[分享]如何培养小学生的科学观察能力
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如何培养小学生的科学观察能力梁永增 ( 北京市房山区教师进修学校)
这门课程共包括三大部分。第一部分是讲座部分,讲座主要想为大家介绍如何培养小学生的科学观察能力;第二部分是研讨部分,研讨的核心是在培养学生的科学观察能力的过程中应注意些什么;第三部分是为大家布置的作业,作业的内容为:每位学员编制一份小学科学观察教学的教学设计。
通过“如何培养小学生的观察能力”的学习,期望大家进一步明确什么是能力、什么是观察;了解观察的方法和观察的分类;理解培养学生观察能力的意义及一些基本方法;能够编制以观察为主的科学课的教学设计,并以此进行课堂实践。
下面,我就 “如何培养小学生的科学观察能力”与大家交流。
我在这一讲中重点讲解如下内容:
一、什么是能力。
二、什么观察。
三、观察方法。
四、如何培养学生观察能力。
一、什么是能力
能力,就是指顺利完成某一活动所必需的主观条件。 能力是直接影响活动效率,并使活动顺利完成的个性心理特征。如何理解能力呢?
(一)能力总是和人所完成一定的活动联系在一起的。离开了具体活动既不能表现人的能力,也不能发展人的能力。比如说演讲比赛,某人演讲口如悬河,滔滔不绝,很打动听众,我们说此人口头表达能力强,我们作此判断是基于他进行了演讲,并在演讲活动中表现出较强的口头表达能力,否则,得不出这样的判断,同时经过演讲活动,还会促进演讲者的口头表达能力的进一步提高。
(二)不能认为凡是与活动有关的,并在活动中表现出来的所有心理特征都是能力。只有那些完成活动所必需的直接影响活动效率的,并能使活动能顺利进行的心理特征,才是能力。还是刚才的例子,有的演讲者在演讲时有许多肢体动作,这些肢体动作,是在演讲中表现出来的,但与口头表达能力强无关,不能说他肢体动作能吸引听众,他的口头表达能力强。
关于能力,李亦菲博士在他的讲座中进行了大量的讲述,我就不多谈了。
二、什么是观察
(一)观察的意义
在讲什么是观察之前,我先引用两位名人的话,说一说 观察的重要意义。世界著名的生理学家巴浦洛夫,在他的研究院门口的石碑上刻下了 “ 观察、观察、再观察 ” 的名句,以此来强调观察对于研究工作的重要性。达尔文也曾经说过:“我没有突出的理解力,也没有过人的机智,只是在觉察那些稍纵即逝的事物并对他们进行精细观察的能力上,我可能是中上之人。”可见,观察力是十分重要的。
(二)什么是观察
既然观察如此重要,那什么是观察呢?观察是一种有目的、有计划、比较持久的知觉活动。
(三)观察的特点:
第一个特点,观察是一种感性的认识活动。感觉使人们保持和外部世界的直接联系,使人们获得了关于外部世界的经验认识。观察就是通过人的感官而进行的直接认识外界的活动。它记录和报导事实,为自然科学的研究提供经验事实材科。观察具有感性认识活动的长处和短处。
第二个特点,观察具有目的性和计划性。观察并不是一种凭借人的感官而在自然界中进行盲目搜索的活动。观察作为自然科学研究所运用的一种基本方法,它总是要被自然科学研究中要解决的任务所制约。人们正是根据所要解决的科学研究任务,确定了观察的对象、观察的角度、观察的步骤等等。这一特点,使观察区别于一般的感性认识活动。
(四)观察的局限性
在刚开始从事观察活动时,人们是凭借自身的感觉器官直接进行的。人的感觉器官直接作用于观察对象,获取关于观察对象的各种信息。在观察者和观察对象之间,不存在任何中介物,它们保持着直接的联系。但是,人的感官的感知能力使观察受到生理上的局限,观察的局限性表现为:首先,人的感官使观察的范围受到局限;其次,人的感官也使观察的精确性受到局限;此外,人的感官还使观察的速度受到局限。为了克服感觉器官的局限性,科学观察可以直接用肉眼,也可以借助放大镜、显微镜等仪器,或利用照相机、录音机、摄像机等工具,有时还需要测量。
(五)观察的分类
观察分为自然观察和科学实验两大类。
