科学观察与感知觉的关系及其教学策略

叶宝生 徐燕

摘   要  感知觉是人类的内禀属性，观察是人类认识世界的外在要求。在科学观察教学中明确观察与感知觉的关系，采用有效的观察策略;在小学科学教书中，师生围绕观察问题，针对对象来明确目的，内容和计划，实施计划并作出结论。了解科学观察其中发生发展规律，促使学生增强其对科学进一步的认识。

关键词  科学观察  感知觉  教学策略

中图分类号：G424                文献标识码：A                 DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2021.02.025

The Relationship between Scientific

Observation and Perception and its Teaching Strategies

YE Baosheng， XU Yan

（Elementary Education College of Capital Normal University， Beijing 100048）

Abstract： Perceptual perception is the intrinsic attribute of human beings， and observation is the external requirement of human understanding of the world. In the teaching of scientific observation， the relationship between observation and perception is clarified， and effective observation strategies are adopted; in the primary school science teaching， teachers and students focus on observation issues to define the purpose， content and plan， implement the plan and make conclusions. To understand the law of the occurrence and development of scientific observation， and to promote students to enhance their understanding of science.

Keywords： scientific observation; perception; teaching strategies

感知觉是人类的内禀属性，观察是人类认识世界的外在要求。小学科学教学中，要研究感知觉的无意识性与科学观察的目的性、感觉特点与科学观察内容的关系、知觉特性与科学观察计划的关系。以此为基础，在科学观察教学中，师生应针对观察问题，明确观察目的;针对观察对象，明确观察内容;根据观察内容，明确观察计划;实施观察计划，得到观察事实;作出观察结论，回答观察问题。

科学观察与感知觉的关系

观察是有目的地用感官来考察事物或现象的方法，是对某个对象、某种现象或事物有计划的知觉过程，常与积极的思维相结合，是人类认识外部世界的基本方法。观察品质包括四个方面：观察的目的性，就是集中注意使观察服从于规定的目的或任务要求;观察的顺序性，就是感知过程的有序性和系统性;观察的精确性，是对客体细节感知的细致性与精确化;形成观察的判断力，即对所观察事物作出整体概括的能力，表现为对有意义的特征分辨力、判断力和系统化能力。

如何培养学生的观察品质？要明确如下几个问题：一是观察目的是怎样确定的;二是选取观察对象的观察内容是什么;三是怎样制定观察计划;四是依据观察结果作出观察判断，或者说解决观察问题。

科学是人类对自然界的存在及其发生发展规律的认识成果，科学观察是以自然世界为范围，以获得对自然世界的认识为目的的观察活动。观察依赖感知觉，科学观察也是以感知觉为基础的，但又是高于感知觉的。在科学教学中，应该明确观察与感知觉的关系，采用有效的观察策略。

1.感知觉的无意识性与科学觀察的目的性

感知觉是人类的本能，人类生存在这个世界中，要不断地接受外部信息并做出相应的反应，这也是人类的内禀属性，科学观察是一种有目的、有意识、有计划、持久的知觉活动。如果说感知觉是人类的内禀属性，往往是无意识的本能性需求，而科学观察则是为达到认识目的的有意识的外在要求。观察是多种感觉器官参与科学现象的知觉，观察力的发展须在感知觉的综合发展的基础之上。但需要强调，观察不等同于感知觉，更不能将感知觉视为观察。不管有意识还是无意识，感知觉总是存在的，但观察是有目的的行为。观察以感知觉为基础，是高于感知觉的人类的意识性行为，是认识世界和改造世界的行为基础。

2.感觉特点与科学观察内容的关系

客观事物作用于感觉器官而引起对该事物的个别属性的直接反映。感觉是与感觉器官相对应的，分为内部感觉和外部感觉。内部感觉指从人体内部感应器获得的刺激，包括运动觉、平衡觉和内脏觉。外部感觉指人体感官从外部世界接收的刺激信息，包括视觉、听觉、味觉、嗅觉和肤觉。这里，我们要认识的是我们所处的外部世界，因此主要讨论外部感觉。

科学观察对象包括自然世界的各种事物，这些事物各自具有多重特征和属性。对应不同特征和属性，不同的感官获得对应的感觉信息。如形状、颜色等是视觉信息，声音是听觉信息，温度是肤觉中的温度觉信息等。科学观察对象不同，直接导致基于观察目的的观察内容不同，观察内容又决定了感官所能获得的感觉信息。如观察月相，只能用视觉;辨识水果甜度，只能用味觉;分辨音色，只能用听觉。当观察内容可以提供多种信息且这些信息是观察目的要求时，可以综合各种感觉信息，获得对科学事物的直接反映。如观察西瓜，观察目的是认识一种具体水果，视觉会获得西瓜外部的形状、颜色、花纹，内部的颜色、质地等信息;嗅觉会获得外部的青草味、内部的甜味等;味觉会获得西瓜瓤的甜度等。通过多种感官获得对西瓜的各种特征的综合感觉。再如由听觉获得声音的音调，由视觉获得声音振动在示波器上产生的波形，将听觉信息与视觉信息建立联系，为揭示音调与声音振动频率间的关系奠定基础。

