基于“观察”的初中科学教学实践

郁黄芳

[摘 要]观察是科学研究的一种重要方法和手段。《细胞》是初中科学的一个经典内容，需要基于观察基础上才能有效建立相关知识。教师应基于课标目标，根据文本与学情制定合理的学习目标，以观察为主线进行教学设计，在反思中不断提升自身观察水平。

[关键词]  初中科学;细胞;观察渗透理论

《义务教育初中科学课程标准（2011年版）》明确指出，初中科学课程是“以提高学生科学素养为宗旨”的课程。掌握基本的“科学方法”是科学素养的核心内容之一，而“观察”是“科學方法”中的一个重要内容，是人们认识世界、获取知识的重要途径和科学研究的重要方法。因此，学生在科学学习过程中进行有效观察，克服“观察渗透理论”所引发的错误认识，是初中科学教学必不可少的要素之一。

一、“观察”的涵义

观察，是指人们通过各种感官或借助仪器，有目的、有计划地考察研究对象的一种科学方法。观察由“观”与“察”两个部分组成，“观”主要指看、听、嗅、尝、触摸等感知行为，“察”是分析、思考等大脑活动。根据研究对象或研究目的不同，观察分不同的方法，如方位观察法、时序观察法、分层观察法、动态观察法、比较或解剖观察法、全面或重点观察法、直接或间接观察法、自然或实验观察法，等等。

逻辑实证主义认为观察是绝对“中性的”，观察语言不依赖于理论语言，而理论语言则依赖于观察语言，通过对应规则从观察获得意义。由美国科学哲学家汉森提出的“观察渗透理论”摧毁了逻辑实证主义所追求的科学合理性，其核心观点是：任何观察都不是纯粹客观的，观察得出的结果会受到观察者理论基础的影响和支配，不同知识背景或理论观点的人，对同一对象可能会产生不同的观察结果，观察结果的差异程度，取决于人们的理论分歧程度。理论差异越小，观察结果的差异也越小，反之亦然。

在科学学习中，观察的目的大多是为了促进学习者对理论的认识和理解，提高学习的效果，内化学习的成果。因此，观察都须以正确的理论为指导，做到“观”与“察”科学、有机结合，才能发挥观察的真正意义。

现以初中科学《细胞》一节为例，分析基于“观察”的教学策略。

二、基于“观察”的教学策略

（一）根据文本与学情制定合理的学习目标

1.课程标准目标解读

在《义务教育初中科学课程标准（2011年版）》的“内容标准”中，与“细胞”直接相关的目标包括：学会使用显微镜等观察工具;学会制作简单的临时装片;学会绘制简单的生物图;知道细胞是生物体的结构和功能的基本单位;知道细胞基本结构及其功能，运用细胞及其功能的知识解释某些生命现象……“学科素养”中的“观察技能”是“科学探究”的基本技能之一，包括有目的、有重点地观察和全面地观察，以及描述观察对象的主要特征，需要在“内容标准”的教学执行中有效渗透与落实。总结以上目标可知，与《细胞》一节“观察”相关的目标包括：显微镜结构观察，装片制作的相关观察，正确使用显微镜进行细胞形态、结构的观察，观察结果的记录（绘制细胞图），细胞生长、分裂的观察等。

2.教材对比解读

在浙教版、华师大版两种版本的“初中科学”教材中，《细胞》一节的编写各有特点。其中，浙教版教材从罗伯特·胡克利用自制显微镜给观察到的细胞取名、后续科学家建立细胞学说为引入，让学生在思考、讨论中了解工具进步对人类认识细胞的影响，在认识不同形状细胞的基础上，进一步学习细胞的相似结构与功能，然后再练习使用显微镜、制作临时装片、利用显微镜观察动物和植物细胞，并绘制观察到的细胞图;华师大版教材从罗伯特·胡克利用自制显微镜给观察到的细胞取名为引入，在制作临时装片，利用显微镜观察动、植细胞，学习生物图画法的基础上，再学习细胞的结构与功能、细胞的形态、细胞的分裂和生长、细胞是生命活动的基本单位。比较两个版本的内容编排可知，两者都是在科学家发现、命名细胞的基础上进行细胞形态、结构和功能的学习，这有利于学生了解、观察工具对人类认识事物的影响。在教材内容认知方式的呈现次序上，浙教版教材是在细胞形态、结构和功能等理论学习的基础上，再借助显微镜对真实细胞进行观察，是在理性认识的基础上对实物进行再认识，这有利于减少因受观察者的理论影响和支配而产生的观察结果的发散现象;华师大版教材是在显微镜观察细胞形态、结构等感性认识的基础上，再进行相关知识的学习，这种编排更符合“感性认识→理性认识”的认识论基础，但却增加了观察结果的发散性问题。因此，在教学设计上需要发挥两种版本教材的优势，克服其中的不足。

