物理實(shí)驗(yàn)中應(yīng)重視觀測能力的培養(yǎng)

物理實(shí)驗(yàn)是物理課教學(xué)的重要內(nèi)容，它對于學(xué)生掌握知識、發(fā)展智力、形成技能等等方面，具有不可替代的作用，是對學(xué)生進(jìn)行素質(zhì)教育的重要方式。本文就觀測能力的培養(yǎng)談幾點(diǎn)看法。

一、什么是物理實(shí)驗(yàn)的觀測能力

物理實(shí)驗(yàn)的觀測能力，就是學(xué)生在物理實(shí)驗(yàn)過程中，依靠感官，借助于儀器，觀察物理現(xiàn)象，測量物理訊息的能力。

物理實(shí)驗(yàn)的觀測一方面依靠感官，另一方面則是借用和發(fā)揮物理儀器的作用。而物理儀器是“物化”了的物理知識，即凝結(jié)著大量人們已經(jīng)掌握的概念和理論。從這個意義上說，物理實(shí)驗(yàn)的觀測力既包含著人的感官的感知能力，又包含著使用儀器所必需的思維能力。也就是說，觀測能力是一種心理素質(zhì)，一種技能。在觀測過程中，它交織著感官的感知和大腦的思維，或者說，它是一種思維的感知。

二、培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)觀測力的重要性

物理儀器在實(shí)驗(yàn)過程中，一般說來有如下功能：一是激發(fā)，解離自然物或自然過程。例如陰極激發(fā)高速電子流，產(chǎn)生淺綠色的射線。二是分析和選取物理訊息。例如用棱鏡把光分成光譜線。三是顯示、記錄、測定訊息。例如用照相底板攝取光譜并進(jìn)行譜線波長測定。

實(shí)驗(yàn)觀測的基本任務(wù)就是合理地、充分地發(fā)揮儀器的功能，觀察物理現(xiàn)象，在儀器精度范圍內(nèi)測準(zhǔn)物理訊息。要順利完成這個任務(wù)首先必須正確安裝、調(diào)整儀器。而即使最粗略最簡單的要求，如讓儀器整體處于垂直或水平狀態(tài)；處于同地磁場平行或垂直的狀態(tài)；儀器各部件的固結(jié)、穩(wěn)定、等高、同軸等等都必須由感官來判斷、試探和估量；其次，實(shí)驗(yàn)過程中，儀器運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常，物理過程及其現(xiàn)象是否按預(yù)期的出現(xiàn)，必須隨時觀察和監(jiān)視；最后，儀器顯示的物理訊息，必須充分調(diào)動各器官的注意力，機(jī)敏的反應(yīng)，最佳的分辨本領(lǐng)，進(jìn)行準(zhǔn)確的測定和記錄。特別是任何預(yù)先計(jì)劃周密的物理實(shí)驗(yàn)，終究不能把復(fù)雜的自然聯(lián)系包括無遺，它難免會出現(xiàn)“意外”的現(xiàn)象，伴隨新的效應(yīng)。歷史上一些重大的發(fā)現(xiàn)，如奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)，倫琴發(fā)現(xiàn)X射線；以及光電效應(yīng)，萊塞的發(fā)現(xiàn)，都是物理學(xué)家從“反常”現(xiàn)象和衍生效應(yīng)的觀測得到的。因此，加強(qiáng)觀測能力的培養(yǎng)，對于切實(shí)掌握物理實(shí)驗(yàn)這種認(rèn)識手段，深入認(rèn)識物理現(xiàn)象及其規(guī)律是極為重要的。

三、觀測能力訓(xùn)練的內(nèi)容和要求

綜上所述，觀測能力包括感知能力和思維能力兩個方面，因此，觀測能力的訓(xùn)練，相應(yīng)的包括了感官的訓(xùn)練和思維的訓(xùn)練兩個方面，而根據(jù)物理實(shí)驗(yàn)觀測的基本任務(wù)和要求，可以進(jìn)行如下的訓(xùn)練。

（一）感官的訓(xùn)練

1．“重合”和“對稱”的判斷。“重合”就是用眼睛判斷被觀測對象，如干涉條紋、指針等同定位標(biāo)準(zhǔn)對齊或重疊。“對稱”指用眼睛判斷在中位線的兩側(cè)的間隔，具有對稱或等距的感覺。重合和對稱的判斷，在一切具有指針度盤的儀器上，運(yùn)用最普遍，因而這種訓(xùn)練也最基本、最重要。

2．在視覺方面。對于可見光不同顏色的大體辨別。

3．在聽覺方面。能比較出聲強(qiáng)的相對變化。能感知由于兩個頻率相近的振動疊加所引起的拍。

4．熟悉實(shí)驗(yàn)中常遇到的一些聲響。例如蜂鳴聲的聲音，這是為了保護(hù)儀器特設(shè)的警戒；電器中的交流電、電視、氣泵以及斷續(xù)器正常與異常運(yùn)行時的聲響。

