定量观察的典范样本
——浅析浙江省嘉兴市实验小学张晓萍执教科学课《运动与呼吸》的课堂教学智慧
肥城市河西小学白云山校区 范明刚
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在美国，《国家科学课程标准》尤其强调科学教学中培养学生证据意识的重要性，而证据的获取需要用到定量观察。我国的《科学（3-6年级）课程标准》在课程目标中也指出，通过科学课的学习，逐渐养成科学的行为习惯和生活习惯，了解科学探究的过程和方法，逐步学会科学地看问题、想问题，形成大胆想象、尊重证据敢于创新的科学态度。科学课强调对事物不仅有在质上的认识，更要从量上的分析得出结论。定量分析会使学生的头脑更精确化、更科学化，只有能用数据来描述事物时，才算达到了对事物性质的真正了解。随着新课程改革的不断深入，教师应引领学生学会定量观察来获取和选择有用的数据，来证明自己的观点，自觉运用数据来进行解释相关的问题或现象。
定量观察作为近年来研究比较热的一个科学课堂教学改革的走向，引起了广大一线教师的热切关注。在借助网络观摩了浙江省嘉兴市实验小学张晓萍执教的《运动与呼吸》一课之后，我终于掀开了定量观察那神秘的面纱，得以管窥到定量观察的一些显性化的特征和实施的有效策略。《运动与呼吸》一课主要研究的就是人呼吸的科学知识和运动与呼吸的关系，进而指导学生认识到体育锻炼可以帮助我们增大肺活量，这一课属于生命科学领域里的身体保健方面的内容。在本课的教学中，需要教师指导学生学会定量观察个体的肺活量，并通过数据的对比分析得出与肺活量大小有关的因素。我认为，张老师执教的这一课堪称为定量观察的典型样本。下文将从五个方面浅析张老师在执教本课中有效实施定量观察的教学智慧。
一、定量观察须源于生活且回归于生活，不可缘木求鱼。
《运动与呼吸》一课定量观察的重点就是要用简便易行的方法来获取个体的肺活量数值，而了解这个数值并与其他同学进行比较，就能找到提高肺活量的关键因素——那就是运动。这样的研究问题是学生不太经意研究的，而且学生在平时的生活中也很少进行过系统的研究，认为呼吸是平常小事而已，同时，这一问题来源于生活，解决问题的过程就是为生活服务的过程，正是遵循了“科学学习就是为了提高我们的生活质量”“科学学习的过程就是应用科学于生活的过程”的基本理念。
从整个执教过程来看，张老师通过轻松愉悦的谈话，巧妙地引领学生关注自我的呼吸现象，在寻找呼吸感受的过程中引出肺活量的概念，在定量观察之后，张老师在解决了肺活量大小与运动有关的问题之后，安排学生交流自己的运动经验，并安排学生回家后给家人测肺活量，这样的设计与研究起始阶段形成了一个完美的对应，使学生的科学学习很自然地延伸到课下生活之中。由此，我意识到，无论定量观察什么，科学学习都不可脱离生活，都不能为研究而研究，必须从生活中的科学现象为切入点，研究成果能指导学生改善学科学、用科学的质量。
二、定量观察须体现观察数据从模糊化到精确化的推进过程
定量观察的过程并非是一次成功的，需要有个思维互动的过程，更需要体现观察数据从模糊化到精确化的推进过程。因为，学生的科学体验是不可替代的，学生必须要亲身经历探究的整个过程。就本课教学而言，张老师先是让学生深吸一口气，感受这口气有多大？此时，学生的判断与认识都是模糊化的。而后，张老师出示保鲜袋，讲解使用方法，一步步地教会学生使用保鲜袋等材料测出准确的肺活量数值。也许，有些观课的老师会感到张老师的做法比较费劲，直接交给学生使用保鲜袋测肺活量不是更省事。其实，正是这个细节告诉我们，科学探究的过程并不是一蹴而就的，科学教师必须要引领学生思考方法变革的来龙去脉，进而在感受逐步精确化的推进过程中形成求真意识和实证意识。也就是说，学生可以以模糊量化为起点，并依据生活需要的逐步提高而变革方法，直到达成获取精确化数据的目标。
三、定量观察须用简便易行的方法或工具达成研究目的
