论在物理教学中培养学生的观察能力

1、【论文关键词】物理教学；观察；兴趣；方法；习惯；能力 【论文摘要】观察作为一种物理学习能力，对于物理学习具有重要的作用；同时，观察也是一种重要的研究手段。作为物理教师，要经常结合教学内容，说明认真细致的观察在知识学习及科学发明和发现中的作用，培养学生的观察能力,教育学生要做观察的有心人，养成善于观察的良好习惯。 观察能力是学生学习能力的重要组成部分，也是学生的重要心理特征之一。杨振宁先生在谈到物理教学时指出：“很多学生在学习中形成一种印象，以为物理学就是一些演算。演算是物理学的一部分，但不是最重要的部分。物理学最重要的部分是与现象有关的。绝大部分物理学是从现象中来的。现象是物理学的根源。”学生

2、的观察能力作为一种心理品质，是在成长中通过学习逐渐形成的。物理学发展史上，不乏由于细心观察与思考而导致重大发现的例子。伽利略由于观察研究吊灯摆动而发现了单摆振动的规律，奥斯特因细心观察而发现了电流的磁效应那么，如何在物理实验教学中培养学生良好的观察能力呢？ 一、激发观察兴趣，明确观察目的 美国心理学家布鲁纳说：“最好的学习动因是学员对所学材料有内在兴趣。”观察是有目的、有计划的，并和思维活动紧密结合的主动知觉。知觉是人脑对直接作用于感觉器官的客观事物的整体反映。但人对同时作用于感觉器官的所有客观事物并不都产生知觉，而只是对其中少数客观事物发生兴趣，然后做出观察行为，产生知觉。所以，若要求学生对

3、事物进行观察，必须首先激发学生对该事物产生兴趣。激发兴趣可以通过设置疑问、引入竞争、趣化知识等方法去实施。 但学生由兴趣引发的观察行为可能漫无目的、杂乱无章，未必能达到教学目的。瓦托斯基说：“观察并不是漫不经心的扫描，而是一种受观念支配的寻找证据的活动。”观察的效果取决于观察的目的和观察的要求明确到何种程度。观察的目的、要求愈明确，观察者对知觉对象的反映愈完整、愈清晰，观察效果就愈好。因此，激发兴趣的同时，必须对学生的观察加以引导，明确观察目的，把学生的注意力集中到少数事物或事物的重要方面，排除次要事物的干扰，从而收到理想的观察效果。如在做演示实验或者学生实验前，可提出如下问题引导思考：“这两

4、（几）次实验中，有哪些不同？”、“这两（几）次实验中，有哪些共同的地方？”、“此次实验与前次实验，有哪些共同点（或不同点）？”等。另外还可引导学生观察结果，由学生自己获得结果变化的有关情况。如“这两（几）次实验，结果有变化吗？”“此次实验与前次实验，结果有没有不同？”等。在条件具备后，还可引导学生自己进行归纳，得出结论。如：“通过以上分析，我们可从中得出什么结论？”等。 二、学会观察方法，注意观察顺序 由于学生缺乏生活经验和独立、系统的观察能力，教师要指导学生观察的方法，拟定观察顺序，告诉学生先观察什么，后观察什么，再观察什么。 1、全面观察 对物理现象和过程进行观察时，往往需要学生全面而系统

5、地观察，不要只局限于某一个点上看问题，而应该全面地进行考虑，这是观察事物重要的环节。有关现象可按如下步骤进行观察：（1）观察分析结果出现的若干场合，以获得结果变化的有关情况。（2）观察分析这些场合中的先行情况，以获得其中变化因素和不变因素。 例如，阿基米德从跨入浴盆洗澡发现水从浴盆中溢出而受到启发，从而发现了浮力定律。又如力学中的例子：在杂技表演中，演员平躺在沉重的钢板下，两个大力士用铁锤轮番敲击置于钢板上的砖块，结果砖碎，人却丝毫未受损伤。对以上现象，我们要全面地观察整个过程，而不只看局部，则可运用动量定理，揭示杂技表演的秘密。 2、重点观察 既要全面观察，又要抓住重点。观察的片面性必然导致

6、思维的局限性，必须防止“挂一漏万”、“只见树木不见森林”的倾向。观察时，尽量调动多种器官参加活动，比较其异同点，得出正确结论，形成完整概念。物理学中很多规律都是在对大量个别现象进行观察和研究的基础上，通过归纳总结而获得的。例如，牛顿在总结了伽利略等前辈对自然界机械运动的观察与实验结果基础上，归纳出了著名的牛顿运动三定律。同时还要注意抓住重点要素进行观察分析，防止眉毛胡子一把抓。有的实验现象不很明显，有的实验现象稍显即逝或多种现象并存，教师应让学生由局部到整体，给学生有重复观察的机会，也可以根据实验的特定要求，重点观察实验中的某一方面或几个方面，要求学生集中注意力，准确捕捉瞬间变化。 3、对比观

