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科学探究活动是学生探索和了解自然、获得科学知识的重要方法。观察技能则贯穿于小学阶段各种科学探究活动中,它不仅是一种感知技能,而且是一种特殊的意识技能和思维技能,促成对研究对象的深入认识。
目前,小学生科学课观察技能普遍存在诸多问题:观察热情不足、观察韧性不够、观察有效性低、观察严谨性差等。为了提升学生的观察能力,笔者尝试从学习的主体出发,认真研究学生的年龄特征和心理特点,通过给足学生观察的时间和空间、设计观察指导卡、提供结构性强的活动和开展严谨的观察活动,因势利导地开展教学,从而有效激发学生潜在的学习动机,提高科学观察的效率。
给足观察的时间和空间,保护学生的观察热情
案例1:是什么影响了学生的观察热情?
在执教“微观世界”相关内容时,教师出示显微镜,并对如何使用显微镜进行细致指导。然而学生观察显微镜的热情在这个过程中不断“流失”,学生的目光早已转移到了显微镜上了,导致后续使用显微镜时出现操作不当的现象。
教学建议:尽量把时间和空间交还给学生
由于科学课教材改变了以往以知识为中心的教材结构,采用了以活动为基础的呈现形式。近年来,教师普遍开始重视活动的内容,尤其是加强了对观察前的指导,有的老师认为:指导得越细,活动的效率就越高,观察活动开始后就不用进行指导了。观察前的指导往往要占去整节课的四分之一甚至更多的时间。事实上,观察前的指导是不能包办一切的,在观察中依然会有新的问题出现。这些新的问题正是驱动学生作更深入观察的动力,这时教师的有效介入是非常必要的。我们应该顺从学生的学习心理,少讲、精讲,尽量把探究的时间和空间交还给学生,通过设计观察帮助卡、说明书等方式来激发学生的观察欲望。
以“微观世界”内容教学为例,我在课前让5位学生参照《显微镜的使用说明书》(以下简称《说明书》)自主学习使用显微镜,在教学过程中,我发现原来的《说明书》 文字量大、关键词隐晦,不符合学生的实际操作习惯。因此,我对《说明书》进行了改进。
1.图片要针对性强,以降低操作的失误
根据课堂上学生使用顯微镜的种类选择对应的实物图,避免学生使用显微镜时出现术语不明白导致操作的失误。如《说明书》中出现“镜臂”一词而显微镜的图片上没有标明,导致学生并不清楚哪个是显微镜的镜臂。因此,《说明书》的制作要符合学生使用的显微镜型号,各类术语要跟操作过程匹配。
2.文字要简洁明了,以降低理解的难度
《说明书》中的文字说明对小学生来说难度还是比较大的,如“将低倍物镜转到镜筒下,”什么是低倍物镜呢?而改进后的《说明书》是这样呈现的“选择最低倍物镜:从4倍和10倍两个物镜中,选择4倍物镜对准通光孔”,这样学生很明确什么叫做选择低倍物镜,操作就容易准确到位。降低文字阅读难度大大提升学生操作的成效。改进后的《说明书》中对重点字词加粗,对关键操作要点加下划线,并归纳操作中每一步的要点,降低学生理解的难度,使他们不在文字斟酌上浪费时间。
3.评价要与文字融合,以保证操作的正确性
学生使用显微镜向来就爱不释手,如何吸引学生认真阅读文字说明呢?教师可以把文字与评价结合,便于学生边操作边评价,促进学生的分工合作。对于《说明书》中枯燥乏味的内容,可以融入评价来激励学生认真阅读,从而使操作更正确。
学生借助《说明书》自主使用显微镜观察细胞,降低了操作难度,增加了学生探究的时间和空间,有效呵护了学生的观察欲。
设计观察指导卡,激发学生长期观察的动力
案例2:是什么影响了学生观察的持久性?
