4物理观察能力及其培养

第四章

物理观察能力及其培养

第一节、物理观察水平的概念1、物理观察的概念观察是指人的眼睛在大脑的指挥下，实行有意识、有组织的感知活动。观察是知觉的特殊形式，属于感性理解活动，也是一种有目的、有计划的知觉活动。物理观察主要依赖机体感官完成，必要时还要借助于各种仪器设备实行观察。科学观察是有目的、有计划、比较持久的知觉。科学观察过程包含积极的思维活动、稳定的有意注意，并借助过去经验来组织知觉，是一种系统的、比较持久的知觉。物理观察，是在既定条件下，以知觉物质及其运动中的物理因素，它们的形象、变化及其相互关联为目的的一种观察。自然观察是指在不附加人为调控的自然形成过程中的观察。实验观察，指在人为复制，或人为调控过程中的观察，但它并不包括复制和调控本身的操作。4物理观察水平及其培养敏捷性品质的发展研究中学生实验观察水平敏捷性品质的发展总体上呈上升趋势，随年级的升高，实验观察水平敏捷性品质的水平也在持续提升。在初中阶段的发展速度远大于高中阶段。尤其是初三年级发展最快。中学生实验观察水平敏捷性品质各年级间存有显著差异。初中阶段、高中阶段各年级间也不存有显著差异。独创性品质的发展研究中学生实验观察水平独创性品质的发展在初中阶段呈上升趋势，发展也较快，而在高中阶段发展速度极为缓慢。中学生实验观察水平独创性品质各年级间存有显著差异。第二，从观察的条理性来分析。调查表明，多数学生在回答观察条理性问题时，自我感觉良好。各年级之间无显著差异，百分比在70％附近，也就是说还有30％的同学的观察是无序的、任意的。他们或者被器材、被某一部分有趣的现象所吸引，或者只关心实验结果而忽略现象发生和发展的过程，不了解观察的准确方法，如按时间的先后，位置的远近，先外后内，先外形后动作的顺序实行观察等。中学生物理实验观察水平的发展总体上呈上升趋势，随年级的升高，物理实验观察水平的水平也在持续提升。如果分开来看的话，发现在初中阶段的发展速度远大于高中阶段。尤其是高一时发展最为缓慢。两个阶段也有其共同点，在初中和高中都近似成线性发展趋势，就发展速度来说，高二比高一快，初三比初二快。中学生实验观察水平各年级间存有显著差异。高中阶段各年级间也不存有显著差异，这说明中学生实验观察水平的发展不是很快。三、中学生物理实验观察水平及其各品质的发展研究根据前面提到的物理观察水平结构模型，高芳对中学生物理实验观察水平及其品质的发展实行了研究。1、中学生物理实验观察水平的发展情况批判性：⑴能排除无关因素的干扰，高度集中注意力实行观察。⑵实行持久的观察，以揭示事物的本质。⑶能从正、反两方面理解所观察的现象。⑷在观察过程中，能始终保持质疑心理，对观察结果实行客观的评价。⑸实验中，能根据观察结果的反馈，来控制调整观察过程。⑹对观察中使用的观察方法、技能和技巧实行总结⑺持续地实行积极、主动的计划、检查、评价、反馈、控制和调节，找出观察错误的原因。第二，中学生的物理观察水平随年级的增高而提升，但上升的幅度不够大。这个点可从观察品质的发展和学生回答实验问题的情况看出。观察的深刻性概括了研究（一）中的目的性、条理性、全面性、概括水平。观察的条理性各年级之间无显著差异；漏掉一些现象的百分比随年级增高而增大（这里有所观察的现象也越来越复杂的原因）；概括水平随年级增高而增强，但能用语言准确表达的学生仅占20％左右。观察的批判性概括了研究（一）中的恒常性和监控水平。观察的恒常性在初中阶段和高中阶段都是起始年级的学生差；在观察的自我监控水平方面，随年级的增高逐渐增强，把握动态过程反映了观察的灵活性，研究表明，高年级学生观察动态特征的水平有优于低年级学生的趋势。这个研究没有反映出观察的敏捷性、独创性。但因为深刻性与批判性较差，且在各年级中，能基本回答实验要说明的问题的学生比例，最高的只有45％，故可推测出敏捷性和独创性品质不会很高，并且随着年级的增高，深刻性、批判性品质增强。灵活性品质的发展研究中学生实验观察水平灵活性品质的发展总体上呈上升趋势，随年级的升高，物理实验观察水平也在持续提升，发展也较稳定。如果分开来看的话，我们会发现在初中阶段的发展速度远大于高中阶段。