自然观察是指人们对自然界的现象不作任何变革而进行的一种观察。自然观察的特点在于,它是在自然发生的条件下考察对象。人们进行自然观察活动时,对观察的对象不加以人工的变革,而只是对它在自然状态下所呈现的情况进行观察。这一特点,使自然观察区别于科学实验。
在自然观察的范围内使用的仪器,受到自然观察的特点的限制。这就是,无论采用何种仪器,观察者都不能改变观察对象的自然状态。这样,客体的许多属性就无法显示在这些仪器上,因而也就不能为人们所认识。这说明,自然观察,包括使用仪器的自然观察,已不能适应人们日益深刻的认识括动的需要。人们要通过采用一些能够人工地变革和控制观察对象的仪器和工具,使仪器工具和观察对象之间的相互作用更强烈、更明显。这样,观察对象就有更多的属性可以显示在仪器工具上,人们就可以通过这些仪器工具而获得关于观察对象的更多的认识。但是,这样一来,自然观察就越出了自己的界限,而转化为另一种形式的观察 —— 科学实验。自然观察的对象也就转化为实验的对象。
科学实验就是人们根据科学研究的任务,利用专门的仪器对被研究对象进行积极的干预,人工地变革和控制被研究对象,以便在最有利的条件下对它们进行观察。科学实验和自然观察的显著区别就在于,在科学实验中人们要变革和控制被研究对象,而在自然观察中,则不是这样。因而,科学实验就是比自然观察有更强有力的认识手段。科学实验可以把各种偶然的、次要因素加以排除,使被观察对象的本来面目暴露得更加清楚;科学实验可以重复进行,多次再现被研究的对象,以便对其反复进行观察;科学实验可以有各种变换和组合,以便于分别考察被研究对象各方面的特性。在科学实验中,人们的主观能动性得到了更加充分地发挥。
三、观察方法
(一)什么是观察法
观察法是指研究者按照一定的计划,为实现一定的研究目标,对研究对象进行系统、全面地观察,从中收集各种现象资料,并进行分析研究的方法。它是一个既包括信息的输入,又包括对原始信息进行初步处理、识别的一个主动认知过程。这种方法首先在物理学、化学、天文学等自然科学领域广泛应用,但随着科学交叉的日益频繁,目前在心理学、经济学、社会学等领域也成为一种基本的学术研究方法。
(二)观察法分类
根据观察过程中观察主体和观察客体之间是否存在仪器中介,可以把观察分为直接观察和间接观察两种类型。
1. 直接观察是指人们主要通过感觉器官来对研究对象进行直接地观察而获得相关信息的过程。比如用肉眼观察天体的位置和分布,中医诊断时所用的“望、闻、问、切”都属于直接观察。它的优点是直接、生动、简单、经济,并且可以随时随地进行,避免其他中间环节引起的差错。它的不足也很明显:首先,观察的范围受到限制;其次,观察的精确性受到局限;再次,人的感觉器官常常会产生错觉,如对比错觉、光渗错觉、位移错觉、高低错觉、干扰错觉等,都会让人对研究对象产生一定的偏离。
2. 间接观察是指人们借助仪器设备来对研究对象进行观察,间接地获得关于研究对象的相关信息,它使观察的范围在深度和广度上都发生了质的变化。首先,它放大了人们对研究对象的感知范围,把人们无法直接感知的信息通过仪器设备转化为可以理解的信息。如通过显微镜、望远镜,研究者可以观察小到单个分子、原子的形象,远到 1 亿光年以外的天体。其次,仪器设备可以帮助人们获得研究对象的定量信息,使观察更加客观、精确。如中医临床上脉象仪、舌象仪的应用,就克服了医生在观察中感官和主观因素的干扰。
但是,这种方法也具有一定的局限:其一,仪器设备的制作受到当时科学技术和工艺水平的限制,其功能只是比人的感官的某些方面有所改进,但不可能完美无缺。其二,仪器设备的制作和使用需要大量的投入,其成本很高。其三,仪器设备的使用需要一定的知识和技术水平支撑,不是所有的人都可以使用的。其四,仪器设备由于种种原因,在使用过程中会有误差存在,这样会降低观察结果的精确性。
(三)观察法的使用规则
我们知道,做事要有规则,观察法的使用也有规则。其规则: 1 、应制定观察计划,尽量形成文字计划; 2 、应持客观公正的立场; 3 、应看到事物的各个方面; 4 、应认真细致,不能浅尝辄止; 5 、应随时记录,尽量详细。
以上我讲解的关键词是能力、观察、观察法;下面的关键词将转为培养,如何培养小学生的科学观察能力呢?
