浅谈物理实验教学中观察能力的培养

摘要观察能力的培养在中学物理教学中具有十分重要的意义，其不仅包括可观察物理的直观现象：如图像、图像、实物等，还包括自然现象，如生产、环境等。这些都是学生在课堂教学中获取感性认识的出发点，同时也有助于学生的开放性观察。本文针对观察能力在物理实验教学中的培养方式进行深入的研究，旨在提高我国中学生的物理实验观察能力。摘要在物理教学中对学生观察能力的培养包括素质的培养和技巧的训练。作者结合新课标的要求对在初中物理实验教学中如何培养学生的实验能力提出具体措施并加以实践。关键词初中物理实验教学观察能力提问意识在物理教学中培养学生的观察能力是其中的重要组成部分也是培养学生良好心理品质所必须的。那么如何在初中物理实验教学中培养学生良好的观察能力呢一、对学生观察能力的培养包括素质的培养和技巧的训练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。物理学发展史上不乏由于细心观察与思考而引发重大发现的例子。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……物理教师要重视对物理学发展史上成功观察事例的介绍同时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教育学生要做观察的有心人激励他们观察的主动性。1.对学生观察素质的培养。首先要使学生能根据物理教学要求自行设计实验观察内容确定观察工具掌握必备知识。俗话说“内行看门道外行看热闹。”例如在做水沸腾的实验时可让学生先提出自己的见解再引导学生比较水沸腾前与沸腾时的区别这样观察会更清楚。事实证明用这种方法可以让学生更清楚地观察水沸腾的过程总结规律。更重要的是这样做可以极大地提高学生的学习主动性和物理实验观察素质。其次培养学生不怕挫折、锲而不舍的精神。在实验观察时往往不是一次就能获得观察结果的总会遇到一些偶然事故。例如学生在进行“伏安法测电阻”等电学实验时常常会碰到电键合上后电表的指针不动、电灯不亮等故障。这时指导老师不要马上去帮助检查线路排除故障应该鼓励学生自己检查原因、解决问题一次不行再来一次绝不气馁直到圆满完成观察任务为止。再次要培养学生实事求是、谦虚严谨的作风。在实验观察时要尊重事实正确反映事实严格按客观性原则得出观察结论。一旦发现与事实不符的地方应毫不犹豫地抛弃错误观点。绝不允许假造观察材料和实验数据。最后应培养学生在观察中积极思维的习惯观察时尽量摆脱已有观念的束缚使学生的思维有较大的自由度鼓励学生善疑多问勤于思索这样才有可能在将来的观察实践中探索、发现新的物理现象和规律。2.对学生进行观察技巧的训练。在物理教学中要教给学生系统的观察技巧主要有这几方1对物理现象与物体外部形态关系的观察2对物理现象与物体内部结构关系的观察3对物理现象与物体动态关系的观察观察事物的特征和运动发展变化的规律。按照实验观察的目的性原则首先应做好实验观察设计明确观察对象观察步骤和方法。例如在探究欧姆定律的实验中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。这样可以使学生事先心中有数。其次应要求学生熟悉观察仪器的性能、工作条件、准确性和精密度等。例如要求学生知道所用的滑动变阻器的最大允许电流电压表、电流表的量程、最小刻度天平的称量和感量等等掌握仪器的使用方法和注意点。这样才能让学生较自由地、最大限度地使用这些观察仪器。对一些不易直接观察的实验信息可借助摄像机、计算机等新教学媒体把实验信息进行放大或减慢等技术处理便于更清楚地进行观察。