在开展“探究蜗牛”活动时,我发现学生对蜗牛很熟悉,却也十分陌生,不擅长持久观察,容易在困难中不断丧失观察动力。翻阅学生的记录内容,普遍都是蜗牛的外部特征、吃什么、吃的过程等重复的内容。
教学建议:科学指导学生进行长期观察
重复观察正透支着学生观察的持久力,从而降低观察的趣味性。长期观察类活动即学生用感官、工具进行简单重复的观察过程,导致学生操作与思维的倦怠,从而影响学生的内驱力。
为了保证学生能够持久观察,教师可以设计观察指导卡,帮助学生完成观察内容,并利用问题导向激发学生的观察欲望。观察指导卡,主要从观察方向、观察内容、观察技能等方面予以指导。以“观察蜗牛”活动为例:
1.观察方向的指导卡设计
学生观察蜗牛是随机、没有目的性的,往往会因为重复观察而失去兴趣。教师要做好观察方向的指导,设计符合思维发展的指导卡。
通过调查学生对蜗牛想要观察和研究的问题,我发现学生对蜗牛的身体结构和生活环境更感兴趣。经过与学生的商讨,确定探究活动的主题为“小蜗牛大秘密”,明确了观察蜗牛的方向,为持久有序的观察埋下伏笔。
2.观察内容的指导卡设计
学生在饲养蜗牛的过程中容易重复、直观地观察蜗牛,导致缺乏趣味性和挑战性,还常常会遇到一些饲养的问题,不知如何解决。所以教师在指导卡上可以设计这几项观察内容:探究蜗牛喜欢的环境;探究蜗牛喜欢的食物;探究蜗牛的运动方式;探究蜗牛对光的反应;探究蜗牛对声音的反应;探究蜗牛对气味的反应;探究蜗牛的生殖方式(如指导卡8—10)。
【指导卡8】探究蜗牛对光的反应
将手电筒对准蜗牛,在饲养盒的四周蒙上黑布,模拟黑夜的环境,之后打开手电筒,用手电筒照射蜗牛,观察蜗牛的反应,从而知道蜗牛对光的反应,反复操作至少3次。
【指导卡9】探究蜗牛对声音的反应
在蜗牛伸出头来之后,在蜗牛的周围制造不同的声音(如拍手、唱歌等),看看蜗牛的反应,反复操作至少3次。
【指导卡10】探究蜗牛对气味的反应
将蜗牛放在圆盘中央,周围摆放不同气味的米饭(分别在米饭上沾上大蒜、辣椒、醋等各种明显气味),看看蜗牛的反应,反复操作至少3次。 有趣味性的观察实验,使学生的观察兴趣大大提升,同时引导他们提出更多观察活动,发展科学思维,提升核心素养。
3.观察技能的指导卡设计
学生观察技能的提升不是停留在“看”上,而是通过观察提升学生的实证意识,那么如何把观察到的内容转化成文字、图片、数据来证明自己的想法呢?
指导卡5(如图1)的设计以柱状图整理学生的实验数据,通过观察数据来分析实验现象,从简单的观察物体到观察数据,从具象观察到数据、点的观察,直面学生思维的发展,提升学生观察技能。
设计结构性活动,促进学生有效的观察
案例3:是什么影响了学生观察的有效性?
以“物质发生了什么变化”内容为例,原来的教学过程中安排了混合沙和豆子、糖的加热两个实验,需要达成的教学目标是,使学生认识到物质的变化可以划分为物理变化和化学变化,它们的区别在于是不是产生了新的物质;一些物质在变化的过程中,会既发生化学变化又发生物理变化。学生的实验结果描述如下:
生:白糖的颜色从白色到棕色最后黑色。
生:冒气泡。
生:从固体到液体。
生:从香味到臭味。
学生观察到的信息量很多,使得他们在处理这些信息时难度变大,效率变低。第一个实验是混合沙和豆子,对学生来说难度很低,而第二个实验加热白糖,对第一次接触化学变化的学生来说难度是比较大的,特别是化学变化还伴随着物理变化,记录难度影响了观察的有效性。
教学建议:设计有结构性的活动,开展针对性的觀察
为了促进学生观察的有效性和针对性,教师要针对学生观察的目的,设计结构性强的活动。那么,以执教“物质发生了什么变化”内容为例,如何设计基于有效观察下的结构性强的活动呢?
