本文格式為Word版，下載可任意編輯——觀察開啟科學(xué)概念建構(gòu)之旅

張玉琴李煦

本文基于科學(xué)概念建構(gòu)，論述定性與定量觀測策略：多角度定性觀測，激發(fā)學(xué)生科學(xué)探究興趣;定量觀測建立數(shù)據(jù)模型，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)科學(xué)規(guī)律;定性觀測與定量觀測相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生系統(tǒng)建構(gòu)科學(xué)概念。

小學(xué)科學(xué)定性觀測定量觀測科學(xué)概念

GA

0450-9889（2021）37-0124-02

觀測是一種有目的、有計劃、對比持久的知覺過程，是知覺的高級形態(tài)。觀測包含著人類積極的思維活動，是人類認(rèn)識世界最重要、最基本的科學(xué)探究技能之一，一般分為定性觀測與定量觀測兩種類型。定性觀測是指對物質(zhì)的性質(zhì)、組成，如顏色、大小、外形、質(zhì)地的軟硬程度和光滑程度等進(jìn)行細(xì)心觀測后，再用語言對物質(zhì)進(jìn)行簡要描述;定量觀測是指對物質(zhì)的成分及各物質(zhì)的含量問題，用具體數(shù)據(jù)進(jìn)行描述的行為。中國工程院韋鈺院士說過：“人有好奇的天性，奇則察，細(xì)察而生疑，疑逐思，冥思而深究。〞由此可見，對科學(xué)的學(xué)習(xí)和研究應(yīng)當(dāng)建立在觀測的基礎(chǔ)上。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，教師應(yīng)當(dāng)從觀測和跟蹤事物的量、質(zhì)、周期性等變化開始，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)定性觀測與和定量觀測，讓學(xué)生在觀測中學(xué)習(xí)科學(xué)知識，建構(gòu)科學(xué)概念，培養(yǎng)科學(xué)探究精神和創(chuàng)新能力。

一、多角度定性觀測，激發(fā)科學(xué)探究興趣

定性觀測主要是對物體顏色、大小、外形、質(zhì)地的軟硬程度或光滑程度等方面進(jìn)行觀測，并用簡單的語言來描述。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)過程中，定性觀測活動十分普遍，它是學(xué)生學(xué)習(xí)觀測起點，也是基礎(chǔ)。教師要擅長根據(jù)學(xué)生的年齡特點，運用不同的方法組織開展多角度的定性觀測，以激發(fā)學(xué)生的探究興趣，讓學(xué)生更全面地了解物體的基本屬性，順利開啟建構(gòu)科學(xué)概念之旅。

例如，教學(xué)教科版小學(xué)科學(xué)一年級上冊《觀測一棵植物》這一課，教師應(yīng)當(dāng)考慮小學(xué)低段學(xué)生的認(rèn)知水平與思維特點，多運用圖片、視頻等直觀的形式，引導(dǎo)學(xué)生從多個角度觀測植物，并能根據(jù)圖片的提醒學(xué)習(xí)用簡單的語言描述植物的基本特點。（如圖1）

又如，在教學(xué)教科版小學(xué)科學(xué)三年級下冊《動物的一生》時，為了讓學(xué)生更好地了解動物各時期的外形和生活習(xí)性，筆者選擇了一種生命周對比短且易于飼養(yǎng)與觀測的動物——蠶，作為觀測對象，除了指導(dǎo)學(xué)生如何養(yǎng)蠶，還設(shè)計多角度的觀測記錄表，指導(dǎo)學(xué)生詳細(xì)記錄蠶一生中各階段的特點。（如表1）

英國哲學(xué)家、數(shù)理規(guī)律學(xué)家維特根斯坦說過：“天才，其實并不比任何正常人能夠獲得更多的光，但是他們有一個聚光的特別透鏡，可以將光線聚焦至燃點。〞在小學(xué)科學(xué)教學(xué)過程中，教師培養(yǎng)學(xué)生多角度的觀測能力，就是要幫助學(xué)生形成一個可以聚光的透鏡，讓這一聚光透鏡點燃他們探究科學(xué)的熱心和欲望。學(xué)生完成這些具有指引作用的圖式和表格任務(wù)后，將所觀測到的橫向、縱向的信息串聯(lián)、并聯(lián)起來，就能發(fā)現(xiàn)事物的本質(zhì)屬性和內(nèi)在規(guī)律，初步建構(gòu)科學(xué)的概念。

二、定量觀測建立數(shù)據(jù)模型，發(fā)現(xiàn)科學(xué)規(guī)律

定性觀測一般要求對物質(zhì)組成有所了解，只涉及到性質(zhì)，只要求用簡單的語言描述。而定量觀測要求用具體的數(shù)據(jù)對物質(zhì)組成進(jìn)行描述，要求對事物的量、質(zhì)和周期等方面的數(shù)據(jù)變化進(jìn)行跟蹤統(tǒng)計和分析，建立數(shù)據(jù)模型，并能用建立起來的數(shù)據(jù)模型分析事物的各項指標(biāo)及其數(shù)值變化。《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》中，關(guān)于“觀測〞有明確的標(biāo)準(zhǔn)：“能否利用觀測、測量或者其他手段獲得有效可靠的數(shù)據(jù)資料;能否通過對數(shù)據(jù)資料的分析判斷獲得科學(xué)的結(jié)論。〞因此，教師在組織學(xué)生開展觀測活動的過程中，要滲透定量觀測的知識，設(shè)計表格記錄觀測數(shù)據(jù)，并利用數(shù)據(jù)制作統(tǒng)計圖表，幫助學(xué)生認(rèn)識、理解科學(xué)現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)內(nèi)在的科學(xué)規(guī)律，發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維模式。

