培养小学生科学探究过程技能——观察

一、何为科学探究过程技能？都包括哪些？
科学课标中明确指出：科学学习要以探究为核心。“探究”既是科学学习的目标，又是科学学习的方式。
科学探究过程技能就是指在探究活动过程中，涉及到的基本技能，主要包括：观察、比较、分类、假设、推理、模型、探究因果关系（相关）、变量控制、测量、数据收集与应用等。
在这一讲，我们将以生命世界领域的内容为载体，就小学科学教学中，如何循序渐进地培养小学生的观察、交流与表达、比较与分类、推理、模型等探究过程技能与老师们做一个交流。
二、科学探究过程技能的核心要素以及发展过程
（一）观察
1．定义：观察是对客观事物有目的、有计划、有步骤、比较持久的主动知觉。它是以视觉为主，融其他感觉于一体的综合感知。是科学研究的重点方法之一。
2．要点
（1）用自己的感觉器官（或是根据需要借助辅助工具，如望远镜、显微镜等），来搜集自然界的资料。
（2）观察必须真实和准确，还要把观察到的事实仔细地记录下来。（可以用文字、表格、画图等多种方式记录。）通过观察所得到的信息，成为证据。
3．观察的类型
在小学科学教育中，观察主要包括自然观察和实验观察两大类。
①自然观察是指人们对自然界的现象（形态、性状、过程）不作任何变革而进行的一种观察。例如：观察果实，昆虫的身体结构……
②实验观察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。例如水温对鱼呼吸频率的影响……
4．教学中，如何循序渐进地培养小学生的观察能力呢？
（1）自然观察＿结构形态观察：学生在学习自然观察时最先接触的是结构形态观察。
①初学阶段：教师的指导作用很重要。在自然观察中，要让学生明确观察的目的、内容，教给学生观察的顺序、方法。
举例：*观察苹果和柿子椒两种果实
教师通过二维表格使学生明确，观察的顺序是从外形到内部，观察的方法和内容是看颜色、形状，摸软硬，闻气味，尝味道。　　　　 

学生在教师的指导下，利用表格进行观察，并记录下观察到的现象。
举例：出示一个毛豆，提问一个毛豆荚里有几粒种子？
再出示一个西瓜，西瓜的种子与毛豆的种子一样吗？
（观察的方法：数一数；比较）
学生直观地发现数目不一样，通过细致观察进一步发现西瓜和毛豆的种子颜色、形状、位置都不一样。
毛豆的果实中一般有3个种子，位于果实内部，一字排开，种子的颜色是绿色的，形状是椭圆球形。西瓜的果实中有几十个种子，位于果实内部，几列分布，种子的颜色是黑色的，形状是扁平的椭圆形。
为了进一步让学生熟练观察要点，可以为学生提供记录表，让学生再独立观察梨的种子。
切开一个梨，找到梨的种子，记录种子的特点。　 

相比植物的观察，动物的观察对学生观察的要求更高。观察过程中学生往往会受到形状、色彩、动物行为等因素的影响。在指导观察时，教师一定要使学生明确观察内容，并强调注意事项。
比如：观察蜜蜂的身体结构。
在学生初次学习动物身体结构的观察时，教师可以先出示蜜蜂图片，用记录表引导学生按照从整体到部分的观察顺序进行观察。先让学生观察蜜蜂的身体大致可以分成几部分，再观察每个部分都长有什么器官，这些器官有什么特点。掌握了观察方法后，再进行蜻蜓、蝴蝶等其他昆虫的观察，以巩固观察方法。
举例——观察鱼的身体结构

对鱼的身体的观察教学中，还是需要教师对学生的观察顺序有一个指导，通过记录表引导学生先从整体观察鱼的体形、体色、体表等特点，再给鱼的身体分成部分，观察每部分的特点。
对鱼的观察，可以观察活的鱼，也可以观察鱼的标本。你们在教学中一般采用什么观察呢？
一教师插话：我一般让学生观察标本。观察标本学生能清楚的观察鱼的身体特征，观察效率高。
另一教师插话：我一般让学生观察活鱼，相对标本观察，活鱼的观察对学生的观察准确性要求更高，观察中学生容易对鱼在水中的形态、呼吸等吸引注意力，干扰对身体特征的观察。从学生观察能力发展的角度，我一般采用让学生观察活鱼，学生观察兴趣高，在观察中学习排除干扰，完成记录表格。
如果把二者结合会不会更好呢？
对鱼鳍的观察应在运动中进行，这样的观察应注意些什么？
观察前教师要明确观察目的，用记录表引导学生观察鳍的位置、数量、运动中的状况，体会鳍与运动的关系，同时渗透定量观察。我们可以采用表格帮助学生梳理观察内容。　 