可以通过对比实验来寻找物理变化与化学变化的相同点与不同点,并为是否产生新物质寻找证据。教师可以去掉沙与豆子混合实验,改为加热冰块和白糖实验。选择冰块与白糖进行加热,会发现有相同点与不同点,便于学生分析化学变化与物理变化的内在联系,因此设计的记录单(如图2),重点提醒学生观察的时间点,指引学生观察的方向,通过打“√”、打“×”和打“○”的方式来聚焦实证意识,对观察内容进行分析和处理。
上述记录单也存在一些不足,如学生观察点聚焦在加热时和冷却后,对加热过程中“是否产生新物质”证据获取不足。为了使观察更加全面,我设计了围绕观察过程点的记录单(如图3),把各个时间点的观察与记录完美融合。记录单上设计“方糖原来的样子”这一栏,并在加热过程中,每隔1分钟取一点方糖样本粘贴在记录单圆圈内,让学生关注方糖加热的整个过程。学生能对加热前、加热时、加热后的实验现象进行科学的对比观察,并留下充足的证据。
设计一张有效的记录表,既能帮助学生进行有效观察,又能让学生在观察中有事可做,最大限度地实现观察的广度和深度。
开展严谨的观察活动,保证建构证据的科学性
案例4:是什么影响了学生观察的严谨性?
以执教“认识空气”内容为例,教师要求学生观察一袋空气,在不打开袋子的前提下观察空气是怎样的?学生有的往袋子中吹气,有的用力把气压出来,有的一直用橡皮筋在扎袋子口等,学生的观察结果如下:
生:老师,我发现空气是无色的。
生:我发现空气是摸不到的。
生:空气是没有气味的。
这位教师没有对学生进行观察前的指导,只是要求他们在不打开袋子的前提下观察空气,以致学生的探究活动处于迷茫和摸索的状态,从而影响了观察的严谨性。
教学建议:引导学生科学观察,保证建构证据的科学性
观察方法的指导。教师出示一袋已经系好的空气,并引导学生明确观察一袋空气的方法,排除其他干扰因素。学生明确了观察方法后,再进行观察,会有更多的发现。
建构证据的科学性。在研讨活动中,教师往往关注学生的回答,忽视学生描述的内容是否与观察方法相匹配。学生对空气观察到的信息有“没有气味”“摸不到”,当教师追问学生“你是怎么观察到的”,学生会回答“我用鼻子闻发现空气是没有气味的”“用手摸空气摸不到”,引导学生关注证据取得的途径是否科学。因此,教师组织学生研讨时,要关注学生汇报空气特点是否与观察方法匹配,对于学生的回答一定要及时给予评价,让学生初步建构证据的科学性,这样可以有效提升学生的观察技能。
目前,小学生科学课观察技能普遍存在诸多问题:观察热情不足、观察韧性不够、观察有效性低、观察严谨性差等。为了提升学生的观察能力,笔者尝试从学习的主体出发,认真研究学生的年龄特征和心理特点,通过给足学生观察的时间和空间、设计观察指导卡、提供结构性强的活动和开展严谨的观察活动,因势利导地开展教学,从而有效激发学生潜在的学习动机,提高科学观察的效率。
给足观察的时间和空间,保护学生的观察热情
案例1:是什么影响了学生的观察热情?
在执教“微观世界”相关内容时,教师出示显微镜,并对如何使用显微镜进行细致指导。然而学生观察显微镜的热情在这个过程中不断“流失”,学生的目光早已转移到了显微镜上了,导致后续使用显微镜时出现操作不当的现象。
教学建议:尽量把时间和空间交还给学生
由于科学课教材改变了以往以知识为中心的教材结构,采用了以活动为基础的呈现形式。近年来,教师普遍开始重视活动的内容,尤其是加强了对观察前的指导,有的老师认为:指导得越细,活动的效率就越高,观察活动开始后就不用进行指导了。观察前的指导往往要占去整节课的四分之一甚至更多的时间。事实上,观察前的指导是不能包办一切的,在观察中依然会有新的问题出现。这些新的问题正是驱动学生作更深入观察的动力,这时教师的有效介入是非常必要的。我们应该顺从学生的学习心理,少讲、精讲,尽量把探究的时间和空间交还给学生,通过设计观察帮助卡、说明书等方式来激发学生的观察欲望。
