王敬元

摘要：受好奇心得驅(qū)使，小學(xué)生對于周圍的事物有著非常濃厚的興趣，在小學(xué)開展科學(xué)教學(xué)觀察實驗課就十分必要。然而小學(xué)科學(xué)課程中并沒有對觀察實驗有任何具體的規(guī)定要求，也沒有相應(yīng)的實驗設(shè)備要求。這就要求在小學(xué)科學(xué)教學(xué)觀察實驗中，需要針對小學(xué)生特點來設(shè)計，對觀察實驗進行較為行之有效的設(shè)計。本文將對實驗設(shè)計的依據(jù)和方法進行闡述。

關(guān)鍵字：科學(xué)教學(xué)，觀察實驗，實驗設(shè)計

· 【中圖分類號】G623.6

一、引言

小學(xué)科學(xué)課是一門基礎(chǔ)性課程，其目的在于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，該門課程的學(xué)習(xí)主要以探究式學(xué)習(xí)方法為主?？茖W(xué)研究離不開觀察與實驗，它們是學(xué)生進行探究性學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，同時也是構(gòu)建小學(xué)生科學(xué)認識的重要方法與手段。小學(xué)階段的科學(xué)課程學(xué)習(xí)主要與周邊環(huán)境以及生活緊密相連，即主要是對于事物的一些外部特征以及事物間的一些發(fā)展變化關(guān)系的認識，這與初高中的科學(xué)課程大不相同，沒有規(guī)定性的要求，也沒有專門的設(shè)備與儀器。因此，廣大小學(xué)科學(xué)教師在進行小學(xué)科學(xué)實驗的選擇和設(shè)置上靈活性就非常大，創(chuàng)造的空間也很大。但正是由于這些靈活性與大的創(chuàng)造空間也給教師帶來了煩惱，實驗內(nèi)容、實驗流程依據(jù)是什么，如何選擇和確定實驗方法等等問題都是值得教師們仔細思考的問題。

二、小學(xué)生科學(xué)認識過程中觀察實驗的位置與作用

一切科學(xué)認識活動都以事實為依據(jù)，而事實又分為客觀事實與科學(xué)事實兩種。前者是指事物的自然存在及其相互作用、相互聯(lián)系、發(fā)展變化的本真狀態(tài)；而后者指的是運用技術(shù)手段所反映的客觀事實的語言及符號描述。對于科學(xué)認識活動來說，第一個階段是由客觀事實到科學(xué)事實的階段，該階段所用的方法為觀察與實驗；第二個階段是由科學(xué)事實到科學(xué)認識的階段，該階段所用為邏輯的方法；第三個階段是由科學(xué)認識到科學(xué)理論的階段，該階段運用了較為復(fù)雜的邏輯思維方法，基于科學(xué)認識將科學(xué)理論經(jīng)過邏輯構(gòu)建形成具有一般性的結(jié)構(gòu)化與系統(tǒng)化的知識體系；再往下的階段是科學(xué)理論的應(yīng)用階段，它可以是對于其解釋與預(yù)測功能的實現(xiàn)，也可以是運用技術(shù)手段形成的具有確定功能的產(chǎn)品。依據(jù)著名的科學(xué)革命理論（托馬斯·庫恩），科學(xué)理論應(yīng)用、發(fā)展的過程中會產(chǎn)生矛盾，矛盾反常不斷的積累就會出現(xiàn)新的科學(xué)認識，產(chǎn)生新的理論來代替舊理論[1]。這是一個循環(huán)往復(fù)的過程，永無止境。因此，人類的科學(xué)認識過程也就是一個不斷發(fā)展的過程：客觀事實-科學(xué)事實-科學(xué)認識-科學(xué)理論-科學(xué)應(yīng)用-新的科學(xué)認識-新的科學(xué)理論。

三、尋求因果關(guān)系的觀察與實驗設(shè)計

科學(xué)的研究對象是自然世界，是為了找到自然世界及其發(fā)生發(fā)展間的因果關(guān)系，針對尋求因果關(guān)系的方法以歸納法為主?？茖W(xué)的歸納法是不完全歸納法，具有合理性及可錯性，在從科學(xué)事實到科學(xué)理論的過程中歸納法取得了極大的成功?？茖W(xué)發(fā)展以來就有“經(jīng)驗先于理論”以及“觀察滲透理論”這兩者的爭論[2]。但在小學(xué)科學(xué)觀察實驗設(shè)計時教師是知道科學(xué)知識所揭示的客觀存在及其發(fā)展變化的因果關(guān)系的，其屬于“觀察滲透理論”。因此在進行實驗設(shè)計時，應(yīng)當采用歸納法進行觀察實驗的設(shè)計安排，最終揭示客觀事實和科學(xué)結(jié)論的因果關(guān)系，以幫助學(xué)生科學(xué)認識的獲得。這里的觀察與實驗歸納法應(yīng)用于客觀事實反映科學(xué)事實過程，而科學(xué)思維的歸納法是運用于科學(xué)事實到形成科學(xué)認識的過程中。后者決定前者，前者保障后者，兩者是一個緊密聯(lián)系的統(tǒng)一整體，具有一致性。

