高中物理實驗觀察能力的培養(yǎng)策略

張金玉　張艷燕

摘 要：物理學(xué)是一門實驗科學(xué)，培養(yǎng)實驗觀察能力是物理教學(xué)的重要內(nèi)容。對于已具備抽象思維能力的高中生，培養(yǎng)實驗觀察能力要注重對觀察習(xí)慣、觀察素質(zhì)和觀察方法的訓(xùn)練，在實驗教學(xué)中有意識地引導(dǎo)觀察方法的運(yùn)用，從而促進(jìn)物理實驗觀察能力的提高。

關(guān)鍵詞：物理實驗；觀察能力；高中生

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148（2017）12-0011-3

物理學(xué)是一門以實驗觀察為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，觀察和實驗是獲取感性知識的重要途徑，是學(xué)習(xí)和科學(xué)研究的重要方法。自從經(jīng)典力學(xué)之父伽利略開創(chuàng)了實驗方法來研究物理現(xiàn)象，就有力地推動了物理學(xué)的發(fā)展。中學(xué)物理實驗就是讓學(xué)生在科學(xué)探究實驗過程中培養(yǎng)物理實驗?zāi)芰?，提高實驗素養(yǎng)?？茖W(xué)地觀察是學(xué)習(xí)和探索物理規(guī)律的重要手段，所以，物理教學(xué)中首先要培養(yǎng)的是物理實驗觀察能力。

1 物理實驗觀察能力是知覺過程

實驗觀察能力是指在特定的條件下，個體能針對具體的實驗現(xiàn)象產(chǎn)生有意義知覺的能力。從定義可以看出，在物理實驗觀察中，我們是通過各種感覺器官，比如要用眼睛去看外觀的形狀、顏色、大小等，還要用耳朵、鼻子、雙手去對聲音、味道和冷熱程度來進(jìn)行有目的、有計劃、有步驟地去感知過程。觀察是思維的知覺，在這個過程中還要對感受到的信息進(jìn)行加工，分析總結(jié)出物理現(xiàn)象中的物理規(guī)律。高中生的物理實驗觀察能力是指中學(xué)生順利進(jìn)行物理現(xiàn)象觀察時所具有的個性心理特征，是在物理學(xué)習(xí)過程中逐步形成與發(fā)展起來的。

物理實驗觀察能力對于高中生學(xué)習(xí)物理非常重要，在觀察活動中，直觀的物理現(xiàn)象會引起學(xué)生的好奇心與學(xué)習(xí)興趣，形成大量豐富的物理表象，有利于激發(fā)科學(xué)思維活動，促進(jìn)學(xué)生積極主動地學(xué)習(xí)。物理學(xué)科的研究對象是物質(zhì)結(jié)構(gòu)和物質(zhì)的運(yùn)動形式及其規(guī)律，對于物理現(xiàn)象的觀察，更多地是相對于時間與空間的物理變化。依據(jù)物理學(xué)科的特點，培養(yǎng)物理實驗觀察能力，需要養(yǎng)成良好的觀察習(xí)慣，培養(yǎng)優(yōu)良的觀察品質(zhì)，掌握科學(xué)的觀察方法，創(chuàng)造更多的觀察實踐活動。

2 物理教學(xué)中培養(yǎng)良好的觀察習(xí)慣

良好的觀察習(xí)慣是有目的、有計劃、有步驟地進(jìn)行觀察活動，只有這樣，才能使得觀察結(jié)果具有科學(xué)性和客觀性。

首先，要有觀察興趣。興趣是最大的學(xué)習(xí)動機(jī)，那么觀察也不例外。愛因斯坦曾說：“興趣是最好的老師?！痹趯嶋H的物理教學(xué)中，可以創(chuàng)設(shè)物理情境，設(shè)疑激趣。強(qiáng)烈的好奇與求知會讓學(xué)生主動且有效地進(jìn)行觀察活動。其次，在觀察中要學(xué)會把握觀察的重點，對于觀察對象要明確，而且在實驗觀察中善于邏輯推理，能概括出物理現(xiàn)象的本質(zhì)特征。再次，在觀察之前設(shè)計好觀察的順序。物理學(xué)科的特性決定了觀察的順序有三種，時間順序、空間順序、局部到整體或整體到局部的順序。通過對實驗步驟的分析，弄清觀察的先后及主次的順序。最后，觀察中要有實事求是的科學(xué)態(tài)度，客觀地做好觀察記錄，力求達(dá)到全面、細(xì)致和準(zhǔn)確的觀察。這樣便于接下來的分析、整理和總結(jié)觀察結(jié)果。