3.基于学情的目标定位

根据“学情预估法”建立的预估学情档案可知，有较多的初一学生在“小学科学”的学习、视频或画报的观看等过程中，已经获得了与显微镜的作用和细胞形态、结构、功能相关的一些基础知识，但在显微镜的使用、观察的方法、思维的能力、事物的关联等方面存在不足。根据“目标加减法”思想，可制定以下学习目标：初步学会使用光学显微镜和简单装片的制作;通过显微镜直接观察感悟技术对观察的影响，认识细胞的基本结构，并绘制简单的细胞图;通过比较观察了解不同细胞在形态、结构上的异同，通过比较、归纳建立细胞结构模型（光学显微镜水平），并认识各结构的基本功能，感悟结构与功能相统一的辩证关系;通过照片观察了解细胞的生长和分裂，体会连续观察对了解细胞生理变化的意义。

（二）以“观察”为主线的教学设计例析

1.“单元教学设计”视角下的显微镜结构和装片观察

在学习使用显微镜、制作临时装片等过程中，除了在认识显微镜的结构、练习显微镜的使用、制作临时装片中必需的常规活动外，还可增加“单元教学设计”框架下的实验观察和问题思考，以帮助学生在今后相关内容的学习中实现知识的整合，克服因“观察渗透理论”所致的负效应。具体举例如下表：

[增设的观察任务或问题 单元教学设计的相关内容 目的意义 反光镜与光源位置间的关系 光的反射 体验“光的反射”，建立相关原理的感性（模糊）认识 选用不同镜面反光镜的原因 光圈大小与视野亮度的关系 光的直线传播 体验光圈叶片对光的遮挡 准焦螺旋对镜筒升降和成像清晰度的影响 凸透镜成像 对凸透镜成像原理（像距与物距的关系、放大倍数与像大小的关系、物体与像的位置关系等）形成模糊认识 观察时需先低倍镜后高倍镜的原因 像与物的方向关系 选取观察物的厚度及原因 制作临时装片时载玻片上加水或生理盐水的目的 动、植物细胞结构与功能，植物体对水分的吸收 了解环境溶液对细胞形态（或吸、失水）的影响 盖盖玻片的方法及原因 浮力的方向、光的折射 通过气泡运动方向和成像特点积累感性认识 ]

2.通过比较观察避免学生对细胞形态、结构的单一认识

本节常规教学多借助洋葱表皮、口腔上皮等细胞的观察进行建模，忽视了细胞形态、结构差异对学生认识细胞的影响，结果因受“观察渗透理论”的影响而导致学生对细胞形态、结构认识的偏差。因此，设计好细胞形态、结构的观察是学生正确认识细胞的重要组成部分。

根据“学习进阶”思想，对“认识细胞形态、结构”可在比较观察不同细胞形态的基础上，再进行细胞結构的认识。具体设计思路如下：

在学生使用显微镜观察自制装片细胞的基础上，再进行多种细胞永久装片、显微照片的比较观察（在对如图1细胞比较观察的基础上，还可根据需要增加红细胞、肌肉细胞、色素细胞、根毛细胞等照片的比较），使学生对细胞的形状、形状与功能的适应形成一个初步的认识，从中了解细胞的形状多种多样，细胞的形状与其功能相适应等基础知识，同时克服因装片制作质量、细胞种类单一等问题所产生的认识偏差。

在细胞形状比较、观察、求异的基础上，通过不同细胞主要成分的信息表展示，使学生在求异的同时发现细胞组成成分的共性，由此引入不同细胞基本结构的对比观察，以发现相同组织细胞形态、结构的相似性。不同组织细胞形态、结构的差异性（细胞形态的多样性），以及绝大多数细胞基本结构的相似性，在比较求同中形成建模思想，克服对细胞结构的格式化认识。