四、如何培养小学生的科学观察能力
要培养学生的科学观察能力,我想应有这样的共识:观察能力和其他能力一样,必须在训练中培养,在实践中提高。
关于培养学生的观察能力的实践载体,因为我们是科学课,那一定是我们的科学教学,我们所用的科学教材。这些我就不展开讲。
培养学生的观察能力重点训练什么,我想除了按照科学课程标准、教材内容训练外,应重点关注如何让学生的观察更 有目的性、 更 有计划、 更 持久。下面我将以案例的形式与大家交流培养学生观察能力应重点训练的三个方面。
(一)科学教学中观察目的性的训练
1 、科学课中观察的目的。
科学教学中观察目的性的训练是核心。 在科学课中,观察的目的主要有两个:其一是通过观察发现探究的问题;其二是通过观察解决问题。就是我们经常讲的“从观察中来,到观察中去”。
2 、如何训练学生通过观察发现探究的问题。
我用具体的例子说明这个问题。在以往我听过的教学中,“电磁铁的磁力大小与哪些因素有关”这个问题都是由教师提出,学生进行猜想,然后进行观察实验,最终探究出电磁铁的磁力大小与串联电池的节数、线圈的匝数等因素有关。当然,这样教学也能产生很好的教学效果,而且教学时间会相对宽裕。但是从培养学生观察能力的角度,特别是发现探究问题的角度考虑,就有了明显的差距。那么教师怎样进行设计呢?在本课教学之前,学生应该已经学会了制作简易电磁铁,因此,在本课中,教师先组织制作电磁铁的活动,并要求学生尝试用电磁铁吸引大头针,比一比看哪组制作的电磁铁吸引的大头针的数量多。学生活动完,教师列表记录各组数量。教师给学生准备的材料应按照对比试验的要求准备,各组铁钉相同、大头针相同,电池都是新的。材料不同的有:电池的节数不同、导线的长短不同。由于准备的材料不同,教师又让学生进行比赛,再加上学生在上节课制作研究电磁铁获得的经验,学生制作的电磁铁所吸引的大头针的数量一定会有较大的差异。
当各组活动及汇报完成后,真正有目的的观察活动开始了。教师用这样的问题引发学生的观察“我们用的都是电磁铁,为什么各组吸引的大头针的个数差距这样明显呢?”注意这句话是教师在课堂中讲的,更是我们教师期望学生遇到此类情景大脑应该思考的,这样的思考预示着创造性的火花在闪现。同时,这句话还起着激发学生好奇心、求知欲的作用。这时,学生就会认真观察自己制作的电磁铁,并会与其他组制作的电磁铁进行认真的比较,最终发现吸引大头针数量不同的原因,同时会作出科学的假设:电磁铁的磁力大小可能与串联电池的节数有关;可能与线圈的圈数有关。
通过这个例子,我们会发现,培养学生有目的的观察,通过观察发现问题,教师应做到:其一,不忽视学生已有的经验;其二,有目的地创设一个真实的情景;其三,准备有结构的材料;其四,通过问题聚焦学生的观察点;其五,有目的地、认真细致地观察才有科学意义上的猜想与假设。