3 物理教學(xué)中培養(yǎng)優(yōu)良的實驗觀察素質(zhì)

3.1 觀察的目的性

觀察的目的性是指善于組織知覺活動達(dá)到預(yù)期觀察目的的品質(zhì)。作為一名中學(xué)生，物理實驗觀察能力是獲取物理知識的開端，也是對物理知識感情認(rèn)識的源泉，同時也是學(xué)生進(jìn)行思維活動的條件。通常來說，中學(xué)生作為青少年，對新鮮、未知的現(xiàn)象和事物充滿好奇心，是有觀察的意愿和內(nèi)在動機(jī)的。但在具體的觀察過程中，如果未進(jìn)行先期的引導(dǎo)和告知，學(xué)生的觀察往往有一定的盲目性。因此，教師在學(xué)生進(jìn)行具體的實驗之前，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生弄清觀察的目的，以便使學(xué)生在實驗進(jìn)行中有所側(cè)重點，將注意力和思考集中在重點和難點上，從而進(jìn)行有目的的觀察。

3.2 實驗觀察內(nèi)容表格的自行設(shè)計

在物理教學(xué)中，教師可根據(jù)實驗的相關(guān)要求和內(nèi)容，有意識地進(jìn)行指導(dǎo)，使學(xué)生學(xué)會自己設(shè)計需觀察的內(nèi)容，并確定觀察工具。例如，在講解曲線運(yùn)動時，會遇到的平拋儀實驗。在進(jìn)行此項實驗前，可讓學(xué)生結(jié)合當(dāng)前使用的新媒體的視頻制作和編輯功能，如ipad、手機(jī)等，首先拍攝兩小球曲線運(yùn)動的視頻，然后再慢放或者截屏觀察。通過此種方式，可以使學(xué)生更清晰地觀察到平拋運(yùn)動的整個過程，從而在教師的指導(dǎo)下總結(jié)出平拋運(yùn)動的規(guī)律。由此可見，學(xué)生對觀察表格的設(shè)計水平，也代表著其內(nèi)在的觀察素質(zhì)的高低。

3.3 培養(yǎng)學(xué)生觀察與思維緊密結(jié)合的品質(zhì)

蘇霍姆林斯基說過：“觀察對于青少年之必不可少，正如陽光、空氣、水分對于植物之必不可少一樣。在這里，觀察是智慧最重要的能源?！庇^察是一個人認(rèn)識事物的重要途徑，是智力、思維活動的基礎(chǔ)。同時，觀察也是思維的觸角，對于中學(xué)生來說，良好的觀察能力能獲得更多的知識和經(jīng)驗。在中學(xué)物理實驗中如何培養(yǎng)學(xué)生的觀察與思維緊密結(jié)合的品質(zhì)？首先，要使學(xué)生明確實驗觀察的目的和任務(wù)。其次，還要使學(xué)生具備觀察實驗現(xiàn)象的必備知識。只有先了解，然后有目的地去觀察，學(xué)生才能更好地感知和思考。再次，使學(xué)生掌握一定的觀察方法。最后，做好觀察記錄和觀察后的歸納與總結(jié)。學(xué)生只有具備了觀察和積極思考的能力，才能概括、歸納物理現(xiàn)象后的物理規(guī)律。

3.4 培養(yǎng)學(xué)生不怕挫折、鍥而不舍的精神

在實驗觀察時往往不是馬上就能獲得觀察結(jié)果的，總會遇到一些偶然事故。例如，學(xué)生在學(xué)習(xí)電學(xué)模塊，使用電流表和電壓表進(jìn)行“伏安法測電阻”實驗時，學(xué)生可能會遇到各種問題，比如電流表的指針不動，所使用的指示燈不亮等。這時指導(dǎo)老師可以鼓勵、指導(dǎo)學(xué)生自己檢查故障原因，一一排除產(chǎn)生故障，從而最終解決問題。在這個過程中，可以培養(yǎng)中學(xué)生思考問題、解決問題的能力，從而培養(yǎng)其不怕挫折、鍥而不舍的精神。