需要明确的是，科学观察的对象指向某一个具体事物，而其中符合观察目的要求的特征或属性才是观察内容。观察内容决定了可以由某种或几种感官获得感觉信息，能用多种感官获得信息是最好的，但最多的往往是视觉信息。

3.知觉特性与科学观察计划的关系

客观事物直接作用于感官，在头脑中产生对事物整体的认识。知觉，按起主导作用的感官的特性，即与感觉通道相对应，分为视知觉、听知觉、触知觉、味知觉等;按人脑所认识的事物特性，分为空间知觉、时间知觉、运动知觉。

知觉以感觉为基础，形成对感觉的整合，即知觉是按一定方式来整合个别的感觉信息而形成一定的结构，并根据个体经验来解释由感觉提供的信息。这样，知觉已经对感觉进行了思维加工，具有一定的主观性。如空间知觉，指人脑对事物空间特性的反映，包括形状、大小、深度、方位等。这种知觉是由视觉、触觉、运动觉等感觉协调产生。再如运动知觉，指人脑对物体空间位置移动的反映。包括运动与速度，由视觉、运动觉、平衡觉共同参与。

知觉具有四个特性。一是知觉的选择性，即一个强刺激（一个对象或对象的一些特性、标志、性质）在众多刺激中被无意识地优先地区分出来。二是知觉的整体性，即结构相似或性质相近的或具有某种关系的事物，很容易被知觉为整体。三是知觉的理解性，即感知事物时，人总会根据已往的知识经验来理解。四是知觉的恒常性，即当知觉的条件在一定范围内发生改变时，知觉的印象仍然保持相对不变。

知觉的选择性，作为人的内禀属性，直接影响的是观察的目的性，而直接影响观察计划的是知觉的整体性和理解性。知觉的整体性表明人在知觉客观对象时，总是把它作为一个整体来反映;知觉的理解性表现为人在感知事物时，总是根据过去的知识经验来解释、判断，把它归入一定的事物系統之中，从而能够更深刻地感知它。基于知觉的整体性，我们要强调观察计划的全面性;基于知觉的理解性，强调观察计划的精确性。因此，我们应该以观察目的为前提，在全面性和精确性两个方面，做出观察计划。观察的全面性，会促进知觉的整体性;观察的精确性反过来也促进知觉的理解性。知觉的恒常性是知觉整体性和知觉理解性的结果。基于知觉特性进行有计划的观察，又是在促进感知觉发展。

科学观察的教学策略

在明确科学观察与感知觉关系的基础上，指导学生进行科学观察的一般流程是什么？

1.针对观察问题，明确观察目的

观察是具有目的性的行为，这种行为的起点是提出问题。如观察沙，要以沙漠、沙丘等地貌为例，提出沙为什么形成山、波纹、平面等多种形态的问题。分析这些问题，发现沙具有流动性、塑形性。这样，观察目的就清晰了，即沙的结构如何造成流动性和塑形性。明确的观察目的将是选择观察内容和规划观察计划的依据。

知觉选择性的特点是：明显刺激、新异刺激、对比刺激会被优先选择。而观察目的性的特点是感知指向目的要求的事物和现象。在教学设计时，我们常使观察的事物或现象具有较强的刺激性，即利用知觉选择性的内禀属性与有意识的观察目的外在要求相统一，凸显观察目的。教师利用新奇的实验现象、与平时认知的矛盾等激发学生的好奇心，核心是提出观察问题，聚焦观察目的。如果观察目的与知觉选择性不能统一，或者观察的事物、现象不具有较强的刺激性，教师就要指导或要求学生将注意力指向观察对象。这时，语言符号的使用可以促使学生注意到刺激的关键性和区别性的特征，使他们更加认识到以前不曾注意到的信息。这时明确观察目的是更为重要的，如观看沙漠、沙丘的图片或视频，教师要引导学生认识风可以将沙吹动，风停止后沙出现各种形态，帮助学生注意沙的特征，从而明确观察目的。

观察目的是与学习需要相联系的，学习需要不同，观察目的就会出现区别。像观察蚂蚁，如果只是认识蚂蚁的结构特征，观察目的是为这样一种六足节肢动物分类;如果理解蚂蚁的运动能力，观察目的是蚂蚁的身体结构具有的功能，如身体分节利于转动、节上有肢利于跳跃等。