两个阶段也有其共同点，在初中和高中都近似呈线性发展趋势。中学生实验观察水平灵活性品质各年级间存有显著差异。初中任一年级和高中任一年级间均有显著差异，如初三和高一间差异明显，而初中阶段各年级间并不存有显著差异，高中阶段各年级间也不存有显著差异，这说明中学生实验观察水平灵活性品质的发展不是很快。2、物理观察的基本属性（1）、观察的内容的真实性发生的现象不会随观察者的参与，也不因是否被观察者发现等因素而改变。（2）、观察主体的被动性观察者总是在既定条件具备后，现象发生之时才能实行物理观察。这主要有三方面的原因：时空上，观察内容依赖既定条件的形成；思维上，对观察到的内容的知觉思维不能超前观察本身；计划上，新的观察目的与计划总产生于原有的观察基础。（3）、观察结论的主观性因为观察者的主观感觉，造成观察结论总与客观实际之间有一定的偏离。（4）、观察结论的难计量性观察结论难于用数学来实行定量描述。这是因为在观察中一般不用计量仪器，观察一般是定性的。3、物理观察的观察要领（1）物理观察要有明确的目的性和周密的计划性。（2）物理观察要综合使用多种感官去实行观察。（3）物理观察要与积极的思维相结合。（4）物理观察要有科学理论做指导。（5）观察中善于使用各种观察工具（设备仪器）克服因为感官的生理局限对观察的范围、精确性、观察速度的局限。（6）观察中要注意克服各种主观因素的影响，使观察更客观准确。（7）物理观察中和完成后要做好观察记录和观察表述。（8）要准确对待科学观察的局限性。4物理观察能力及其培养4、物理观察的方法（1）整体观察法：指从整体的形状、结构、布局等不同的角度观察，以获得总体的感知。（2）局部观察法：指从某一局部的形状、构造、功能及其和整体的关系等某一特定角度去观察，以获得对该局部的具体感知。（3）现象观察法：指感知观察对象发生的全部现象，以及现象的性质、发生的条件和发生现象的具体部位、特征、发生的时刻、持续的时间等。（4）过程观察法：指了解观察对象随时间、空间的变化情况，它在变化种表现的规律性以及这种变化中的阶段性，不同阶段的不同特征等。（5）特点观察法：指重点感知观察对象的主要特点：现象的、过程的、形状的、结构的、布局的、材料的、功能的等。（6）印象观察法：指在不规定具体观察目的的情况下，先完成观察，然后再根据印象确定观察对象最主要的特点或拟定新的观察计划。5、物理观察水平的品质段金梅、武建时认为观察水平的品质主要包括：目的性、理解性、条理性、敏锐性、持久性。乔际平、邢红军认为观察水平的品质主要包括目的性、敏锐性、理解性、准确性、持久性。观察的品质应该同智能的品质一样，主要包括：深刻性灵活性批判性敏捷性独创性4物理观察能力及其培养5、物理观察水平的品质段金梅、武建时认为观察水平的品质主要包括：目的性、理解性、条理性、敏锐性、持久性。乔际平、邢红军认为观察水平的品质主要包括目的性、敏锐性、理解性、准确性、持久性。观察的品质应该同智能的品质一样，主要包括：深刻性灵活性批判性敏捷性独创性观察的深度、广度、难度，主要是指观察者能明确观察目的，掌握观察方法，能全面、精确地实行观察，并能用语言和文字准确概括所观察到的结果。5、物理观察水平的品质段金梅、武建时认为观察水平的品质主要包括：目的性、理解性、条理性、敏锐性、持久性。乔际平、邢红军认为观察水平的品质主要包括目的性、敏锐性、理解性、准确性、持久性。观察的品质应该同智能的品质一样，主要包括：深刻性灵活性批判性敏捷性独创性指观察的灵活水准，具体来说就是能灵活选择观察方法，即时调整观察思路，能从不同的角度思考和分析所观察的现象，善于观察现象的动态特征，善于灵活地对所观察地现象实行分解和合成。5、物理观察水平的品质段金梅、武建时认为观察水平的品质主要包括：目的性、理解性、条理性、敏锐性、持久性。乔际平、邢红军认为观察水平的品质主要包括目的性、敏锐性、理解性、准确性、持久性。观察的品质应该同智能的品质一样，主要包括：深刻性灵活性批判性敏捷性独创性指观察活动中善于严格估计观察的现象和精细地检查观察过程的品质，主要表现为能排除观察中各种无关因素的干扰，集中注意力实行持久的观察，能从正、反两方面理解所观察的现象，对观察结果能实行客观的评价，能够将观察本身作为意识的对象，持续实行积极主动的计划、检查、评价、反馈、控制和调节，其核心是自我监控。