以“微观世界”内容教学为例,我在课前让5位学生参照《显微镜的使用说明书》(以下简称《说明书》)自主学习使用显微镜,在教学过程中,我发现原来的《说明书》 文字量大、关键词隐晦,不符合学生的实际操作习惯。因此,我对《说明书》进行了改进。
1.图片要针对性强,以降低操作的失误
根据课堂上学生使用顯微镜的种类选择对应的实物图,避免学生使用显微镜时出现术语不明白导致操作的失误。如《说明书》中出现“镜臂”一词而显微镜的图片上没有标明,导致学生并不清楚哪个是显微镜的镜臂。因此,《说明书》的制作要符合学生使用的显微镜型号,各类术语要跟操作过程匹配。
2.文字要简洁明了,以降低理解的难度
《说明书》中的文字说明对小学生来说难度还是比较大的,如“将低倍物镜转到镜筒下,”什么是低倍物镜呢?而改进后的《说明书》是这样呈现的“选择最低倍物镜:从4倍和10倍两个物镜中,选择4倍物镜对准通光孔”,这样学生很明确什么叫做选择低倍物镜,操作就容易准确到位。降低文字阅读难度大大提升学生操作的成效。改进后的《说明书》中对重点字词加粗,对关键操作要点加下划线,并归纳操作中每一步的要点,降低学生理解的难度,使他们不在文字斟酌上浪费时间。
3.评价要与文字融合,以保证操作的正确性
学生使用显微镜向来就爱不释手,如何吸引学生认真阅读文字说明呢?教师可以把文字与评价结合,便于学生边操作边评价,促进学生的分工合作。对于《说明书》中枯燥乏味的内容,可以融入评价来激励学生认真阅读,从而使操作更正确。
学生借助《说明书》自主使用显微镜观察细胞,降低了操作难度,增加了学生探究的时间和空间,有效呵护了学生的观察欲。
设计观察指导卡,激发学生长期观察的动力
案例2:是什么影响了学生观察的持久性?
在开展“探究蜗牛”活动时,我发现学生对蜗牛很熟悉,却也十分陌生,不擅长持久观察,容易在困难中不断丧失观察动力。翻阅学生的记录内容,普遍都是蜗牛的外部特征、吃什么、吃的过程等重复的内容。
教学建议:科学指导学生进行长期观察
重复观察正透支着学生观察的持久力,从而降低观察的趣味性。长期观察类活动即学生用感官、工具进行简单重复的观察过程,导致学生操作与思维的倦怠,从而影响学生的内驱力。
为了保证学生能够持久观察,教师可以设计观察指导卡,帮助学生完成观察内容,并利用问题导向激发学生的观察欲望。观察指导卡,主要从观察方向、观察内容、观察技能等方面予以指导。以“观察蜗牛”活动为例:
1.观察方向的指导卡设计
学生观察蜗牛是随机、没有目的性的,往往会因为重复观察而失去兴趣。教师要做好观察方向的指导,设计符合思维发展的指导卡。
通过调查学生对蜗牛想要观察和研究的问题,我发现学生对蜗牛的身体结构和生活环境更感兴趣。经过与学生的商讨,确定探究活动的主题为“小蜗牛大秘密”,明确了观察蜗牛的方向,为持久有序的观察埋下伏笔。
2.观察内容的指导卡设计
学生在饲养蜗牛的过程中容易重复、直观地观察蜗牛,导致缺乏趣味性和挑战性,还常常会遇到一些饲养的问题,不知如何解决。所以教师在指导卡上可以设计这几项观察内容:探究蜗牛喜欢的环境;探究蜗牛喜欢的食物;探究蜗牛的运动方式;探究蜗牛对光的反应;探究蜗牛对声音的反应;探究蜗牛对气味的反应;探究蜗牛的生殖方式(如指导卡8—10)。
【指导卡8】探究蜗牛对光的反应
将手电筒对准蜗牛,在饲养盒的四周蒙上黑布,模拟黑夜的环境,之后打开手电筒,用手电筒照射蜗牛,观察蜗牛的反应,从而知道蜗牛对光的反应,反复操作至少3次。
【指导卡9】探究蜗牛对声音的反应
在蜗牛伸出头来之后,在蜗牛的周围制造不同的声音(如拍手、唱歌等),看看蜗牛的反应,反复操作至少3次。
【指导卡10】探究蜗牛对气味的反应
将蜗牛放在圆盘中央,周围摆放不同气味的米饭(分别在米饭上沾上大蒜、辣椒、醋等各种明显气味),看看蜗牛的反应,反复操作至少3次。 有趣味性的观察实验,使学生的观察兴趣大大提升,同时引导他们提出更多观察活动,发展科学思维,提升核心素养。
3.观察技能的指导卡设计
学生观察技能的提升不是停留在“看”上,而是通过观察提升学生的实证意识,那么如何把观察到的内容转化成文字、图片、数据来证明自己的想法呢?
