基于科学概念建构的定量与定性观察策略探究

尹慧

[摘 要]定性观察是对物质的组成、性质等进行观察、了解，并用语言做简要描述。对物体大小、颜色、形状、软硬程度、光滑程度等的观察都属于定性观察。定量观察是指用具体的数据对事物进行观察。经验主义强调，研究要在观察的基础上分析、思考、发现规律。而系统的观察是指对事物进行量、质、周期性等变化等的跟踪，以便更清楚地对观察对象进行定量分析。

[关键词]定性观察;定量观察;科学概念

[中图分类号] G623.6[文献标识码] A[文章编号] 1007-9068（2020）15-0081-02

观察是对外界事物有目的、有计划、有组织、持久的知觉过程，是知觉的最高形态，是最基本、最重要的科学探究技能之一，是一切科学研究的基础。韦钰院士在《探究式科学教育教学指导》一书中指出：人有好奇的天性，奇则察，细察而生疑，疑遂思，冥思而深究。由此可见观察是研究兴趣的源泉所在，也是探究的关键要素。小学科学教师该如何在科学概念的建构中指导学生开展“观察”呢？结合平时的教学实践，笔者认为可以从以下几个方面入手。

一、多角度定性观察，建构科学概念

定性观察是对物质的组成、性质等进行观察、了解，并用语言做简要描述。对物体大小、颜色、形状、软硬程度、光滑程度等的观察都属于定性观察，在科学教学中非常普遍。如何引导学生开展多角度定性观察，更全面地建构科学概念呢？我们观察一个事物时，聚焦的往往都是较为熟悉的。有位哲人说过：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殊的透镜。我们在教学中，在培养学生观察能力时，也要让学生要形成一个透镜，让他运用感官获得信息，并将这些信息进行横向串联和加工。如观察岩石，学生观察岩石，会发现什么呢？即使我们引导学生从岩石的颜色、质地、颗粒大小等方面进行观察、描述，学生也往往并不能如我们所预想的，学生所发现的，多是已有经验的重复。这样的观察是不能有收获的，更不可实现学生的深入研究。怎么办呢？我们可以再给孩子一块岩石，将两种岩石进行比较。在比较中，学生会发现两者之间的不同，他们会发现都是花岗岩，因所含矿物的比例不同，岩石的颜色也就不同。当比较发生的时候，学生的认知就发生了。在观察中，能够发现事物与事物之间的相同之处和细小差别，这种辨析差异的能力，恰恰是观察力提升的重要所在。在指导学生观察时，我们需要引导学生认识事物的不同，这样才能把握事物与事物内在的关系。有时也需要认识相同，因为共性是事物本质的共同，如《苹果为什么落地》一课中，我们给孩子们准备气球、玩具飞机、沙包、毽子、小石子、羽毛、小汽车等一组有结构的材料，这些材料有轻有重、有软有硬、有运动的、有静止的、有地球上的、也有飞在空中的。通过实验观察，画出各种物体的运动路线。在分析路线的过程中，总结出所有的物体最后都会落向地面这一共性现象，由此引入对重力的认识。这样的由一系列的事物或现象中发现相同，进而归纳出科学的结论，我们从中给予了学生系统的归纳科学概念的方法。

二、定量观察，建立数据模型，发现科学规律

所谓定量观察是指用具体的数据对事物进行观察。经验主义强调，研究要在观察的基础上分析、思考、发现规律。而系统的观察是指对事物进行量、质、周期性等变化等的跟踪，以便更清楚地对观察对象进行定量分析。定量分析是根据统计的数据，建立数学模型，并用数学模型计算出分析对象的各项指标及其数值的一种方法。如研究力的大小、气温有多高、雨下得有多大等都是定量观察。《小学科学课程标准》在终结性评价中，针对“科学探究能力”中“观察”的评价标准是：“能否利用观察、测量或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。”在科学观察活动中渗透定量观察，利用表格记录数据，整理数据并制作出统计图表。借助统计图表等模型，为学生认识科学现象，发现科学规律，搭建了思维的“脚手架”。如在《斜面》一课认识斜面省力的教学中，我们采用了两种方法，一是同样长的木板，通过不断增加垫板来改变斜面的高度;第二种是垫板的高度相同，用长短不同的多块木板来做斜面，改变斜面高度。这样的对比极具结构性，然后针对两种实验方法。将多组数据汇总起来后，利用电子表格中的图表功能，绘制出统计图表。通过分析图表，发现高度相同时，斜面越长越省力;斜面相同时，坡度高度越小越省力。根据以上研究，引导学生分析两种斜面搭建方法的优缺点，这样，在学生头脑中，斜面的科学概念建构就逐渐清晰了。教师进一步联系生活，出示高架桥的引桥、盘山公路等实际应用，学生就可以利用自身建构的模型进行解释了。

再如，《折形状》一课，为了建构形状与承重力关系的模型，我们设计用A4纸折成两组材料，进行对比实验，第一组是圆筒状、六棱柱、五棱柱、四棱柱和三棱柱，第二组是波浪状、M形、N形。这样，通过第一组材料得出的数据对比，我们引导学生得出边数越多承重力越强;再与第二组材料得出的数据进行对比，得出同样的边数、角越多，承重力就越强。

在探究活动开始前，学生根据已有经验有猜想;探究活动中，学生能够通过数据整理与分析，制作出数据模型;探究结束后，运用知识，解释生活现象，强化科学概念。在整个探究活动中，观察方法的习得成为学生的重要收获。

三、定量与定性观察结合，系统建构科学概念

自然界中的事物都是质和量的统一体，而质和量又是互相联系和影响的。用思维把握现实的时候，做定性分析，思维方法就会不全面，所得的知识也就不会深刻，很多时候，事物的属性要通过数量来表现。能用数据描述事物时，科学概念才会更具系统性和逻辑性。因此我们在科学教学中需要将定性和定量结合，定性是定量的依据，定量是定性的具体化，开展观察活动。如，描述今天的天气是冷还是热属于定性观察，但精确地描述气温有多高则属于定量观察;用酸碱指示剂判定溶液的酸碱性属于定性，则用PH试纸测试溶液的酸碱度则属于定量观察。

如在《热传递》一课的教学中，仅仅知道热在固体中从温度高的部分传向温度低的部分，对于学生不具思维挑战性。为了让学生对热传导这一科学概念建立更全面的认识，我们可以和学生一起设计实验，引导学生思考：观察到蜡油的什么变化，能够说明热在固体中传递？学生想办法可以通过其他物体的变化，来记录热的传递，比如蜡油、凡士林、油的变化等。引导学生观察蜡油融化的方向，初步感知热在固体中的传递方向。如果我们想让学生更深入地了解热传递的规律，就需要引入数据进行定量观察。在铜条上均匀地打几个孔，每个孔放同样多的蜡油，加热一端时，分别记录每个孔的蜡油融化的时间。然后变换加熱点，多次记录。整理数据，绘制出热传导速度的曲线折线图，建立数据模型，发现热传导的规律是慢—快—慢。总之，定量多是采用数学工具进行计算，是建立在定性观测的基础上，二者相辅相成，定性研究提供方向，定量观察提供数据支撑，概念的建构才能更全面。

科学院巴普洛夫研究所的墙壁上镌刻着这样一行字：观察，观察，再观察。作为科学学习的重要手段之一，观察是学习和获得科学知识的重要途径之一。在教学中，不断尝试用不同的观察形式，借用数学的记录方式，将定量与定性有机融合，引导学生进行深入的观察活动，有利于激发学生内隐的观察欲望，开启他们科学探秘的旅程。

（责编 韦淑红）