7、察 一般教师在开始进行探究实验教学时，就要教会学生实验观察的一般方法，从变化前、变化时、变化后三个不同阶段进行对比。对比观察法是抓住事物的特点比较其异同的方法，包括异部对比、异物对比、前后对比及分类对比等。这是判断哪一种因素对现象或过程起支配作用的有效方法。 例如：为判明引起电磁感应现象的因素是否为原磁场的变化，就要用磁场虽强但无变化的情形与原磁场虽弱但有变化的情形对比，从而判明哪一种因素在电磁感应现象中起决定作用。又如：在河边玩耍时,观察到两位女士在河边散步,一位穿高跟鞋,另一位穿平跟鞋,尽管她们体重看起来相当,但她们留在河边湿地上的脚印深浅有明显的差异，由此自然联想到压强的概念，对正确理解

8、压强的物理意义有很大的帮助。 利用对比观察法，使各项观察点既清楚明白又容易记忆，避免了观察内容的混乱。 4、循序观察 循序观察法是按照一定的排列顺序进行观察的方法。例如，如对部分电路欧姆定律实验的观察就是这样。第一步，先定性观察电阻变化或电压变化都能引起的电流变化；第二步，固定电阻，定量观察电压变化对电流的影响；第三步，固定电压，定量观察电阻变化对电流的影响。循序观察法是对整个过程进行全面观察，观察详尽而条理清晰，避免了遗漏观察点的现象。 - 5 材料科学空间材料科学曾是微重力科学中耗资最大的领域,材料科学各分支领域的学者都希望在空间微重力环境中去研究凝固过程的机理和制备高质量的材科.空间微重

9、力环境是制备研究多元均匀块体材料的最佳场所,其主要特征就是消除了因重力而产生的沉降浮力对流和静压力梯度.由于浮力减弱,密度分层效应的消失,可以使不同密度的介质均匀地混合.由于空间微重力环境中静压力梯度几乎趋于零,因而能提供更加均匀的热力学状态.这种条件更有利于研究物质的热力学本质和流体力学本质,探索研制新型的材料和发现材料的新功能.目前空间材料科学研究的重点是利用空间实验的成果改进地面材料制备技术,以及利用空间微重力环境测量高温熔体的输运系数.在国际空间站的欧洲美国和日本压力舱中,都有材料研究的专柜.利用微重力环境进行材料科学研究,不仅可以发展材料科学理论,还可以发展新型材料和新型加工工艺.微

10、重力环境可以制备出一些比地面更好的高品质材料,空间材料科学的进展及空间材料制备的技术可以改进空间和地面的材料加工,特别是为地面的晶体生长和铸造技术提供帮助.空间材料科学涉及的领域有金属材料半导体材料光学晶体材料纳米材料和高分子与生物医学材料等9.我国空间材料科学目前面临相当大的困难.克服这些困难,目前一方面可充分利用国际合作(俄罗斯日本),另一方面,我们需要面对现实,以地基实验为主,在加强国际合作的同时,扩大该领域的研究团队,同时该学科需要进一步凝炼学科方向和科学问题,今后应该创造条件开展空间材料科学研究.我国空间材料科学在林兰英先生的倡导和指导下,一批学者积极参与,取得了重要学术成果.“十一

11、五”期间,我国的SJ-10卫星计划和载人航天工程(第二阶段)计划中都分别安排了多功位材料实验炉的空间实验,应能做出一批较好结果.6 生物技术空间生物技术促进了生物技术的定量化和模型化研究,促进了新的实验方法和仪器设备的发展,具有重要学科意义.另一方面,空间生物技术有很强的应用背景,可以改善人类的健康和发展生物产业,是空间商业计划的新方向.目前,空间生物技术的主要研究方向是蛋白质单晶生长和细胞/组织的三维培养.晶体衍射法仍然是当今研究生物大分子结构和功能的主要方法,获得高质量的大尺寸蛋白质单晶就是一项艰难的任务.溶液法生长蛋白质晶体受到许多因素的影响,微重力环境可以更有效地提供扩散为主的输运环境

12、以及实现失重条件下的无容器过程和较好的界面控制,使空间的蛋白质单晶生长显示出许多优点.各国空间局都安排了大量的空间蛋白质单晶生长实验,而且取得很大进展.但并不是所有空间实验都取得好结果,也有不少不成功的实验.机理研究表明,蛋白质晶体生长过程取决于溶质的输运过程和非线性的界面动力学过程;对于不同的生长条件,可以从实验和理论上具体分析这两个过程的作用.由于蛋白质晶体生长过程的复杂性,重力因素只是生长过程中诸多因素之一,机理研究还有待进一步完善.国际上有人认为液/液体系较好,也有人认为液/气体系较好.大家都在争取更多的空间实验,以取得更多的积累.空间蛋白质单晶生长己成为有重要应用前景的商业计划项目10.在微重力环境中实现了三维的细胞/组织培养,开创了一片新天地.地球表面的重力作用,使细胞培养器中的附壁效应十分显著,一般都需要外加旋转效应.旋转效应引起的剪切力作用于被培养