小学科学观察实验教学设计方法探讨
徐阳
摘 要：观察实验是建立在学生主动探索的基础上，从观察体验中获得科学知识，掌握观察方法，培养科学思维和实践能力。小学科学观察实验的设计，要体现学科特征，契合学生认知，激发学习兴趣，创设观察实验空间，让学生从观察实验中掌握多种观察方法，建构科学世界观。
关键词：小学科学 观察实验 教学设计
教师在培养学生的科学探究能力时，要重视观察实验的设计和应用，通过观察实验来认识科学知识，增进学生对科学知识的深刻理解。观察实验具有多样性，在设计实验任务时，要契合学生的认知需要，把握观察实验的灵活性、趣味性、实践性，让学生从观察实验中探究自然规律，增长生活经验，从学习迁移中发展严谨的科学思维和学习态度。
一、把握科学认知规律，重视观察实验设计
观察实验是认识科学、培养学生科学素养的重要途径。在小学科学教学中，教师要遵循科学认知规律，充分开发和设计观察实验活动，让学生学习和掌握观察方法和技能。
（一）遵循科学认知规律，指导学生走近科学
在科学课程中，科学知识多以事实为依据。例如，在学习“身边的材料”时，因为材料有自然材料、人造材料之分。所以教师要指导学生观察周围的生活材料，去分辨哪些是自然材料，哪些是人造材料。显然，木头是自然材料，我们可以在自然界里找到不同的树木，这些树木都是自然生长而成的。写作业时所用的练习本，是由纸做成的，这些纸在自然界里没有，需要人工方式制造出来，所以是人造材料。由此，在认识科学道理时，教师要遵循学生的认知规律，逐步展开观察实验。
（二）强调观察实验活动，发展学生科学思维
观察实验活动能够引领学生从生活体验中去发现科学的存在。科学本身就是建立在事实基础上，科学思维也是从科学探究实验中获得的。通过观察实验，学生有机会去认识科学，去验证科学道理。同样，学生可以利用科学理论指导观察实验活动，获得更深刻的科学认知。在小学阶段，学生好奇心强，求知欲高，对世界充满了探究兴趣。在科学教学中，教师要重视观察实验，充分发挥观察实验的优势，开阔学生动手、动脑的視野。比如，对于木头、金属、塑料三种材料硬度的探究，在实验任务中，我们分别让学生用木条、金属条、塑料条去划纸，观察实验现象。在实验中，学生以相同的力量来划纸，木头、金属、塑料都能将纸划破，说明木头、金属、塑料的硬度比纸大，这是从实验中观察到的。同样，木头、金属、塑料三种材料硬度相比，又有何现象？用一把小刀分别以同样的力量划木头、金属和塑料，三种材料所受到的损伤有何差别？从实验中发现，金属受损程度最小，塑料受损程度最大，木头受损程度居中，说明三种材料的硬度不同，且金属硬度大于木头，木头硬度又大于塑料。
（三）重视观察仪器工具的使用，激活学生感知意识
在科学课程观察实验设计中，一方面，通过观察活动，让学生去发现科学规律;另一方面，借助于观察实验，让学生去验证科学理论。但无论何种观察实验，教师都要重视学生感觉的开发。比如，眼睛、耳朵、鼻子、手等参与到观察实验中，可以形成对科学事实的最全面的认知。同样，在观察实验中，还要重视测量工具、观察仪器等设备的应用，辅助学生去获得更有效的感知。对于微小的事物，可以利用放大镜来观察，还可以应用显微镜深入内部组织中去观察。比如，为了认识“种子的内部结构”，我们组织学生分别将蚕豆、花生、黄豆等种子，放入水里浸泡一段时间。取出这些被水浸大的种子，小心用小刀将之切开，利用放大镜来观察其胚芽、胚根等部位，帮助学生内化科学知识。对于温度的感知，可以利用温度计来进行准确的计量;利用电流表可以对电流的大小进行测量。
二、注重观察实验方法选择，揭示科学理论
为了在观察实验中指导学生认识科学理论，教师要结合科学内容，选择不同的观察实验方法，帮助学生能够从客观事实中，找出与科学结论相关联的科学理论。
（一）运用求同法，观察实验的共同特征