       　　小结：在初学阶段，教师的指导作用很重要，要让学生明确观察的内容，教给学生观察的方法。
②巩固阶段，教师给予部分指导（部分放手）。
举例:（1册）*观察树芽
用二维记录表格提示观察顺序及方法：从外表到内部；看和摸。观察内容（颜色、形状等）则让学生自己确定。
教师在指导中可以采用激励的方法：比一比谁观察的最细致，最全面，促使学生关注细节，提高观察的精确性。
还可启发思考：树芽外面的鳞片有什么作用呢？剥开鳞片看看里面有什么？想一想，明年春天树芽会变成什么？引导学生从对事物表面的观察，向事物之间的联系过渡，提高观察的深刻性。
同时，提示学生把剥下来的鳞片摆开，数一数，渗透定量观察。
*对动物的观察在巩固阶段也应该是部分的指导，部分放手。
例如，观察鸟的身体时，教师可以让学生联系观察昆虫的方法，先观察鸟的身体可以分为哪几部分，再观察各部分的特点。
教师提示，可先从整体上进行观察，鸟的身体呈流线型，身体表面长有羽毛（除喙、足之外）；然后，再观察鸟的身体可以分为哪几部分；接着再观察各部分的特点。
举例——观察哺乳动物
观察哺乳动物的身体（如猫、兔）时，可以与鸟作比较：他们身体表面都有毛，有什么不同呢？这里用到了比较的方法，通过比较加强观察效果。
可见，在巩固阶段，教师给予部分指导，学生的自主性增加了；同时观察的要求（丰富性、准确性，深刻性）也提高了。
③应用阶段：基本是学生独立观察，收集、整理数据，发现其中的规律。教师只是给与必要的指导。较巩固阶段更加放手了。
*有些观察需要借助仪器进行。
例如：观察种子的内部构造
观察蚕豆种子和玉米种子时，学生用肉眼不容易看到细节，这时教师可以指导学生使用放大镜进行观察。初次使用放大镜要向学生讲解使用方法：手执镜柄（不可触摸镜片），放大镜距种子约一拳左右距离，上下调节，直到看清楚。教师可边讲边示范。
举例——茎的观察
在观察茎的导管时我们也用到了放大镜，
为了方便学生观察导管的内部结构，我们采用把菊花泡在红色墨水中，给导管染色的方法。学生通过观察染色后的导管，并用画图的方法记录观察的结果，明确导管的位置。
举例——细胞切片的观察
随着学生观察经验的丰富，年龄的增长，学生可以用更复杂的工具进行观察，例如：用显微镜观察动植物细胞切片。
教师可向学生介绍显微镜，指导学生使用显微镜进行观察，尝试着边观察、边画出图来。例如：在《显微镜》一课教学中，教师给学生准备了动物表皮细胞、一些植物茎的横切、叶的横切、叶片气孔的玻片。学生用显微镜观察各种玻片并试着将观察到内容画出来。这过程中学生体会放大镜与显微镜在观察物体方面的相同与不同，知道了用画图的方式可以记录观察到的现象。
当学生再次使用放大镜观察树芽、植物的茎，运用显微镜观察霉菌、细菌时，就要要求学生熟练使用工具，准确记录观察到的现象，对学生观察的要求不断提高。
*过程观察
在自然观察中还有一种是依据时间顺序的不同，观察事物的变化。举例：观察植物的生长过程等。
①初学阶段：引导学生关注不同阶段的变化，并记录。能对观察到的现象做简单分析。
例如：观察蒜瓣生长情况
拿两只盘子，每只盘子里各放几个蒜瓣，其中一只盘子不放水，另一只盘子放一些水（泡在蒜瓣底部），水少时再加水。
每天观察两只盘子里的蒜瓣有什么变化，并做记录。
学生第一次接触这样的观察，教师可为学生提供这样的记录表，使学生明确观察记录的内容。（这时对学生的要求不要过高，学生只要能观察到、记录下两个盘子中蒜瓣生长的不同就可以。）
观察后引导学生对记录表进行简单分析：两个盘子里蒜瓣的变化有什么不同？为什么会有不同的变化？
蒜瓣生长情况记录表　　 