定量观察并不神秘，科学老师根据教学内容的需要，完全可以采用简便易行的方法或是工具达成研究目的。就本课而言，张老师先是用模拟呼吸器来演示了肺在横隔膜的上下运动过程中发生鼓胀与收缩，让学生直观感受了这种不易觉察的变化；再就是用保鲜袋做的肺活量测量袋来演示与分组测量肺活量，取得了令人满意的教学效果，学生在亲身测量的过程中获取了体验，增长了见识，加深了对肺活量的认识，为后面得出数据后的分析做好了铺垫。这里需要特别关注的是，张老师所提供的肺活量测量袋结构性很强，保鲜袋价格低廉，寻找方便，制作刻度并不困难，操作与使用步骤简洁明了，用时较少且效果明显，能显性化地体现出人呼出气体的体积。这样的方法就节约了教学中动手操作的时间，留给学生更多的时间进行科学思辨。再就是，张老师在演示肺活量测量袋的使用过程中，故意暴露问题，让学生争辩，使学生在交流中明确使用方法，师生一起改进袋子，并针对实验目的提出明确的指向：不比谁的肺活量大，关键是看谁测量的数据准确。这种要求对实验的调控起到了非常积极的作用。
这里，我想到了在苏教版五年级上册的科学教材《肺和呼吸》一课中，关于肺活量的测量，教材呈现了测量吹大的气球的周长和测量饮料瓶中排水的体积法，这两种方法都不如张老师的肺活量测量袋的实验效果好。因为测气球周长得出的数据不精确，只是得到一个模糊数据；而测量饮料瓶中排水的体积比较精确，但是需要两人配合来做，材料稍嫌复杂，材料所占体积与空间也较大。
采用简便易行的方法或是工具毕竟是一种理想状态，当现实的实验条件无法满足定量观察的需要的时候，就需要我们科学教师自制教具来实现教学目标。记得我在2011年12月执教《水变热了》一课时，为了更好地研究水变热过程中不同水位的水温变化规律及停止加热后不同水位的水温变化规律，我自制了装用三根并行的温度计的《水温测量器》，使用起来，在短短15分钟内，指导各组学生先后测量了28个数据，其数据测量频率非常之高，教学效果非常不错。说起来，设计的水温测量器起到了非常重要的作用。
四、定量观察须在尊重学生知识经验的基础上定位观察点
定量观察既是科学研究的需要，更是学生观察实践的需要。在定量观察的过程中，我们科学教师应注意在尊重学生知识经验的基础上定位观察点。所谓的观察点，就是我们定量观察的观察侧重点，这个侧重点可以是观察的部位或是位置，可以是观察的顺序，可以使观察的用时分配。这些都需要学生带着已有的知识经验来参与。张老师在本课教学中，就很重视学生以后的知识经验，比如，张老师在与学生交流气体到了人体的哪些地方时，循循善诱，引发学生的思考，揭示出气管、肺、鼻腔、咽喉、支气管等呼吸器官。如果是没有这样的交流，学生就会对人体的呼吸器官产生模糊认识，这就会导致学生的思维意识流动不起来，无法成功建构起本节课所承载的知识点和能力训练点，也就无法成功定位本课的观察点。
那么如何定位观察点呢？我觉得张老师的教学中用五个观察点对这个问题作出了完美的回答。第一个观察点就是空气进入人体后的流动路线，引出各个呼吸器官的名称与作用；第二个观察点是观察呼吸时的感觉，学生手抚胸部的过程就感受到横隔肌的运动；第三个观察点是观察肺活量测量袋的使用，掌握基本的操作要领；第四个观察点是观察并测量自己的肺活量，在直接体验中提取精确数据信息；第五个观察点是观察全班男女生肺活量数据统计表及课件中呈现的四年级校队运动员的肺活量测量统计数据等。这五个观察点环环相扣，层层递进，同时一步步充实与完善学生知识经验的有机建构，可以说是一气呵成，形成了一个观察点的链条，非常有利于知识的迁移与整合。
五、定量观察须借助课件弥补研究条件的不足
定量观察不是单纯的实验探究，而是一种综合性、多元化的科学探究过程。实验未必能解决所有的问题。因此，必要的情况下，科学教师可以借助课件来弥补研究条件的不足。比如，张老师在解说人体的呼吸器官的时候，利用动画来演示气体进出人体的路线，解决了学生对于氧气与二氧化碳交换的困惑。再如，在讲解肺活量测量袋的使用环节中，为了帮助学生理清使用步骤，张老师用简洁的文字呈现在课件上，使学生能规范地按照“插管——深吸气——拔管捏口——卷袋——读数——整理材料”的顺序开展测量活动，保证了学生忙而不乱。最后，张老师突破课堂测量时间紧张的困难，用课件呈现了学校四年级校队运动员的肺活量测量统计数据和刘翔、贝克汉姆、朴泰桓、菲尔普斯的肺活量数据，他们都不是本班的学生，其肺活量测量数据的呈现，丰富了学生的研究资源，同时也给本课教学一个很大的开放性，使学生得以在一个广阔的空间里研究科学，探寻其中蕴含的普遍规律。这样的设计不仅仅是弥补了研究条件的不足，更值得我们关注的是，课件提供内容是优质的课程资源。
以上五点是我在观摩本课过程中的点滴感悟，对于定量观察的认识还比较肤浅，还需要在教学实践中反复揣摩与专业引领。我深深地期待能尽快参透定量观察的真谛，用以指导自己的科学课堂教学。不当观点，请读到此文的老师多加批评指导。