5．在觸覺方面。主要訓(xùn)練手指，使之能夠辨別螺旋或旋鈕的松緊狀態(tài)；能夠自覺用適中的力扭動螺旋或旋鈕，用適中的力與速度按動按鈕等。

（二） 思維的基本訓(xùn)練

1．依靠思維指揮個中感官的協(xié)調(diào)活動。就簡單的單擺實(shí)驗(yàn)來說，要測準(zhǔn)擺動周期，必須用眼睛盯準(zhǔn)擺同平衡位置重合的時刻，同時用手指按動秒表；用嘴巴念出擺動的次數(shù)，耳朵監(jiān)聽自己的念數(shù)；在擺最末一次通過平衡點(diǎn)時，迅速制動無誤，有時要求先后有序。它們是相互制約、協(xié)調(diào)進(jìn)行的。要做到這一點(diǎn)，有賴于思維對物理過程各因素內(nèi)在聯(lián)系的把握，并據(jù)此指揮和協(xié)調(diào)各器官的活動。

2．抽象能力的訓(xùn)練。為使觀測過程自覺性強(qiáng)，目標(biāo)明確，實(shí)驗(yàn)者必須有如下的抽象能力。他要了解實(shí)驗(yàn)所依據(jù)的基本現(xiàn)象和基本規(guī)律是什么。物理儀器和操作程序如何具體體現(xiàn)這些現(xiàn)象和規(guī)律，或者相反，他必須知道儀器面盤上的旋鈕、指針、度盤及其他形式顯示器所發(fā)生的變動、所顯示的數(shù)據(jù)，意味著什么實(shí)際過程和怎樣的因果關(guān)系。

用楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)獲得干涉條紋，必須了解產(chǎn)生穩(wěn)定干涉的條件。為了得到這些條件，儀器是怎樣提供相干光源，單縫有什么作用？雙縫又有什么作用？干涉條紋的疏密，收縮和擴(kuò)張，各反映著什么因果關(guān)系？即干涉條紋如何隨入射角、光程差而發(fā)生變化？只有他能夠把理論的東西化為具體的操作，有能夠透過具體現(xiàn)象理解過程的本質(zhì)，他才能更有目的地進(jìn)行觀察，更自覺而正確地進(jìn)行測量。

3．分析和綜合的能力。對于未知現(xiàn)象，或者對于某種訊息，為了觀察并弄清它們產(chǎn)生、消失的條件與原因，必須學(xué)會分析與綜合。即在觀測中，使某些因素固定不變，而變更另外一二個因素，觀察這個現(xiàn)象或?qū)W習(xí)，是否隨之產(chǎn)生或消失，增強(qiáng)或減弱，以及這些關(guān)聯(lián)在量上的反映。然后又轉(zhuǎn)而逐一尋找其他因素的影響，像這樣逐條逐層地探索就是分析。經(jīng)過分析得到了各方面關(guān)系之后，要能夠進(jìn)一步把各方面的關(guān)系綜合起來，對于整個現(xiàn)象、整個過程做出判斷、得出結(jié)論，并進(jìn)而指導(dǎo)更深入更全面的觀測。

在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，進(jìn)行觀測能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練，以下幾點(diǎn)是值得注意的：

1．必須在整個教學(xué)過程中，有計(jì)劃地逐步地訓(xùn)練和培養(yǎng)，對每一個實(shí)驗(yàn)題目，都必須確定感官訓(xùn)練和思維訓(xùn)練的具體內(nèi)容，有意識地在教學(xué)過程中進(jìn)行訓(xùn)練。

2．教學(xué)過程是把人類長期積累起來的間接經(jīng)驗(yàn)和技能，以短捷的方式傳授給下一代。因此，感官和思維的訓(xùn)練，必須強(qiáng)調(diào)教師的講解和示范，不能因防止教師包辦代替而取消了必要的講解與示范。

3．實(shí)驗(yàn)觀測與日常生活中的一些觀測有密切聯(lián)系。例如日常生活中使用電燈、收音機(jī)、電視機(jī)和在實(shí)驗(yàn)時使用的電源、示波器；日常觀看鐘表；日常生活中借助于眼鏡、望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀察，和實(shí)驗(yàn)時使用光學(xué)儀器，都有一些共同之處。學(xué)生往往把日常生活觀測習(xí)慣帶進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，而這些習(xí)慣往往比較粗劣。因此，在教學(xué)中必須注意隨時糾正一些不正確的觀測習(xí)慣，示范正確的觀測方法，從正反兩方面來強(qiáng)化教育，便可以收到事半功倍的效果。