5、物理观察水平的品质段金梅、武建时认为观察水平的品质主要包括：目的性、理解性、条理性、敏锐性、持久性。乔际平、邢红军认为观察水平的品质主要包括目的性、敏锐性、理解性、准确性、持久性。观察的品质应该同智能的品质一样，主要包括：深刻性灵活性批判性敏捷性独创性指观察过程的速度或迅速水准，表现为只需通过观察少量的现象，就能够概括出事物的本质和规律，在观察过程中，能够对各种现象（特别是偶然现象）即时做出反应，在观察结束后，能够即时地做出观察报告（书面或口头），在观察地过程中，能够适合迫切情况来积极地观察、主动地思维、准确地判断和迅速地做出观察结论，不但要求观察地速度，而且要求观察地准确水准。5、物理观察水平的品质段金梅、武建时认为观察水平的品质主要包括：目的性、理解性、条理性、敏锐性、持久性。乔际平、邢红军认为观察水平的品质主要包括目的性、敏锐性、理解性、准确性、持久性。观察的品质应该同智能的品质一样，主要包括：深刻性灵活性批判性敏捷性独创性是指根据一定的目的，使用一切已知的信息，面对观察对象，独立、新颖、而且有价值地选择观察方法，得出观察结论的品质。深刻性灵活性批判性敏捷性独创性观察能力的品质归纳法对比法系统法综合法制定观察计划进行物理观察获取数据资料得出观察结论的观察方法观察步图6-1观察能力的结构模型骤第二节、物理观察能力的结构

该模型具有如下特点：第一，整体性。即该模型指出了物理观察水平是由观察水平的品质、观察的内容、观察的方法有规则、有秩序地构成一个相互依赖、相互作用、相互制约、相互促动、共同发展的有机整体。所以，测量物理观察水平时必须同时考虑这三个方面的因素。第二，静态性与动态性的统一。该模型在一定时期或阶段是相对稳定的，因为中学生正处在一个各方面都快速发展和趋于成熟期，通过对物理的学习，其物理知识的日益丰富，以及智力、非智力等外界因素的影响而按一定的规律发展变化。但在变化过程中，整个结构的形式保持不变，变化和发展的仅仅具体内容。第三，自调性。该结构模型内部各成分为达到平衡，产生了依靠其内部规律而实行的自我调节。

根据观察水平结构模型，观察水平应是各个因子的函数，但为了考察的方便，利用因素分析法，以品质因素为主因素，把它两维因素渗透到主因素中，所以，简单地说，物理观察水平是观察品质的函数，即：Ao=f(pf,fl,cl,cr,ct)=average(pf,fl,cl,cr,ct)在上式中A0表示观察操作水平（manipulativeability），pf表示观察品质的深刻性（profundity），fl表示观察品质的灵活性（flexibility），cl表示观察品质的敏捷性（celerity），cr表示观察品质的批判性（criticism），ct表示观察品质的独创性（creativity）。在物理观察水平的各观察水平品质中应该达到的主要指标为：深刻性：⑴能明确观察对象、条件、要求以及观察的计划、步骤。⑵知道观察的目的、对象，即为何观察，观察什么。⑶具有准确的观察方法，如按时间先后、位置远近，先外后内、先外形后动作的顺序实行观察。⑷了解辅助观测仪器的使用方法。⑸通过观察能反映事物的全貌以及各部分之间的联系，能指出在某种特定条件下感知对象所能反映的各种可能情况。⑹能精确地把握现象的特征，理解事物的本质。⑺能够注意到现象的细微变化（如现象的先后、快慢、强弱、大小）。⑻能准确说出现象发生所需的条件。⑼对有多个观察对象，也能注意到主要现象及它们之间的联系。⑽能用语言或文字对所观察结果做定性描述。灵活性：⑴能灵活选择观察方法，能设计出多种不同的观察方案。⑵善于通过对观察方案的评估，即时谓整观察思路，选择最佳方案。⑶对可预知的现象，能根据其具体特点和对观察精度的要求，选择合适的观察方法和观测仪器。⑷能把学过的观察方法和技巧使用于性质相同或相似的现象中。⑸实验中，将主要实验仪器和观察对象置于主要视野范围内，使之便于观察。⑹能从不同的角度思考和分析观察的现象。⑺善于灵活地对所观察的现象实行分析与合成。⑻对持续变化着的物理现象也能抓住其要领，观察现象的动态特征。敏捷性：⑴只要通过观察少量的现象，就能够概括出事物的本质和规律。⑵综合使用多种感知方式实行观察，如视、听、味、嗅、触觉。⑶在观察过程中，能够对各种现象(特别是偶然现象)立即做出反映。⑷能即时发现异常现象。⑸能找出实际现象与所描述现象有偏差或不符的原因。⑹能捕捉到稍纵即逝的现象，能察觉到比较隐蔽的现象。⑺能即时、准确地记录现象和读取仪器、仪表数据。⑻观察结束后，能即时做出口头或书面的观察报告。