再如：观察植物生长过程
植物生长是一个较长的过程，在初学阶段，学生要观察这个过程除了时间长，难以坚持外，还有不懂得观察方法和记录方法的困难。教师可以给学生提供一个记录的案例：
时间 样子 描述 
4月6日  今天早晨，我种的西红柿已经有小嫩芽钻出了地面，我还给它浇了些水。 
4月10日 照片
画图 小苗长得离地面有2厘米高了，还长了叶子。 
通过这一案例，使学生明确应该观察不同阶段植物生长的变化，可以画图、拍照，也可以并用语言描述记录变化。为了准确记录变化，还可以通过测量用数字记录植物的生长变化。
这是用案例形式，教给学生观察的方法，过程性观察重在变化；还要引导思考：为什么会有这样的变化?思维活动的含量增加了。
巩固阶段：让学生参与部分观察内容，记录方法的制定；能分析整理简单数据。
比如：观察兔子的生长过程
在初学阶段，学生已经有了一些过程观察的经验，观察兔子的生长过程可以适当放手。例如，教师提供一个不完整的观察记录表，让学生试着将其补充完整，并讨论如何得到这些信息。
测量时，由于真实的兔子不易把控，影响课堂效果，可以用标本讲解如何观测。
身长是从头部开始，到尾巴起始部位结束（就是不包括尾巴）。这种说法科学吗？
明确测量方法后就可以开始观察了记录了。
兔子的生长过程记录表　 

记录一段时间后比较表中的数据，分析兔子为什么会有这样的变化？
像这样的需要较长时间才能完成的观察任务如何保持学生完成呢？
是呀，小学生独立完成长期观察任务确实很困难，这和他们的认知发展有关，教学中我常常采用分组的方法，一般4个人一组，大家共同完成，另外我会在每节课结束时用2-3分钟让学生展示阶段性记录，督促学生完成。
应用阶段：能独立观察，并发现规律。
例如：探究人的身高增长的规律
要求每位同学搜集自己从小到大身高的数据，把收集到的数据填写在下表中。如果学生搜集这些数据有困难，教师可以提供学生的体检卡，让学生收集数据。
例：王勇同学身高记录表　　 

根据表中的数据画曲线图。
分析曲线图找到规律：年龄增长身高也随着增长。
学生通过按照时间顺序观察事物的变化，从初期简单观察记录现象；到收集整理做出解释；最后到能对观察到现象进行分析、整理、总结出规律。观察能力逐步提高。
（2）实验观察
对于实验观察来说，在不同阶段，教师又应该怎样指导呢？
①初学阶段：教师教给学生实验的方法，使学生能够理解实验目的、方法，认同实验结论。
举例：（2册）植物的根吸收水分
将一棵凤仙花放入盛水的量筒中，并用油泥封住筒口（排除水分因蒸发而散失），在水的位置处做个记号（可以发现不明显的变化）。经过一段时间后，观察水面是否发生变化（可能会有什么变化？）。你怎么解释这种变化？
实验方法是教师教给学生的。教师要讲清方法，并使学生明白这样做的道理：用油泥封住筒口（避免水分因蒸发而散失），在水的位置处做个记号（可以发现水位不明显的变化）。
②巩固阶段：教师给予部分指导，学生参与部分实验设计，并对实验现象进行分析。
案例（4册）：水温对鱼呼吸频率的影响
教师给出实验方案，提问：实验中应该注意什么？促使学生思考实验方案，理解实验方案。设计实验记录表时，提示：记录表项目都有哪些？让学生具体设计记录表。
温度 鳃盖（口）每分钟开合次数　20℃ 
 　　水温对于的呼吸频率有怎样的影响？
学生通过观察收集数据，分析数据，认识到：水温升高鱼的呼吸频率上升，水温降低鱼的呼吸频率下降。鱼的呼吸频率与水的温度有关系。
这个实验学生做起来有一定困难，收集数据环节不容易做好。
教师应该注意：
*温度计的使用方法。
*小组分工要明确，重点测量温度、观察温度变化，鳃盖每分钟开合次数，如实记录。
③应用阶段：教师给予必要提示，学生尝试着独立设计实验，分析实验现象，得出结论。
比如：蜗牛在外界刺激下的反应
教师可以给学生一些提示：
如果触碰一下蜗牛，给它一个刺激，它真的会缩回去吗？让我们通过实验来验证一下。
你们想怎样做这个实验？实验可以分几步？触碰蜗牛身体的哪些部位？有没有顺序？如果先触碰触角会怎么样？实验中还应该注意什么？
蜗牛在外界刺激下的反应记录单
刺激部位  
蜗牛壳   
  　　把你们实验的顺序、观察到的现象跟大家交流一下。通过交流，大家对实验现象进行分析，获得正确的认识。
小结：①学生学习实验观察需要经历理解观察计划——参与部分观察计划设计——独立设计观察计划等阶段，通过逐渐地深入参与实验观察，最终习得运用实验观察的能力。
②学生的观察技能主要在中年级形成。在中年级教学中，教师要整体分析教学内容，选择最典型的内容承载观察技能的培养。学生经历体验—初学—巩固，形成观察技能。高年级重在对观察和技能的应用，并发展观察的品质，如观察的目的性、精确性、深刻性等。
表1学生观察技能的培养　　 

【想一想，写一写】
1．结合教学实际，谈谈在自然观察中，教师如何指导学生进行观察活动。