3.在细胞图的生成与修正过程中渗透观察程序

观察程序的正确与否，直接影响观察结果。在教学设计中，一般需根据“确定观察目的→确定观察对象→选择观察方法→制定观察步骤→进行观察记录→结果统计与分析→写出观察报告”的程序进行方法指导。例如，在学生自制临时装片及利用显微镜观察细胞的时候，让学生先参考观察程序进行实验，再在学习细胞结构后修正生物绘图法绘制的细胞结构图（如光学显微镜下看不出各种膜，所以用密集的点表示细胞核，用细线表示液泡或动物细胞的边界、植物细胞的细胞壁），从中建立正确的观察、记录方法，消除观察理论的负面渗透，修正、强化对细胞结构模型的认识。

4.利用情景观察的方法认识细胞的结构和功能

情景分析可以减少讲授式教学，促进学生思维发展，帮助学生理解和记忆。例如，利用纸盒或塑料盒类比细胞壁，用放入盒内的充气气球类比细胞壁以内的部分，即可引导学生分析盒子对气球具有的作用，从中得出细胞壁对细胞的保护和支持功能。又如，借助“伸入污水中的手、漂浮在死海的人”等情景，结合生活中的观察，思考“外界物质能否侵入人体”等问题，可激发学生对细胞膜功能的思考;或者用苋菜叶放入冷水、开水或捣碎的苋菜叶放入冷水的对比观察，分析开水及放捣碎叶变色的原因，达到强化细胞膜功能的认识。再如，在细胞核功能的学习中，利用图2的伞藻嫁接实验观察，有利于帮助学生建构细胞核的遗传功能。

5.借助多视角观察克服观察渗透理论的负影响

不同细胞受图片放大倍数不同的干扰，易造成学生对不同细胞或结构大小的错误认识。借助显微镜刻度尺对不同细胞大小的对比观察，有利于学生形成不同细胞大小关系的正确概念，避免因图片细胞的放大倍数不同而产生错误的认知。在课堂巩固中，也应极力避免学生用橡皮泥制作细胞模型的活动，这不仅仅是因为进阶思想的问题，更是因为“观察渗透理论”的影响，防止学生制作的细胞橡皮泥模型成为他们的认知。要解决学生对细胞立体结构的认识，除了可采用比较科学的细胞立体模型教具外，还可增加学生对不同细胞切面方向的多视角观察，再引导学生对多视角观察结果的整合想象，构建起正确的细胞立体结构模型。

6.通过照片的连续观察感悟细胞变化的意义

细胞的生长与分裂这一内容的目标要求较低，可利用连续观察拍摄到的照片进行讲授教学，使学生体会连续观察对细胞生理动态变化研究的意义。并可利用胡克观察到的死细胞事例，使学生感悟技术对科学认识发展的影响，以及连续观察、比较观察等各种观察方法对获得可靠结论的意义。

三、对“观察”设计的再思考

（一）自我提升是教师的首要任务

榜样的力量是巨大的，要让观察成为课堂教学的重要组成部分，发挥观察应有的作用，教师自身必须具有强大的观察素养。因此，教师不但要认真研究教材中每一个与观察有关的活动或实验，还应反复实践尝试，从中发现理论学习中难以发现的问题，生成与教学相关的各种预案，以更好地服务于实验（活动）教学。同时，还应不断学习关于观察方面的理论，掌握更多的方法、技巧或手段，并通过一线实践、拓展实验或活动达到提升自身观察水平的目的。

（二）观察兴趣是教学的第一要务

多元智能理论告诉我们，学生之间存在着观察敏锐的差异性，这会导致不同学生对同一事物的观察出现不同的兴趣。因此，在组织任何一个实验（活动）时，我们都需要在同一个实验（活动）中关注学生的差异化表现，通过组织合理的活动关注每一个学生，使他们能够在其中找到乐趣、体现自我。例如，在观察细胞的形态结构中，对具体结构的观察缺乏兴趣的学生，可以利用“你眼中最美的是哪个细胞及其原因”“谁能把细胞结构图画的最漂亮、最像”等问题，让他们从自己感兴趣的角度进行观察，从中获得细胞的结构知识。当学生有了观察的兴趣后，观察的习惯养成和方法渗透也就不再是一件难事。

[参 考 文 献]

[1]王芳.浅析观察渗透理论[J].新学术，2008（1）.

[2]邵万亮，杨尧飞.基于课标的“目标加减法”三步曲[J].上海教育科研，2019（7）.

[3]邵万亮，毛娆儿.初中科学课程“植物生命活动的调节”一节的目标加减研究[J].生物学通报，2018（10）.

（责任编辑：赵晓梅）