批判性：⑴能排除无关因素的干扰，高度集中注意力实行观察。⑵实行持久的观察，以揭示事物的本质。⑶能从正、反两方面理解所观察的现象。⑷在观察过程中，能始终保持质疑心理，对观察结果实行客观的评价。⑸实验中，能根据观察结果的反馈，来控制调整观察过程。⑹对观察中使用的观察方法、技能和技巧实行总结⑺持续地实行积极、主动的计划、检查、评价、反馈、控制和调节，找出观察错误的原因。独创性：⑴善于根据研究问题的需要，独立地选择恰当的、新颖的、独特的观察对象。⑵可独立选择最佳观察方案和方法。⑶独立确定需要获取的观察数据⑷能独立得出观察结论⑸善于对观察结果作独特的、新颖的分析和解释。⑹善于探索发现新颖、独特、有效的观察方法和技巧。⑺能保持质疑心理。若发现观察结果与理论推断不符，能分析其原因。⑻会有与众不同的新发现。第三节中学生物理观察水平的发展研究一、龚廉光等人的研究第一，从观察的目的性来分析。调查结果表明：绝大部分学生通过预习课文，事先已经知道该观察什么，而且男生的百分比各年级均高于女生。因为：第一，男生普遍比女生对科学更感兴趣，学习的主动性强一些；第二，男生的好奇心比女生重，他们在阅读课文时对插图、实验装置、实验现象比较注意，而女生更多注意课文中的概念、规律等结论。观察前不知道观察对象的百分比随年级的增高而减小。在初中，男生的比例高于女生；在高中，女生的比例高于男生。这个方面说明学生对教师的依赖水准逐年降低；另一方面说明初中男生学习的自觉性低于女生，高中女生感到学习上压力比男生大，在掌握学习的主动权方面较男生差。第二，从观察的条理性来分析。调查表明，多数学生在回答观察条理性问题时，自我感觉良好。各年级之间无显著差异，百分比在70％附近，也就是说还有30％的同学的观察是无序的、任意的。他们或者被器材、被某一部分有趣的现象所吸引，或者只关心实验结果而忽略现象发生和发展的过程，不了解观察的准确方法，如按时间的先后，位置的远近，先外后内，先外形后动作的顺序实行观察等。第三，从观察的全面性来分析。中学生在观察过程中表现出这样的特点：一、既能指出整个实验说明的问题，又对实验现象全过程有清晰印象的学生只占40％左右，且初中阶段和高中阶段都是低年级学生的百分比高于高年级学生，观察时常漏掉一些现象的百分比随年级增高而增大。原因来自两方面，其一，知识内容逐年加深，现象越来越复杂，且由单因素变化发展到多因素变化，增加了观察的难度；其二，教师对学生的观察缺少必要的指导。二、属于对实验现象每个细节都有深刻印象但连贯不起来的学生的比例，随年级增高呈下降趋势。说明学生的联想水平随年龄增长而提升，但所占百分比仍然比较大，说明学生在这方面还有弱点。第四，从能否把握动态过程来分析。在观察的动态特征方面，调查结果表明：高年级学生有优于低年级学生的趋势，男生优于女生。调查还表明，观察的动态特征差的学生对变化的实验现象抓不住要领，不知道实验要说什么。这部分学生占有相当的比例。据了解他们中间多数是学习上的差生，这同样证明经验和理论与观察的动态特征有密切关系。第五，从观察的恒常性方面来分析。恒常性差的学生各年级大多在百分之十几，女生的比例均大于男生。初中阶段和高中阶段都是起始年级的学生百分比比较大。据了解，产生恒常性差的原因大致有以下几个方面：一、学生的个性心理品质方面的原因，例如部分学生记忆力差。二、表象不巩固。学生的观察仅停留在感知操作阶段，尚未内化为表象，也就不能把感知到的现象和过程纳入自己的认知结构。再遇到同样现象时当然就认为是新东西。三、在观察现象时学生并没有真正观察清楚，特别是那些只观察实验结果的学生，他们对实验装置的外形和结构，对实验现象的过程都不甚了解。