老师还应有意识地要求学生自己制作简单的观察仪器如用罐头盒制作小孔成像观察仪用小镜子和硬纸制作潜望镜等等这样既能使学生通过自制仪器进行实验观察又能培养学生自制观察仪器的意识和动手能力。最后应要求做好观察记录及对记录进行认真的处理、分析。除了对观察结果应准确、客观地记录外对观察日期、地点、仪器性能等都要有完整的记录对观察记录应进行认真的数据计算或图像处理对结果进行误差分析对本次实验观察给予较完整、确当的评价。二、充分发挥教师的指导作用培养学生的观察能力教师的指导是一个重要因素。恰当而适时地指导将会对学生的观察起到积极的引导点拨作用。教师在指导学生观察时还要注意引导学生开动脑筋、积极思考。1.转换法。一些比较抽象的看不见、摸不着的物质的微观现象要研究它们的运动等规律使之转化为学生熟知的看得见、摸得着的宏观现象来认识它们。这种方法在科学上叫做“转换法”。如空气看不见、摸不到我们可以根据空气流动风所产生的作用来认识它分子看不见、摸不到不好研究可以通过研究墨水的扩散现象去认识它。2.控制变量法。在物理学研究中常用控制变量法。所谓控制变量法就是在研究和解决问题的过程中对影响事物变化规律的因素或条件加以人为控制使其中的一些条件按照特定的要求发生变化或不发生变化最终解决所研究的问题。如为了研究导体的电阻大小与哪些因素有关控制导体的长度和材料不变研究导体电阻与横截面积的关系为了研究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关在保证压力相同时研究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系。3.理想化物理模型。在求大气压时在某一位置取一个液面研究该液面所受到的压强和压力就是将问题简化利用理想化模型法。4.放大法。在有些实验中实验的现象我们是能看到的但是不容易观察。可将产生的效果进行放大再进行研究。比如音叉的振动很不容易观察可以利用小泡沫球将其现象放大。观察压力对玻璃瓶的作用效果时可以将玻璃瓶密闭装水插上一个小玻璃管将玻璃瓶的形变引起的液面变化放大成小玻璃管液面的变化。物理发展史上因观察不细致或观察未与思维结合而导致与重大科学发现失之交臂的事例不胜枚举。教师可用这些事例结合观察练习对学生进行观察品质的教育。三、给学生提供尽量多的观察机会要使学生遵照实验观察原则提高观察能力和素质不是一朝一夕能完成的而要经过长期的、系统的培养和训练。在教学中培养学生的观察能力主要是通过演示实验和分组实验。此外物理学研究对象的广泛性使得教师可以在日常生活、生产活动中找到可供观察的实例引导学生去观察和思考。由于这种观察活动的对象是学生日常生活中常见的物理物理实验教学中如何培养学生的观察能力观察是研究自然科学的最基本的方法。人们认识自然，总是从观察开始。“观”，是动用一切感觉器官去接受各种信息，包括耳闻、目睹、手摸、鼻嗅、舌尝。“察”，就是考察，了解事物，是用脑积极思考、分析。因此观察不仅要会“观”，还要会“察”，才能有所收获。物理学是一门以观察、实验为基础的学科，通过观察现象和各种实验活动，对激发学生学习兴趣，培养学生科学的思维方法和实事求是的科学态度等科学素质都具有特别重要的意义。人从外界所接受的信息，90％以上是通过观察获得的。没有敏税的观察力，就不会有灵敏的思维力，丰富的现象力和良好的记忆力，当然也不会有完整的再现能力。观察是获得知识的最基本途径，也是最基本的环节，更是思维的基础。俄国著名的科学家门捷列夫曾经说过；“科学的原理起源于实验的世界和观察的领域，观察是第一步，没有观察就不会有接履而来的前进”，“观察、观察、再观察”曾作为巴甫洛夫的座右铭被写在实验室的墙壁上。