中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中觀察能力的培養(yǎng)

廖泉瑞　曾聰根　鐘俊敏

摘要：培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)的前提，是物理教學(xué)的重要內(nèi)容，也是值得物理教師研究和探討的課題。本文就如何培養(yǎng)學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)觀察能力進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：中學(xué)物理；物理實(shí)驗(yàn)；觀察能力

中圖分類號：G633.7文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003－6148(2009)8(S)－0075－2

伽利略奠定了實(shí)驗(yàn)物理的基礎(chǔ)，確定了物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。實(shí)驗(yàn)是物理理論產(chǎn)生的源泉，又是檢驗(yàn)新理論是否正確的唯一標(biāo)準(zhǔn)。中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，并不是讓學(xué)生去重復(fù)和模擬物理學(xué)者做過的實(shí)驗(yàn)，而是要通過實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)。觀察能力是物理實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)中最基本、也是最重要的能力。

1培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)觀察能力的意義

觀察是一種有目的、有計劃、比較持久的知覺，是物理實(shí)驗(yàn)中獲得信息的重要途徑，許多科學(xué)家就是憑著敏銳的觀察力取得了重大的科學(xué)成就。如哥白尼的日心說、開普勒的行星運(yùn)動定律、奧斯特電流的磁效應(yīng)、貝克勒耳的天然放射性現(xiàn)象、倫琴的X射線發(fā)現(xiàn)等，都是物理學(xué)家從“反常”現(xiàn)象和衍生效應(yīng)的觀察中發(fā)現(xiàn)的。

因此，加強(qiáng)觀察能力的培養(yǎng)，對于學(xué)生掌握物理實(shí)驗(yàn)方法，觀察物理現(xiàn)象，認(rèn)識物理規(guī)律有著重要的意義，對學(xué)生將來的發(fā)展(如從事科學(xué)研究和發(fā)明創(chuàng)造)有深遠(yuǎn)的意義。

2關(guān)于物理實(shí)驗(yàn)的觀察能力

物理實(shí)驗(yàn)的觀察能力既有人的感官的感知能力，又有對儀器的調(diào)控能力。在觀察過程中，交織著感官的感知和大腦的思維。判斷觀察能力的主要依據(jù)有：

2.1觀察的選擇性：就是要從實(shí)驗(yàn)所發(fā)生的諸多現(xiàn)象中，抓住主要的觀察目標(biāo)。例如，在用小車和斜面演示牛頓第二定律時，學(xué)生觀察的重點(diǎn)應(yīng)集中于作用力與速度變化快慢的關(guān)系上，而不是作用力與速度大小的關(guān)系上。

2.2觀察的深刻性：就是要抓住那些比較隱蔽的現(xiàn)象，這些被隱蔽的現(xiàn)象往往就是本質(zhì)性的物理規(guī)律，需要深入的觀察。比如“研究勻變速直線運(yùn)動規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，觀察不要停留在小車運(yùn)動情況和打點(diǎn)計時器的工作情況上，而應(yīng)著重觀察紙帶上的打點(diǎn)情況，因?yàn)榧垘系狞c(diǎn)代表小車在不同時刻的位置，相鄰兩點(diǎn)之間的距離之差代表小車在相等的時間內(nèi)速度變化的快慢，這才是本質(zhì)。

2.3觀察的準(zhǔn)確性：就是要縮小由觀察帶來的誤差。比如用50分游標(biāo)卡尺測長度時，判定游標(biāo)尺上哪一條刻線與主尺上的刻線對齊了。

2.4觀察的速度：體現(xiàn)在能否迅速捉住那些稍縱即逝的物理過程的能力。例如在氣墊導(dǎo)軌上進(jìn)行碰撞實(shí)驗(yàn)時，一臺計時器需要記錄碰撞前、后的兩個時間，這就需要在較短時間內(nèi)準(zhǔn)確地讀出兩個數(shù)據(jù)，要有較快的觀察速度。

2.5觀察的分辨能力：就是在相差不大的情況下，能夠分辨出強(qiáng)與弱，先與后，分與合，大與小，動與靜·快與慢等等。例如“落體與平拋運(yùn)動”實(shí)驗(yàn)中，能從兩球落地的聲音中分辨出落地時刻的先后，從而確定平拋運(yùn)動物體在豎直方向的運(yùn)動性質(zhì)。

3觀察能力培養(yǎng)的途徑與方法

人的觀察能力不是與生俱來的，而是在后天的實(shí)踐中培養(yǎng)和訓(xùn)練達(dá)成的，我們在實(shí)踐中積累了一些經(jīng)驗(yàn)。

3.1實(shí)驗(yàn)前——做好預(yù)習(xí)

首先，實(shí)驗(yàn)前要求學(xué)生對實(shí)驗(yàn)要有全面的認(rèn)識。我們列舉預(yù)習(xí)提綱，通過預(yù)習(xí)，學(xué)生能把握觀察的重點(diǎn)和注意的問題；其次，讓學(xué)生認(rèn)識實(shí)驗(yàn)儀器。培養(yǎng)學(xué)生通過閱讀實(shí)驗(yàn)教材或儀器說明書、對照實(shí)物認(rèn)識儀器的能力，養(yǎng)成了解儀器的用途、結(jié)構(gòu)、規(guī)格及使用方法的習(xí)慣。比如《練習(xí)使用示波器》前，要求學(xué)生熟悉每個旋鈕的用途及調(diào)節(jié)方法；再次，要求學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備的組裝或連接，當(dāng)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)故障時，知道檢查和排除故障。