四、證實因果關(guān)系的觀察與實驗設(shè)計

歸納法與演繹法在科學(xué)思維方法中較為典型。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中演繹法運用于假言推理是較為普遍的，即在知道一般性科學(xué)原理的基礎(chǔ)上，通過個別事實和一般原理關(guān)系的小前提，最終獲得符合一般原理的具體實施屬性以及性質(zhì)的判定結(jié)論。演繹法是一般性科學(xué)原理的應(yīng)用，每一次的成功演繹都是加強該一般性原理的可信程度。在證實因果關(guān)系的觀察與實驗設(shè)計時，應(yīng)當以一般性的科學(xué)原理為前提，并提供與其相聯(lián)系的實例，進行觀察實驗流程的設(shè)計，最后得到相應(yīng)的科學(xué)事實。通過觀察實驗的科學(xué)事實的呈現(xiàn)，且與一般性科學(xué)原理的判斷一致，就使得該科學(xué)原理得到再一次的證實[3]。

例：物體加熱膨脹，銅球作為物體，加熱銅球會膨脹。這是從思維角度的演繹推理。下面進行證實因果關(guān)系的觀察實驗設(shè)計演繹法：在物體受熱膨脹的前提之下，準備銅球、一個銅環(huán)（為觀察不明顯的固體膨脹準備），且室溫下銅球剛好可以從銅環(huán)中穿過。隨后進行對銅球的加熱，發(fā)現(xiàn)加熱后的銅球不能穿過銅環(huán)，就可以得到一個事實即銅球在受熱后體積變大了。通過該實驗一般性的科學(xué)原理得到了再一次的驗證，增強了其可信度。如果實驗結(jié)果與一般性科學(xué)原理不符時，可以提出質(zhì)疑，這種質(zhì)疑也是推動科學(xué)發(fā)展的力量。

五、利用與促進知覺選擇性和理解性的觀察與實驗設(shè)計

不管是進行因果關(guān)系的尋求還是證實，觀察實驗都是以人的感知覺為基礎(chǔ)的。人們運用自身的感覺器官來觀察客觀事物的個別屬性的直接反映。但是人類的感知覺是有限的，它們能夠感覺到的客觀事實以及科學(xué)事實都是有限的，例如人的聽覺一般在20Hz-20000Hz范圍內(nèi)，而人的視覺是在可見光范圍內(nèi)的。人類的知覺有其的特性所在，比如知覺的選擇性、整體性、理解性以及恒常性等等[4]，正是由于知覺的這些特性使得知覺大大的影響了觀察的效果與結(jié)果。也正因為這樣，在進行小學(xué)科學(xué)教學(xué)觀察實驗的設(shè)計時應(yīng)當將小學(xué)生的感覺、知覺特點與規(guī)律充分考慮在內(nèi)，使得該實驗讓小學(xué)生們能夠感知、更好地感知以及充分地感知。

六、總結(jié)

總之，小學(xué)科學(xué)教學(xué)具有十分重要的意義，它能夠培養(yǎng)學(xué)生的正確認知，同時激發(fā)學(xué)生對于科學(xué)的求知欲。通過合適的觀察和實驗，學(xué)生知覺特性得以發(fā)揮，基于此他們可以對科學(xué)理論的因果關(guān)系予以理清和證實，最終能夠得到正確的科學(xué)理論。因此，在進行小學(xué)科學(xué)教學(xué)觀察實驗設(shè)計時，廣大教師應(yīng)當根據(jù)具體的科學(xué)內(nèi)容選擇有效的觀察與實驗方法。

七、參考文獻：

[1]RM加涅.學(xué)習(xí)的條件和教學(xué)論[M].上海：華東師范大學(xué)出版社，1999.

[2]陳丹.探究性學(xué)習(xí)資源的可用性與優(yōu)化策略研究[D].華東師范大學(xué)，2013.

[3]龔偉.義務(wù)教育階段（7-9年級）科學(xué)學(xué)科能力測評框架構(gòu)建及應(yīng)用研究[D].華東師范大學(xué)，2014

[4]劉大椿.科學(xué)哲學(xué)[M].北京：人民大學(xué)出版社，2011.endprint