3 、通过观察解决问题。还用前面的例子,学生的猜想与假设是观察实验的开始,教师指导学生通过观察作出:“电磁铁的磁力大小可能与串联电池的节数有关;电磁铁的磁力大小可能与线圈的圈数有关”这样的假设后,接下来的活动是指导学生设计观察活动。在《小学科学学科实验设计能力的培养》的课程中,我进行了专门的讲解,这里不多谈。我这里谈的是在学生观察实验的过程中,应按照前面讲的观察规则进行观察。教师必须依据规则,指导学生的观察实验活动。学生观察实验后,教学并没有结束,应指导学生将观察实验得到的信息转化为证据,以此说明猜想假设的合理与否,这是科学探究课表达交流的环节,这里不多谈。归纳起来,通过观察解决问题,教师在教学中应做到:( 1 )依据假设设计观察计划;( 2 )依据观察规则进行实验观察;( 3 )将观察实验所得信息转化为证据。
(二)科学教学中观察计划性的训练
在《小学科学学科实验设计能力的培养》的课程中,我强调了做事有计划的意义。科学教学中的观察活动,同样要有计划性。观察中的计划性指的是在观察目的确定的前提下,如何去观察的问题。包括观察时间、观察地点、观察内容、观察样本的选择、观察顺序、观察记录等等。
我以材料(观察样本)的计划举例。《植物茎的共同特征》的教学中,一般通过观察茎,找到每株茎的特点,再采用归纳概括的方法,总结植物茎的共同特征。因此观察材料在这节课的教学中就成为关键因素。同时也是培养学生制定观察计划的很好的内容。在教学前,教师应指导学生讨论: 1 、选取几种植物的茎(样本数量,一般不少于 4 种); 2 、选取哪些植物的茎(样本规格,一般选取当地常见的、节明显的等),如果这些茎是教师准备的,在教学中,也应告诉学生,为什么选这些茎观察。
观察的计划性应由易到难,循序渐进。耳濡目染,持之以恒。由点到面,点面结合的原则。每次观察课训练某一方面的内容,不能急于求成。
科学教学中观察持久性的训练
观察的持久性有两层含义,一种含义是有的观察内容需要很长的时间,如观察月相,需要一个月的时间,观察一年中太阳高度的变化,最少一年;另一种含义是观察某个内容一定基于目标,认真观察,由表及里,透过现象看本质,不能走马观花。
以往的经验告诉我们,学生在观察的过程中半途而废、走马观花的现象普遍存在的。要克服这一点, 培养学生观察时的坚持性应做到:
1 、量力而行。即针对学生的年龄、知识水平、生活地域等的不同,确定不同的观察目标,使学生能够通过观察有所获,有所得。
2 、目的明确。即观察的目的性一定要强,使学生明白观察什么、如何观察、用哪些手段支持观察、通过观察解决什么问题、解决这样的问题与学生或人类有哪些关系。
3 、培养兴趣。这一点特别重要,也是学生观察持久性的关键。培养兴趣一定从有意思、有好处的角度出发,使学生明白,科学观察活动是一种既有意思、还好玩,而且还有用的活动,尽量避免讲空洞的大道理。
4 、评价激励。评价的功能有三个,即甄别、导向、激励。通过激励性评价,始终帮助学生建立我能观察、我会观察、我要将观察进行到底没有结果不放弃的信心。
对于学生的观察能力,在科学课上,包括原来的常识课、自然课,都是重点培养的能力之一。在科学学科的教学研究中有很多值得学习和借鉴的地方,相信我们每个教师在这方面,也都有很多成功的经验。你们是真正的专家。
观察实验是本学科的重要特色,也是科学研究中获取感性知识的重要方法,只要我们全体科学教师重视起来,在教学中大胆实践,一定会在观察能力的培养方面取得可喜的成果。
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