任何实验都离不开观察，物理实验更是如此。通过观察获取的实验现象能激发学生的兴趣，启迪学生求知的欲望，从而提高学生的智力和能力，所以观察能力的培养与提高是整个实验教学中能力培养和提高的首要前提。学生观察能力的培养不是自发形成的，要靠教师的诱导，启迪。一、培养学生观察兴趣，明确观察的重要性青少年学习动机中最活跃的成分是兴趣，它能很好地推动学生主动地去学习知识，研究探索。兴趣的培养不仅能转化为学习的动力，而且也能促进智能的发展，以提高学习质量和形成良好的个性品质。因此在提倡素质教育的今天，激发和培养学生学习物理的兴趣是现代教学中一个不容忽视的课题。在观察活动开始时，往往带有一种极强的诱惑感和好奇心，喜新奇，好热闹，而这种好奇心正是兴趣爱好的原动力。但仅凭好奇心是不够的，是无法观察好物理实验活动的。教师在教学中，必须抓住学生“好奇心”这种心理特征，变好奇心为观察兴趣，进而转化为求知欲望。为了提高学生的观察兴趣，明确观察的重要性，可以给学生讲中外科学家的故事，介绍自然界中各种奇异的现象，做有趣的科学实验等，在学生刚接触实验课时，我就给大家介绍了从苹果落地的启示中，牛顿发现了万有引力定律；从水壶中的蒸汽不停冲击水壶盖的观察中，瓦特发明了蒸汽机。十六世纪，年仅十八岁的伽利略从吊灯的摆动现象，发现吊灯向两边摆动的幅度虽然逐渐减小，但是每摆动一个来回的时间都相等。伽利略利用单摆的等时性原理制造了很多医用测脉器。科学家们正是从这些最简单的最微不足道的物理现象的观察中，作出了震撼世界的发明和创造，由此大大激发学生的观察兴趣，更加懂得观察的重要性。二、指导学生制订周密的观察计划在物理实验中，要从物理现象中获得关于物质的组成、结构、性质及其变化等方面的感性认识，必须有周密的观察计划，没有周密观察计划就没有科学的观察顺序，造成顾此失彼，观察不够全面，不得要领。学生在开始观察时，往往会感到不着边际，无从下手。因此，要指导学生制订周密的观察计划，确定好观察对象，拟订出常规观察项目和特殊观察项目，明确观察要点。否则，纷繁多变的物理现象瞬间消逝，如同过眼烟云，在物理实验中培养学生的观察素质也就会成为一句空话。如观察水的沸腾实验，就可制订如下观察计划。观察步骤观察内容观察重点1、水开始加热杯底和杯壁上出现许多小气泡，小气泡从无到有杯底和杯壁小气泡变化2、水沸腾前小气泡脱离杯底和杯壁形成新气泡，气泡上升到水的上层较冷水层时，遇冷液化成水。气泡由小变大，由大变小直液化成水3、水沸腾时随着温度升高，气泡逐渐变大，直至液面破裂，放出水蒸气。气泡破裂和水蒸气形成三、引导学生明确观察目标每一物理实验都有其明确的实验目标，明确的实验目标要求实验者必须有明确的观察目标和观察重点。学生在开始实验时，往往只凭一般的兴趣和爱好，在观察时注意力不集中，观察目标不明确，分不清重点，带有很大的盲目性和偏面性，有的以局部代替整体，有的放过一些稍纵即逝的重要现象，对多种并存的现象，不能抓住本质现象。因此，在实验教学中，教师要善于引导学生明确观察目标，对一些关键性的重要的以及不易观察的对象和项目进行重点观察。物理实验目标包括：1．行为目标，是对学生在完成每一项预定的实验项目以后能够“做什么”的叙述。在确定行为目标时，通常使用的是：说出、写出、分辨、比较、设计、说明等这样一些表示学生的一种内在能力而可用外在行为表现出来的操作性词语。如：说出用天平、量筒测定小于水的固体物质密度的方法和步骤等。在制定行为目标时，要指出完成行为的有关条件，如所用时间使用器材等。2．