例如，在教學(xué)教科版小學(xué)科學(xué)六年級上冊《斜面》一課時，為了讓學(xué)生理解斜面省力的科學(xué)原理，筆者設(shè)計了兩個科學(xué)試驗觀測活動：（1）木板長度一致，不斷增加墊板改變斜面的坡度;（2）木板的坡度一致，用長度不同的木板改變斜面的長度。筆者還針對活動專門設(shè)計了兩個觀測表，讓學(xué)生詳細(xì)記錄觀測數(shù)據(jù)，再比較分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論。（如表2、表3）在這兩個活動中，學(xué)生通過試驗數(shù)據(jù)的比較分析，很快就發(fā)現(xiàn)斜面坡度一致時，斜面越長越省力;斜面長度一致時，斜面坡度高度越小越省力。通過定量觀測建立科學(xué)的模型，可以較易解釋盤山馬路、高架橋引橋等生活實際應(yīng)用的原理。

又如，在教學(xué)教科版小學(xué)科學(xué)六年級上冊《外形與結(jié)構(gòu)》一課時，為了指導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)外形與承重力關(guān)系的模型，筆者設(shè)計了兩組不同外形材料的比較試驗（用同樣的A4紙折成不同的外形），讓學(xué)生通過比較試驗發(fā)現(xiàn)科學(xué)規(guī)律。（如表4、表5）在第一組試驗中，學(xué)生通過定量觀測發(fā)現(xiàn)邊數(shù)越多承重力越強(qiáng);比較其次組試驗，學(xué)生發(fā)現(xiàn)了同樣的邊數(shù)，角越多承重力越強(qiáng)。

由此可見，科學(xué)探究活動中的定量觀測，不僅可以讓學(xué)生通過數(shù)據(jù)分析試驗結(jié)果、建立數(shù)據(jù)模型，還可以幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)科學(xué)規(guī)律，加強(qiáng)科學(xué)概念，學(xué)習(xí)運用科學(xué)原理解釋生活現(xiàn)象。

三、定性觀測與定量觀測相結(jié)合，系統(tǒng)建構(gòu)科學(xué)概念

唯物辯證主義認(rèn)為：世界上的事物都是質(zhì)和量的統(tǒng)一，也就是說一切事物都具有一定的質(zhì)和一定的量，質(zhì)和量是相互聯(lián)系、相互影響的。在對事物進(jìn)行觀測的過程中，假如只停留在定性分析，那么所得的結(jié)論往往不夠全面、不夠深刻;而參與定量觀測和分析，用數(shù)據(jù)來描述事物，則能讓科學(xué)概念更具系統(tǒng)性和規(guī)律性地浮現(xiàn)出來。因此，在小學(xué)科學(xué)教學(xué)過程中，教師要有意識地將定性觀測與定量觀測結(jié)合起來，幫助學(xué)生系統(tǒng)地建構(gòu)科學(xué)概念。

例如，在教學(xué)教科版小學(xué)科學(xué)五年級下冊《熱是怎樣傳遞的》一課時，為了讓學(xué)生建立全面的熱傳遞科學(xué)概念，筆者設(shè)計了一系列的試驗活動：（1）用酒精燈加熱金屬條一端，發(fā)現(xiàn)金屬條的另一端也燙手，說明熱可以在固體中傳遞。（2）把一根金屬條固定在鐵架臺上，每隔一段距離用同量的蠟把火柴固定在金屬條上，在金屬條的一端用酒精燈加熱（可以變化酒精燈的位置進(jìn)行屢屢試驗和記錄），觀測并記錄火柴掉落的時間和順序。（如圖2）通過屢屢試驗記錄，學(xué)生整理數(shù)據(jù)并繪制出熱傳遞速度的折線圖，建立數(shù)學(xué)模型，最終發(fā)現(xiàn)了熱傳遞的的科學(xué)規(guī)律。

在定性觀測的基礎(chǔ)上，開展試驗操作活動，有助于學(xué)生收集數(shù)據(jù)，并用收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行定量分析，最終得出合理的科學(xué)解釋，建構(gòu)起全面的、系統(tǒng)的科學(xué)概念。

觀測是人類科學(xué)認(rèn)識世界的關(guān)鍵活動，也是學(xué)生獲得科學(xué)知識的重要途徑。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)過程中，教師要擅長將定性觀測和定量觀測有機(jī)結(jié)合起來，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深入、細(xì)致的觀測研究活動，進(jìn)而激發(fā)探究