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文档简介

本文格式为Word版,下载可任意编辑——观察开启科学概念建构之旅

张玉琴李煦

本文基于科学概念建构,论述定性与定量观测策略:多角度定性观测,激发学生科学探究兴趣;定量观测建立数据模型,帮助学生发现科学规律;定性观测与定量观测相结合,引导学生系统建构科学概念。

小学科学定性观测定量观测科学概念

GA

0450-9889(2021)37-0124-02

观测是一种有目的、有计划、对比持久的知覺过程,是知觉的高级形态。观测包含着人类积极的思维活动,是人类认识世界最重要、最基本的科学探究技能之一,一般分为定性观测与定量观测两种类型。定性观测是指对物质的性质、组成,如颜色、大小、外形、质地的软硬程度和光滑程度等进行细心观测后,再用语言对物质进行简要描述;定量观测是指对物质的成分及各物质的含量问题,用具体数据进行描述的行为。中国工程院韦钰院士说过:“人有好奇的天性,奇则察,细察而生疑,疑逐思,冥思而深究。〞由此可见,对科学的学习和研究应当建立在观测的基础上。在小学科学教学中,教师应当从观测和跟踪事物的量、质、周期性等变化开始,引导学生学习定性观测与和定量观测,让学生在观测中学习科学知识,建构科学概念,培养科学探究精神和创新能力。

一、多角度定性观测,激发科学探究兴趣

定性观测主要是对物体颜色、大小、外形、质地的软硬程度或光滑程度等方面进行观测,并用简单的语言来描述。在小学科学教学过程中,定性观测活动十分普遍,它是学生学习观测起点,也是基础。教师要擅长根据学生的年龄特点,运用不同的方法组织开展多角度的定性观测,以激发学生的探究兴趣,让学生更全面地了解物体的基本属性,顺利开启建构科学概念之旅。

例如,教学教科版小学科学一年级上册《观测一棵植物》这一课,教师应当考虑小学低段学生的认知水平与思维特点,多运用图片、视频等直观的形式,引导学生从多个角度观测植物,并能根据图片的提醒学习用简单的语言描述植物的基本特点。(如图1)

又如,在教学教科版小学科学三年级下册《动物的一生》时,为了让学生更好地了解动物各时期的外形和生活习性,笔者选择了一种生命周对比短且易于饲养与观测的动物——蚕,作为观测对象,除了指导学生如何养蚕,还设计多角度的观测记录表,指导学生详细记录蚕一生中各阶段的特点。(如表1)

英国哲学家、数理规律学家维特根斯坦说过:“天才,其实并不比任何正常人能够获得更多的光,但是他们有一个聚光的特别透镜,可以将光线聚焦至燃点。〞在小学科学教学过程中,教师培养学生多角度的观测能力,就是要帮助学生形成一个可以聚光的透镜,让这一聚光透镜点燃他们探究科学的热心和欲望。学生完成这些具有指引作用的图式和表格任务后,将所观测到的横向、纵向的信息串联、并联起来,就能发现事物的本质属性和内在规律,初步建构科学的概念。

二、定量观测建立数据模型,发现科学规律

定性观测一般要求对物质组成有所了解,只涉及到性质,只要求用简单的语言描述。而定量观测要求用具体的数据对物质组成进行描述,要求对事物的量、质和周期等方面的数据变化进行跟踪统计和分析,建立数据模型,并能用建立起来的数据模型分析事物的各项指标及其数值变化。《义务教育小学科学课程标准(2022年版)》中,关于“观测〞有明确的标准:“能否利用观测、测量或者其他手段获得有效可靠的数据资料;能否通过对数据资料的分析判断获得科学的结论。〞因此,教师在组织学生开展观测活动的过程中,要渗透定量观测的知识,设计表格记录观测数据,并利用数据制作统计图表,帮助学生认识、理解科学现象,发现内在的科学规律,发展学生科学思维模式。

例如,在教学教科版小学科学六年级上册《斜面》一课时,为了让学生理解斜面省力的科学原理,笔者设计了两个科学试验观测活动:(1)木板长度一致,不断增加垫板改变斜面的坡度;(2)木板的坡度一致,用长度不同的木板改变斜面的长度。笔者还针对活动专门设计了两个观测表,让学生详细记录观测数据,再比较分析数据得出结论。(如表2、表3)在这两个活动中,学生通过试验数据的比较分析,很快就发现斜面坡度一致时,斜面越长越省力;斜面长度一致时,斜面坡度高度越小越省力。通过定量观测建立科学的模型,可以较易解释盘山马路、高架桥引桥等生活实际应用的原理。

又如,在教学教科版小学科学六年级上册《外形与结构》一课时,为了指导学生建构外形与承重力关系的模型,笔者设计了两组不同外形材料的比较试验(用同样的A4纸折成不同的外形),让学生通过比较试验发现科学规律。(如表4、表5)在第一组试验中,学生通过定量观测发现边数越多承重力越强;比较其次组试验,学生发现了同样的边数,角越多承重力越强。

由此可见,科学探究活动中的定量观测,不仅可以让学生通过数据分析试验结果、建立数据模型,还可以帮助学生发现科学规律,加强科学概念,学习运用科学原理解释生活现象。

三、定性观测与定量观测相结合,系统建构科学概念

唯物辩证主义认为:世界上的事物都是质和量的统一,也就是说一切事物都具有一定的质和一定的量,质和量是相互联系、相互影响的。在对事物进行观测的过程中,假如只停留在定性分析,那么所得的结论往往不够全面、不够深刻;而参与定量观测和分析,用数据来描述事物,则能让科学概念更具系统性和规律性地浮现出来。因此,在小学科学教学过程中,教师要有意识地将定性观测与定量观测结合起来,帮助学生系统地建构科学概念。

例如,在教学教科版小学科学五年级下册《热是怎样传递的》一课时,为了让学生建立全面的热传递科学概念,笔者设计了一系列的试验活动:(1)用酒精灯加热金属条一端,发现金属条的另一端也烫手,说明热可以在固体中传递。(2)把一根金属条固定在铁架台上,每隔一段距离用同量的蜡把火柴固定在金属条上,在金属条的一端用酒精灯加热(可以变化酒精灯的位置进行屡屡试验和记录),观测并记录火柴掉落的时间和顺序。(如图2)通过屡屡试验记录,学生整理数据并绘制出热传递速度的折线图,建立数学模型,最终发现了热传递的的科学规律。

在定性观测的基础上,开展试验操作活动,有助于学生收集数据,并用收集到的数据进行定量分析,最终得出合理的科学解释,建构起全面的、系统的科学概念。

观测是人类科学认识世界的关键活动,也是学生获得科学知识的重要途径。在小学科学教学过程中,教师要擅长将定性观测和定量观测有机结合起来,引导学生进行深入、细致的观测研究活动,进而激发探究

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