动作技能目标：是指对学生进行实验时的操作和动作表现的要求。通常常包括以下几项：①口述仪器各部分名称及作用；②复诵仪器操作要领；③正确快速装置仪器；④正确迅速操作仪器并取得实验数据；⑤连贯地操作、准确的动作，多种动作的协调操作；⑤迅速有效地修理仪器，迅速排除实验故障；①改进实验装置，创造新的实验方法等。以上项目应根据不同年级，不同年龄的学生特点按不同层次提出。3．单项实验目标：是针对某一个实验而制定的更具体的目标，这种单项实验目标应该与物理实验教学目的要求一致，既不能过高，也不能降低。四、教给学生科学的观察方法在物理实验教学中，除了培养学生观察兴趣，帮助学生制订观察计划，以及明确观察目标外，教师还必须教给学生进行观察的具体方法。笔者从教学实践中，摸索出以下几种方法：物距像的性质像距应用物距+像距u>2f倒立缩小实像f照相机u+V>4fu＝2f倒立等大实像V＝2f／u+V＝4ff倒立放大实像V>2f幻灯机u+V>4fu＝f不成像／／／u正立放大虚像V>u放大镜1、比较观察法，比较就是在观察中区分客体，确定客体的异同，从而促进思维活动。由于事物与事物之间，现象与现象之间总是既有联系又有差别，因此总有可比之处。教师在教学过程中，要注意将物理现象分析比较，要善于在相同事物和现象中，通过比较找出它们之间的不同点；在不同事物和现象中，通过比较找出它们之间的相同点。如观察用电流表测电流，用电压表测电压，比较两表的构造，最小刻度及实验操作的异同点。又如观察直流电动机和直流发电机的构造、工作原理、能量的转化的相同点和异同点。2、顺序观察法：即先观察什么，后观察什么，要按顺序观察，一般的观察顺序为，从上到下，从外到内，从前到后，从左到右或从右到左等，应按照一定排列顺序进行观察。如测定小灯泡额定功率实验观察顺序为：①先观察小灯泡的额定电压，再确定电源电压，电源电压应略高于小灯泡的额定电压；②观察电流表，电压表的指针是否指出“零”刻度线及它们的量程和最小刻度；③观察滑动变阻器的最大电流和最大阻值；④按要求连接电路前电键是否断开，滑动变阻器是否滑在阻值最大位置；⑤电压表是否并联小灯泡两端，量程是否选得合适；③电流表是否串联在电路中，量程是否选得合适；①实验开始时，闭合电键，调节滑动变阻器，重点观察电压表示数，同时观察电流表示数。3、分步观察法：对于一些复杂的物理现象，应按照所制定的观察计划，引导学生按照一定的实验步骤，一步一步地仔细观察，如研究阿基米德定律实验，即可按以下步骤进行：①在弹簧下面挂上金属筒，筒下面吊上金属块，指出弹簧伸长后指针的位置；②将金属块部分浸入水中，再逐步增加浸入体积，观察弹簧长度的变化和溢出水的多少；③将金属块全部侵入溢水杯中的水流入小杯中；④将小杯里的水慢慢倒入小金属筒里，观察指针所指的位置。4、整体观察法：其观察程序为先由整体到部分，再由部分到整体，即先对整体有一个初步的、一般的、粗略的认识后，再分出对象的各部分，对这些部分细致地观察，从而对整体对象有一个正确的认识。整体观察法强调学生综合运用眼、耳、手、鼻、舌等各种感觉器官进行观察，不遗漏重要的“细节”；在观察对象的各个部分时注意跟对象整体联系，在整体观点指导下，观察各个部分时，重点观察主要部分，但又不放弃对次要部分的观察如发电机工作原理，电磁感应现象实验法等5、重点观察法：即抓住事物本质的核心的关键部分或现象进行观察，培养学生观察的“选择性”。引导学生注意收集反映物理现象的本质特点的信息，依据观察的目的，区别哪些是该观察的，哪些是不必要观察的。