第六，从观察的思维监控来分析。调查表明，绝大部分学生在观察活动中分别从不同侧面实行了积极思维，也有相当一部分学生只注意了仔细观察，而开动脑筋不够，其百分比随年级增高而降低，这显示出学生随年龄的增长，知识和经验的逐渐丰富，观察的理解性逐渐增强。调查中也发现，中学生有意识地把观察与思维相联系还存有弱点，究其原因，一方面是部分学生还不懂得思维对观察的意义，缺乏思维的习惯，凡事不会多问几个为什么。这种情况在初中学生中比较突出。另一方面，教师缺少适当的引导和训练也是一个原因。第七，从观察结果的概括水平来分析。学生对观察结果的概括首先是用语言实行定性描述。调查表明，能用语言准确表达的学生占20%左右，随年级增高这个百分比有所上升；多数学生能用语言表达但不够全面，其百分比大体随年级增高而呈负向变化，各年级女生下降的百分比高于男生。上述两类学生之和的百分比基本上随年级增高而增大，且各年级的女生都稍逊于男生。对观察结果感到难以用语言表达的学生只占极少数。二、王剑辉、阎金铎的研究中学生的物理观察水平的发展具有如下特点：第一，中学生的物理观察水平从总体上看处于较低的水平。由研究（一）可知，各种观察品质均处于较低水平。由研究（二）可知，中学生能够有效地观察熟悉的现象，并实行简单的分析、综合、比较、分类，不能有效地观察不熟悉的现象；能够把握两个或两个以下“关键客体”间的关系，对于两个以上关键客体间的关系把握不准，不能适合。原因之一是学生物理思维水平，特别是辩证思维水平还不成熟；原因之二是教学中教师不注意教给学生观察方法和观察思路，不能有效地训练学生观察的品质，缺乏有意识地培养学生良好的观察习惯。第二，中学生的物理观察水平随年级的增高而提升，但上升的幅度不够大。这个点可从观察品质的发展和学生回答实验问题的情况看出。观察的深刻性概括了研究（一）中的目的性、条理性、全面性、概括水平。观察的条理性各年级之间无显著差异；漏掉一些现象的百分比随年级增高而增大（这里有所观察的现象也越来越复杂的原因）；概括水平随年级增高而增强，但能用语言准确表达的学生仅占20％左右。观察的批判性概括了研究（一）中的恒常性和监控水平。观察的恒常性在初中阶段和高中阶段都是起始年级的学生差；在观察的自我监控水平方面，随年级的增高逐渐增强，把握动态过程反映了观察的灵活性，研究表明，高年级学生观察动态特征的水平有优于低年级学生的趋势。这个研究没有反映出观察的敏捷性、独创性。但因为深刻性与批判性较差，且在各年级中，能基本回答实验要说明的问题的学生比例，最高的只有45％，故可推测出敏捷性和独创性品质不会很高，并且随着年级的增高，深刻性、批判性品质增强。中学生物理实验观察水平的发展总体上呈上升趋势，随年级的升高，物理实验观察水平的水平也在持续提升。如果分开来看的话，发现在初中阶段的发展速度远大于高中阶段。尤其是高一时发展最为缓慢。两个阶段也有其共同点，在初中和高中都近似成线性发展趋势，就发展速度来说，高二比高一快，初三比初二快。中学生实验观察水平各年级间存有显著差异。高中阶段各年级间也不存有显著差异，这说明中学生实验观察水平的发展不是很快。三、中学生物理实验观察水平及其各品质的发展研究根据前面提到的物理观察水平结构模型，高芳对中学生物理实验观察水平及其品质的发展实行了研究。1、中学生物理实验观察水平的发展情况2、中学生物理实验观察水平各品质的发展研究深刻性品质的发展研究中学生物理实验观察水平的深刻性品质发展总体上呈上升趋势，随年级的升高，物理实验观察水平的水平也在持续提升。在初中阶段的发展速度远大于高中阶段。中学生实验观察水平深刻性品质各年级间存有显著差异。发现初中各年级和高中各年级间差异显著，如初二和高一间有明显差异，而初中阶段各年级间并不存有显著差异，高中阶段各年级间也不存有显著差异，这说明中学生实验观察水平深刻性品质的发展不是很快。灵活性品质的发展研究中学生实验观察水平灵活性品质的发展总体上呈上升趋势，随年级的升高，物理实验观察水平也在持续提升，发展也较稳定。如果分开来看的话，我们会发现在初中阶段的发展速度远大于高中阶段。两个阶段也有其共同点，