4 物理教學(xué)中實驗觀察方法的訓(xùn)練提高

新一輪課程改革高中物理教學(xué)目標(biāo)中明確指出高中生在物理課程學(xué)習(xí)中應(yīng)使學(xué)生受到科學(xué)方法的訓(xùn)練， 基于高中生的心理特點，物理實驗教學(xué)中，除了培養(yǎng)學(xué)生的觀察興趣，幫助學(xué)生設(shè)計觀察表格以及弄清觀察目標(biāo)和觀察內(nèi)容外，還必須教給學(xué)生實驗觀察中的具體方法。endprint

4.1 物理實驗中的具體觀察方法

（1）比較觀察法又叫對比觀察法。這是判明“是什么因素對現(xiàn)象或過程起支配作用”的有效辦法。同一個物理現(xiàn)象或過程，在不同因素作用下的現(xiàn)象對比觀察，驗證出主導(dǎo)的影響因素。（2）順序觀察法是指先觀察什么，后觀察什么，應(yīng)按一定的順序觀察。一般的觀察順序為從上到下，從外到內(nèi)，從前到后、從左到右或從右到左等。（3）分步觀察法是當(dāng)一個現(xiàn)象和過程由多種因素支配的時候，為了弄清各個因素的作用、性質(zhì)和規(guī)律，常采取依次突出一個因素的作用而使其他因素固定，一步一步進(jìn)行觀察。（4）整體觀察法是觀察程序為先由整體到部分，再由部分到整體。即先對整體有一個初步的、一般的認(rèn)識后再分出觀察主要對象，對這些對象進(jìn)行細(xì)致觀察，從而對整體對象有—個正確的認(rèn)識。（5）歸納觀察法是通過對個別現(xiàn)象分別進(jìn)行觀察，得到一些個別的結(jié)論，對這些結(jié)論進(jìn)行分析、歸納，從而得出一般規(guī)律的一種觀察方法。比如，為了便于研究質(zhì)點的加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系，我們就可以在先控制質(zhì)量這個因素不變的情況下，觀察加速度與力之間的關(guān)系。然后再控制另外一個因素——力不變的情況，觀察加速度與質(zhì)量之間的關(guān)系。最后，通過歸納得出牛頓第二運(yùn)動定律。由此可見，歸納觀察法的使用，有利于學(xué)生掌握現(xiàn)象的實質(zhì)以及學(xué)會如何研究比較復(fù)雜現(xiàn)象的一般規(guī)律。

4.2 實驗觀察方法在實驗案例中的運(yùn)用

分步觀察法運(yùn)用于初中物理演示實驗歐姆定律中，可將觀察分為三步。首先，連接好電路，定性觀察電壓或電阻的變化都能引起電流的變化。第二步，通過固定電壓和改變電阻，從而引起電流的變化，觀察二者的對應(yīng)關(guān)系，從而探究電流與電阻的關(guān)系。第三步，固定電阻，移動滑片改變電壓，讀出電流，并記錄，從而探究電流與電壓的關(guān)系。教師在演示實驗中，要注意使學(xué)生領(lǐng)會控制變量法的實驗方法決定了該實驗要用觀察方法。

整體觀察法運(yùn)用在實驗平面鏡成像中：先觀察像，再觀察發(fā)光物體蠟燭，從而得出像與物體大小相等，而且正立。再用另一支與物體蠟燭大小粗細(xì)相同的蠟燭把它放到平面鏡后去尋找像的位置，利用尋像方法“視差法”不斷移動尋像蠟燭的位置，直到不論從什么角度去觀察，尋像蠟燭都好像與像在同一位置上，二者完全重合為止。尋像蠟燭的位置就是像的位置。再從整體去觀察，得出像是虛像，像距與物距相等。通過這種整體性的觀察可以得到科學(xué)準(zhǔn)確的結(jié)論。