3.2實(shí)驗(yàn)中——加強(qiáng)感官及協(xié)調(diào)能力的訓(xùn)練

觀察能力包括感知能力和感官協(xié)調(diào)能力，觀察能力的訓(xùn)練應(yīng)從這兩個方面入手：

3.2.1感官的訓(xùn)練——主要是視覺、聽覺、觸覺等方面的訓(xùn)練

3.2.1.1視覺方面的訓(xùn)練：儀器的安裝和調(diào)試，要按要求進(jìn)行。觀察和讀數(shù)時，必須全神貫注，并注意正確的姿勢。視覺方面最重要的是“重合”和“對稱”的判斷，“重合”就是用眼睛判斷被觀測對象(例如一條譜線或干涉條紋、指針)與定位標(biāo)準(zhǔn)刻度線對齊或重疊。“對稱”指用眼睛判斷在中位線兩端的間隙，具有等距的感覺。例如由天平指針的振蕩幅度判斷其是否平衡，重合和對稱的判斷，在一切具有指針刻度盤的儀器上，運(yùn)用最普遍。因而這種訓(xùn)練也是最基本、最適用的。

3.2.1.2聽覺方面：能比較出聲調(diào)的相對變化，能夠感知由于兩個頻率的相近的振動疊加所引起的拍，能分辨出聲音的四種屬性：音調(diào)、響度、音色和持續(xù)性。對于連續(xù)性的聲音，能分辨它的節(jié)奏旋律的變化。例如：蜂鳴器的聲音、電器中的交流電、電機(jī)、氣泵以及斷續(xù)器中正常與異常運(yùn)行的聲響，能夠作出及時、準(zhǔn)確的判斷。

3.2.1.3觸覺方面：主要訓(xùn)練手指。如使學(xué)生能夠辨別螺絲或旋鈕的松緊狀態(tài)，能夠用適中的力量扭動螺絲或旋鈕，用適度的力量與速度按動按鈕。如學(xué)生在使用螺旋測微器測量物體時，當(dāng)測微螺桿快要接近被測物體時，改用微調(diào)旋鈕，這時手指應(yīng)自覺地適中扭動旋扭，直至發(fā)出“喀喀”的響聲。

3.2.2感官協(xié)調(diào)能力的訓(xùn)練

依靠大腦協(xié)調(diào)感官和手的活動，尤其是手和眼的協(xié)調(diào)，使觀察與動作協(xié)調(diào)好。例如在“單擺”實(shí)驗(yàn)中，測定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，用嘴念出擺動的次數(shù)，耳朵監(jiān)聽自己的念數(shù)，在擺的最末一次通過平衡點(diǎn)時及時制動秒表。在整個測定過程中，交織著各種感官的活動，這些活動要準(zhǔn)確，要求先后有序，互相制約，協(xié)調(diào)進(jìn)行。要做到這些，有賴于對物理過程和因素內(nèi)在聯(lián)系的把握，并據(jù)此指揮和協(xié)調(diào)各感官的活動。

3.3觀察能力的培養(yǎng)——延伸到課外

引導(dǎo)學(xué)生平時多觀察周圍的事物，'積累感性知識，努力提高自己的觀察能力。

3.3.1做有心人。我們每接觸到一事物、一現(xiàn)象都留心對其觀察，做到見物思理。

3.3.2做細(xì)心人。每觀察一事物，先對事物的整體輪廓作一個認(rèn)識，然后觀察它的各個細(xì)節(jié)、各個方面，最后觀察各個部分相互之間的聯(lián)系，每個部分在整體中的地位，因而對事物的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)和發(fā)展有一個整體的比較清晰的認(rèn)識。

3.3.3把實(shí)驗(yàn)中的觀察與日常生活中的觀察相結(jié)合。觀察日常生活中的小電器、收音機(jī)、電視機(jī)和在實(shí)驗(yàn)時使用的電源、示波器等；日常使用的鐘表和實(shí)驗(yàn)時觀測的各種儀表；日常生活中使用的眼鏡、望遠(yuǎn)鏡和實(shí)驗(yàn)時使用的光學(xué)儀器都有一些共同之處，但也要注意區(qū)別。要防止學(xué)生把日常不正確的觀察習(xí)慣帶進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)中。

總之，培養(yǎng)觀察能力，要明確觀察的目的、任務(wù)，激發(fā)學(xué)生的觀察興趣，要促使學(xué)生養(yǎng)成善于觀察，勤于思考的習(xí)慣；要傳授給學(xué)生科學(xué)的觀察方法，有計劃地對學(xué)生進(jìn)行觀察訓(xùn)練，使學(xué)生能在訓(xùn)練中逐步提高實(shí)驗(yàn)觀察能力。

參考資料：

[1]周中權(quán)，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)法[M]。

[2]閆金鐸.中學(xué)物理教材教法[M]。

(欄目編輯張正嚴(yán))