指导卡5(如图1)的设计以柱状图整理学生的实验数据,通过观察数据来分析实验现象,从简单的观察物体到观察数据,从具象观察到数据、点的观察,直面学生思维的发展,提升学生观察技能。
设计结构性活动,促进学生有效的观察
案例3:是什么影响了学生观察的有效性?
以“物质发生了什么变化”内容为例,原来的教学过程中安排了混合沙和豆子、糖的加热两个实验,需要达成的教学目标是,使学生认识到物质的变化可以划分为物理变化和化学变化,它们的区别在于是不是产生了新的物质;一些物质在变化的过程中,会既发生化学变化又发生物理变化。学生的实验结果描述如下:
生:白糖的颜色从白色到棕色最后黑色。
生:冒气泡。
生:从固体到液体。
生:从香味到臭味。
学生观察到的信息量很多,使得他们在处理这些信息时难度变大,效率变低。第一个实验是混合沙和豆子,对学生来说难度很低,而第二个实验加热白糖,对第一次接触化学变化的学生来说难度是比较大的,特别是化学变化还伴随着物理变化,记录难度影响了观察的有效性。
教学建议:设计有结构性的活动,开展针对性的觀察
为了促进学生观察的有效性和针对性,教师要针对学生观察的目的,设计结构性强的活动。那么,以执教“物质发生了什么变化”内容为例,如何设计基于有效观察下的结构性强的活动呢?
可以通过对比实验来寻找物理变化与化学变化的相同点与不同点,并为是否产生新物质寻找证据。教师可以去掉沙与豆子混合实验,改为加热冰块和白糖实验。选择冰块与白糖进行加热,会发现有相同点与不同点,便于学生分析化学变化与物理变化的内在联系,因此设计的记录单(如图2),重点提醒学生观察的时间点,指引学生观察的方向,通过打“√”、打“×”和打“○”的方式来聚焦实证意识,对观察内容进行分析和处理。
上述记录单也存在一些不足,如学生观察点聚焦在加热时和冷却后,对加热过程中“是否产生新物质”证据获取不足。为了使观察更加全面,我设计了围绕观察过程点的记录单(如图3),把各个时间点的观察与记录完美融合。记录单上设计“方糖原来的样子”这一栏,并在加热过程中,每隔1分钟取一点方糖样本粘贴在记录单圆圈内,让学生关注方糖加热的整个过程。学生能对加热前、加热时、加热后的实验现象进行科学的对比观察,并留下充足的证据。
设计一张有效的记录表,既能帮助学生进行有效观察,又能让学生在观察中有事可做,最大限度地实现观察的广度和深度。
开展严谨的观察活动,保证建构证据的科学性
案例4:是什么影响了学生观察的严谨性?
以执教“认识空气”内容为例,教师要求学生观察一袋空气,在不打开袋子的前提下观察空气是怎样的?学生有的往袋子中吹气,有的用力把气压出来,有的一直用橡皮筋在扎袋子口等,学生的观察结果如下:
生:老师,我发现空气是无色的。
生:我发现空气是摸不到的。
生:空气是没有气味的。
这位教师没有对学生进行观察前的指导,只是要求他们在不打开袋子的前提下观察空气,以致学生的探究活动处于迷茫和摸索的状态,从而影响了观察的严谨性。
教学建议:引导学生科学观察,保证建构证据的科学性
观察方法的指导。教师出示一袋已经系好的空气,并引导学生明确观察一袋空气的方法,排除其他干扰因素。学生明确了观察方法后,再进行观察,会有更多的发现。
建构证据的科学性。在研讨活动中,教师往往关注学生的回答,忽视学生描述的内容是否与观察方法相匹配。学生对空气观察到的信息有“没有气味”“摸不到”,当教师追问学生“你是怎么观察到的”,学生会回答“我用鼻子闻发现空气是没有气味的”“用手摸空气摸不到”,引导学生关注证据取得的途径是否科学。因此,教师组织学生研讨时,要关注学生汇报空气特点是否与观察方法匹配,对于学生的回答一定要及时给予评价,让学生初步建构证据的科学性,这样可以有效提升学生的观察技能。