在观察物质时，引导学生根据观察提纲确定观察的重点项目；在观察装置时，引导学生根据观察的目的确定优先观察核心部分；在观察实验操作时，引导学生特别注意对关键性的、重要的、以及不易观察的操作进行重点观察；在观察物理现象和图表模型时，引导学生观察能反映事物本质的现象或部分，不受无关现象或部分的干扰。如托里拆利实验，在大气压的作用下使竖直管中水银柱高出槽中水银面，管内、外水银面有一定的高度差。则部分学生可能认为：大气压强的大小与水银柱的长度有关。此时应该进一步观察，当玻璃管倾斜一个角度，管中水银多了一些，水银柱长度增加，但水银柱的竖直高度仍然不变，这表明与管的直立或倾斜无关。还有的同学可能认为大气压的大小与玻璃管的粗细有关，那就换用两只内径不同的装满水银的玻璃管重复上述实验，可观察到管内外水银面的高度差都是同一个数值，这表明与管的内径无关。可见这个现象的本质是水银柱的竖直高度与大气压有关，此实验表明作用在管外水银面上的大气压强支持着管内的水银柱，这段水银柱产生的压强等于大气压。6、归纳观察法；归纳法是在获得许多个别事物的知识的基础上，概括出事物的一般原理的方法，是从个别到一般的推理形式和思维方法。这个方法也可以运用到物理实验观察中，即从一个个的现象观察中，先得出一个个结论，然后归纳出一般的规律。是一种由特殊到一般的认识过程。如研究凸透镜成像规律的实验，指导学生实验观察归纳如下：摘要：物理学是一门以实验教学为主的学科，在教学中以实验教学为突破口，通过实验教学培养学生的观察能力、动手能力、想象能力和语言表达能力。关键词：物理教学；实验教学；观察能力；动手能力；想象力；语言表达能力物理学是一门以实验教学为主的学科，物理实验蕴藏着丰富的物理思想和物理的研究方法，离开实验就说不上物理，正如学英语需要语言环境一样，学物理也必须有实验环境。因此，在教学中怎样以实验教学为突破口，通过实验教学培养学生的观察能力、实验能力、动手能力、想象能力和理解能力，是一个很值得探讨的物理教改方法。新的初中物理课本编排得内容新颖、图文并茂，各单节均以实验为中心，量的制作、演示，探究性实验，都生动地在课文内容中表现出来，这就要求教师要通过实验教学来培养学生的各种实际操作能力。一、在实验中培养学生的观察能力观察和实验是学习物理的基本方法，所以观察是学生学习物理的必备能力之一。教学中通过引导学生有顺序，有比较地观察实验现象，使学生能从实验中认识事物，理解概念，发现规律，获取求真的知识，从而提高学生的观察能力和解决问题的能力。比如，在“弦采器音调、音色、响度”一节教学中，让学生观察二胡和瑟琶琴两种乐器的弦，提出①弦为什么有长短、粗细；②为什么要调紧调松。接着在讲桌上用尼龙丝或细铜丝用弹片同时改变弦丝长短，粗细，请同学们仔细观察弦振动的快慢，并注意听弦发出的声音的声调。学生观察后，都能正确答出弦乐器的音调与弦的长短、粗细、松紧有关。二、在实验教学中培养学生的动手能力在教学中，我们做物理实验主要目的有两个：一是让学生掌握物理知识的概念规律及定律公式等；二是培养学生应用所学的物理知识去解决实验，也就是培养学生的实验能力和实践操作能力，特别是第二个目的最为重要。有的学生只是读死书，应付考试，不去动手尝试实验操作，这就是要求我们在教学中严格按大纲规定去做好演示实验和分组实验。对分组实验，要充分作好仪器的准备工作，考虑好实验中将会出现哪些问题。如，在教学实验测定物质的密度中，教学生做测定金属（木块）和水的密度，提出：①实验现象；②实验器材；③实验步骤；④实验记录和结果；⑤讨论偏差找出原因；⑥最后写出一份实验报告。这样，学生通过自己动手做实验，充分练习了天平的使用以及量筒的使用方法，更好地培养了学生的实验能力和解决问题的能力，并且使学生知道学物