2.针对观察对象，明确观察内容

当观察目的明确以后，作为科学研究，要选取研究样本作为观察对象，而依据观察目的所要观察的样本特征或属性，就是观察内容。观察沙，显然要选取自然界的沙作为样本，即作为观察对象，观察的目的是沙为什么具有流动性和塑形性，这要从沙的构成去寻找原因。这样，沙的特征和沙的结构就是观察内容。像观察蚂蚁，观察目的是给这种动物分类，观察内容是蚂蚁的身体结构。如果观察目的是认识蚂蚁的运动功能，则观察内容既包括蚂蚁的身体结构，也包括蚂蚁的运动，或者说观察内容是蚂蚁的身体结构与运动功能的关系。

观察内容是事物的特征或属性，而不同的特征或属性有各自对应的感觉器官。一般说来，具有多种特征或属性的事物的认识，或者说观察内容是多种特征或属性，会应用多种感觉通道。如观察水，认识水的特征，包括视觉上的颜色、透明度，嗅觉上的气味，味觉上的滋味等。观察内容是单一特征或属性，一般是某一个感觉器官发挥作用。如对于温度，我们的感觉是肤觉中的温度觉，但在科学观察中我们会使用温度计，将温度觉转化为视觉。观察内容决定了感觉器官的应用，不要强求多种感官的应用。

3.根据观察内容，明确观察计划

我们要针对观察内容，作出观察计划，观察计划包括观察顺序和精确观察方法。根据知觉整体性的特点，即对一个事物的各个侧面或属性的综合概括性和对相近或相似的多个事物作整体感知性。观察首先要规定观察顺序，从外到里、从前到后、从整体到局部等。观察顺序性是按某种顺序进行精确观察，以达到整体认识的观察方法。

接下来是精确观察。根据知觉理解性的特点，即将已有经验带入感知过程，并努力将感知结果纳入自己的经验系统。观察的精确性，要利用学生已有的感知经验将观察深化，更重要的是采用技术手段反映事物的关键细节。所谓关键细节就是体现事物的细节特征、关键属性或现象变化的节点，通过精确观察增强对事物或现象的关键细节的感知。精确观察方法，包括放大法、对比法、转化法和量化方法等。

放大法是将观察对象放大，以利于形成强刺激或增强学生对细节的感知，如放大镜、显微镜、听诊器的使用等。

对比法是将两个（或多个）具有同种性质的科学现象或变化过程进行比较观察，突出观察对象，或通过比较作出逻辑判断。如将一个鸡蛋分别放入清水和盐水中，一种情况是鸡蛋下沉，另一种情况是鸡蛋浮上来，这说明物体的沉浮与液体的性质有关。

转换法是将不明显的事物特征或无法感知的属性转换为可清晰感知的现象，如导线中电流的强弱，用电流计指针偏转角度表示。

量化方法就是使用测量工具，对事物的特征或属性进行测量，获得客观数据，如用温度计测量温度，比我们的感觉要客观和精確。

如观察沙，观察目的是沙为什么同时具有流动性和塑形性，观察内容是沙的特征和结构，观察计划则是沙的宏观特征的全面观察和细微结构的精细观察。对于沙的特征观察，要选取沙的样本，提供盛沙的容器、可以放沙的托盘，进行倒沙、搅沙、捻沙等，以获得沙的外在表现。对于沙的精细结构的观察，要提供放大镜或手机微距摄影，以获得沙粒形状的细节影像。

4.实施观察计划，得到观察事实

观察计划是“想”的结果，必须通过实施观察计划，也就是“做”的过程，才能获得观察信息。这个观察信息就是观察事实。

观察沙时，如果全面观察，可以用器具装沙，然后倒入托盘，看到沙可以流动。用手指搅沙，沙可以很容易变成各种形态。用手指捻沙，感觉沙是细小的颗粒。对于精细观察，可以使用放大镜或手机微距摄影，看到沙粒是棱边圆滑、形状很不规则的颗粒。此时，必须做观察记录，这是我们作出观察判断的事实依据。

5.作出观察结论，回答观察问题

根据观察事实，可以作出观察结论。由全面观察知，沙是由细小的颗粒组成的，可以被很小的力移动。作出判断：沙很容易流动，具有流动性。通过精细观察发现，沙粒不是球形的，而是不规则形状的颗粒，相互之间存在黏滞作用而可以堆积起来。作出判断：沙粒不规则，可以堆积，具有塑形性。概括起来，就是沙粒细小且不规则，因此具有流动性和塑形性。这样就达成了观察目的。由于沙是由沙粒构成的，沙粒细小且不规则，在风的作用下，形成“沙丘”“沙漠的波纹”等地貌。这样就回答了最早的观察问题。

综上所述，科学观察首先要明确为什么要观察，解决观察目的的问题;其二是选择观察对象，确定观察内容，解决观察什么的问题;其三是制订观察计划，解决怎样观察的问题;其四是获得观察事实，得到科学认识;最后是依据科学认识，解释或回答观察问题，也就是实现观察目的。