的生長(zhǎng)過程，了解植物的生命活動(dòng)和適應(yīng)環(huán)境的能力，還可以觀察動(dòng)物的行為和生態(tài)系統(tǒng)的運(yùn)作，了解動(dòng)物的生態(tài)習(xí)性和生態(tài)平衡的重要性。通過這些觀察和體驗(yàn)，學(xué)生可以更加深入地了解自然界的奧秘，進(jìn)而培養(yǎng)他們的科學(xué)興趣和觀察能力。

三、 結(jié)論

綜上所述，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力在初中科學(xué)教育中具有重要意義，它不僅能激發(fā)學(xué)生的興趣，幫助他們更深入地理解科學(xué)概念，還有助于發(fā)展他們的批判性思維和問題解決能力。因此，科學(xué)教育應(yīng)該重視學(xué)生觀察能力的培養(yǎng)，并提供充分的實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)，以促進(jìn)學(xué)生在科學(xué)領(lǐng)域的全面發(fā)展。在培養(yǎng)觀察能力的過程中，教育者可以采用多種策略。首先，科學(xué)實(shí)驗(yàn)應(yīng)該成為教育課程中的重要組成部分，需要為學(xué)生提供足夠的實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)。其次，教師應(yīng)該指導(dǎo)學(xué)生科學(xué)進(jìn)行觀察和數(shù)據(jù)記錄，鼓勵(lì)他們使用科學(xué)方法來分析和解釋觀察結(jié)果。此外，教師可以提供多樣化的實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)，這些體驗(yàn)應(yīng)涵蓋不同的科學(xué)領(lǐng)域和主題，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和好奇心。

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