在小学科学观察实验设计中，对求同法的运用，旨在从实验观察中找出具有同一类特征的事实。在不同的环境中，一些事物具有同样的现象或特征。小学科学课程中有很多具体概念，这些概念往往是对事物某一特征的描述。为了让学生深刻领会这些概念的内涵，可以在观察实验中让学生去发现哪些事物具有同一类特征。例如，在学习“热辐射”概念时，由于该术语相对抽象，学生在理解时有认知障碍。为此，教师可以创设不同的实例情境，让学生展开观察与思考，去体会“热辐射”的科学意义。教师可以点燃一支蜡烛，用手“团”起来慢慢靠近燃烧的蜡烛，去感受火苗周围的热度。教师也可以引入小火炉，让学生围坐在小火炉旁，去感受小火炉带给学生的温暖。打开白炽灯，去感知白炽灯周围的热度。在晴朗的天气，来到室外晒太阳，感受太阳的热度。在上述教学情境中，教师请学生思考：在观察体验中，我们是否都能感受到“热”？当我们调整与热源的距离时，所感到的“热”度有何变化？从而让学生通过对热源的观察和体验，从科学事实中去归纳共同的特征。
（二）运用求异法，观察实验的差异性
对科学知识的探究，在观察实验方法上，还可以应用求异法。求异法就是通过对实验现象的观察，去发现事物不同的地方。通常在科学事实中，一种现象的存在，必然对应相应的因素，当这个因素不存在时，现象也会消失。在观察实验过程中，当某些因素发生变化时，可能导致实验现象的差异性。在求异法中，观察实验的设计，重点要放在不同情境下具有明显差异性的观察实例上。比如，在学习“空气具有压力”这个概念时，由于在生活中，我们似乎感受不到空气的存在，因此对空气具有压力这一现象也感到疑惑。我们生活的空间充满了空气，为了让学生能够感受到空气的压力，我们可以通过“有空气”和“无空气”两种情境，让学生从中去感知空气的压力变化。教材中有著名的“马德堡半球”实验，教师可以结合学生的生活，引入常见的、易于设计的观察实验活动。例如，利用可以封口的针管进行实验，让学生去感知“不封口”时推柄推进与拔出的特点和“封口”时推柄推进与拔出的特点。在实验中，当针管未封口时，学生可以很轻松地将推柄推进、拔出。但在封口后，学生明显感受到，推柄的推进、拔出都非常困难。由此，从针管中“有空气”与“无空气”两种情况进行对比观察，得到“空气具有压力”的科学事实。
（三）运用共变法，揭示观察实验规律性变化
在实验环境中，当某一因素变化时，与之对应的现象也发生变化，从而得出这些因素就是引起现象变化的主因。在小学科学中，一些概念之间存在一定的关系规则，这些规则体现了科学定律、科学定理。共变法的运用，就是借助于观察实验，从中归纳出某种规律性的结论。这一结论，体现了某一因素变化，其实验现象也随之变化。例如，在认识“浮力”时，对于“重物浸入水中所受浮力的变化规律”探讨，很多学生认为“浸入深度越深，其所受浮力会越大”。为此，教师设计观察实验，将水槽、水、重物、弹簧秤等材料准备到位，组织学生自主实验，尝试将重物浸入水中，观察悬挂重物的弹簧秤示数有何变化。根据浸入深度，做好实验现象的观察和实验数据的记录。从“浮力”概念分析入手，重物浸入水里，其排开水的体积有何变化？而弹簧秤示数，反映了所受浮力的大小。在观察中，重物慢慢浸入水中，随着浸入水中的体积增大，弹簧秤示数也慢慢增大;当重物完全浸入水中后，弹簧秤示数不再变化，说明此刻的浮力也不再变化。由此，可以得到浮力与重物浸入水中的体积关系。
参考文献：
[1]关欣.小学科学教学中观察实验设计的相关探讨[J].天天爱科学（教学研究），2021（6）：67-68.
[2]屠国平.科学课教学观察实验设计的依据和方法[J].小学科学（教师版），2020（10）：54.
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