歸納觀察法運(yùn)用在電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實驗中：（1）保持導(dǎo)線不動，閉合開關(guān)，靈敏電流表的指針不偏轉(zhuǎn)，表明導(dǎo)體無電流；（2）保持電路閉合，讓導(dǎo)體在磁場中向右運(yùn)動，靈敏電流表的指針向右偏轉(zhuǎn)，表明電路中有電流，讓導(dǎo)體在磁場中向左運(yùn)動時，靈敏電流表的指針向左偏轉(zhuǎn)，表明導(dǎo)體中感應(yīng)電流的方向跟導(dǎo)體切割磁感線方向有關(guān)；（3）兩個磁極對調(diào)，使磁感線的方向反向，閉合開關(guān)，讓導(dǎo)體在磁場中向右運(yùn)動，靈敏電流表的指針向左偏轉(zhuǎn)，表明導(dǎo)體中的感應(yīng)電流方向跟磁場方向有關(guān)；（4）保持電路閉合，讓導(dǎo)體豎直方向上下運(yùn)動時，靈敏電流表的指針不偏轉(zhuǎn)，表明導(dǎo)體中無感應(yīng)電流。通過以上步驟的實驗，引導(dǎo)學(xué)生歸納出電磁感應(yīng)的一般規(guī)律：電磁感應(yīng)現(xiàn)象就是閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁力線的運(yùn)動時，導(dǎo)體中就會產(chǎn)生感生電流的現(xiàn)象。在這個實驗中要邊觀察邊進(jìn)行分類，同種原因不同結(jié)果，或者不同原因卻是相同結(jié)果，每觀察到一個物理現(xiàn)象，就要找出其中的關(guān)鍵因素，這樣有利于實驗結(jié)束后的歸納總結(jié)。

5 有意識地組織學(xué)生進(jìn)行課外的觀察活動

培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力，除了采用物理課上的演示實驗和學(xué)生親自動手在實驗室做實驗以外，我們還可以讓學(xué)生在平時的生活中，或?qū)ψ匀唤缰心承┈F(xiàn)象的思考和觀察中發(fā)現(xiàn)問題，學(xué)著去探究和分析問題背后的原理與規(guī)律。學(xué)生所使用的教材或者教輔書中也有很多生活小實驗可以去嘗試。教師還可以結(jié)合教學(xué)內(nèi)容向?qū)W生提供一些觀察實驗的題目。比如：課題自制雙縫并觀察雙縫干涉圖樣。材料就是蠟燭和生物切片的載玻片還有雙面刀片兩片，用蠟燭火焰將玻璃片熏黑，把兩片刀片疊在一起，在玻璃片熏黑的一面劃一道直線，就得到一塊雙縫，再在兩刀片間墊一層紙，再刻一塊雙縫距大一些的雙縫。觀察時手持雙縫片，透過雙縫觀察直絲燈泡，就可看到白光的雙縫干涉圖樣。在燈泡和雙縫之間或雙縫與眼睛之間插入一張有顏色的玻璃紙或濾色片，即可看到單色光的雙縫干涉圖樣。再改用不同縫距的雙縫觀察，或移動觀察位置改變與光源之間的距離，可看到干涉條紋的間距發(fā)生變化。這種由學(xué)生相對獨立地進(jìn)行的觀察活動，不僅有利于培養(yǎng)學(xué)生觀察的主動性、計劃性，而且對其他能力的發(fā)展也有積極作用。

總之，要提高物理實驗觀察能力，就應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生熱愛觀察，學(xué)會正確使用觀察方法，善于在生活中觀察思考。與此同時，教師要重視教材中引用的物理學(xué)史材料，介紹認(rèn)真細(xì)致的觀察在科學(xué)發(fā)明和發(fā)現(xiàn)中所起到的決定性作用，充分激發(fā)學(xué)生認(rèn)識到觀察的重要性，教育學(xué)生要做“有心人”，激勵他們觀察，積極提高自身的物理實驗觀察能力！

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（欄目編輯 趙保鋼）endprint