物理教学中培养学生观察能力的探索

无锡市山明中学      范嘉萍

内容简介：本文结合初中学生的心理特征和初中物理的教学特点，阐述了初中物理教学中加强学生观察能力培养的重要性，结合课堂教学论述了如何培养和发展学生的观察能力。

关键词：观察兴趣、观察习惯、观察方法、观察能力

观察活动是人们感知客观世界的重要方式，是认知活动的开端和基础；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。培养学生的观察能力，对于提高其以思维能力为核心的各种认识能力和学习能力具有重要的作用。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踵而来的前进”，“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。在当前新课程的实施中，初中物理教学对于培养学生的观察能力有着特殊的意义。一方面，物理是一门以实验为基础的学科，实验课直观、形象、生动的特点为培养学生观察能力提供了较为优越的条件。另一方面，对于刚开始学习物理的初中学生来说，观察是探究性学习物理的根本方法，通过观察物理现象、物理实验，使学生完成探究学习过程，对物理事实获得明确而具体的认识，从而更好地理解物理概念和规律。

然而，当前初中学生在学习物理时，在观察能力上常常存在着这样几个问题：一是不注重观察，不善于观察；二是不懂得观察方法，缺乏观察能力；三是不会从观察中获取有效信息，得出科学结论。因此作为一个初中物理教师在物理教学中一定要注重学生观察能力的培养，使学生学会观察、善于观察并具有一定的观察能力，从而对学习物理知识起到事半功倍的积极作用。下面是本人在多年教学中对培养学生观察能力的一些探索，供大家一起探讨。

一、创设观察情景， 激发观察兴趣，养成观察习惯。

激发学生形成浓厚的观察兴趣是培养观察能力的重要条件，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，自觉地探索知识。而兴趣爱好的原动力就是青少年学生与生具有的好奇心，因此教师在观察活动开始时，就应创设种种情景，使观察活动带有一种极强的诱惑感和神秘感、趣味性和新奇性，吸引学生的注意力，使学生全身心地投入其中。例如：通过小试管在大试管中“自动”上升，锥形轮自动从“低”处向“高”处滚动，沸水游鱼

等实验，使学生所看见的现象与他们日常经验或想象完全不一样，从而对学生产生了极大的吸引力，这样他们会带着极大的好奇注意观察教师的演示，激发了学生观察物理实验的兴趣；又如：通过云、雾、雨、雪、霜、露等自然现象形成的介绍，通过天空中出现的“方太阳”、海市蜃楼等自然奇观的录象播放，从而使学生发现生活的周围可观察的现象、可观察的内容其实很多也很好奇，这样他们会带着浓厚的兴趣注意观察季节变换时的自然现象、周围环境和生活中的琐事，激发了学生观察物理现象的兴趣；再如：利用多媒体向学生播放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，从教堂吊灯的摆动现象中，伽利略利用单摆的等时性原理制造了医用测脉器等物理科学家的故事，从而使学生了解到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。总之教师必须抓住学生的“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。

仅仅满足学生喜欢看物理实验是远远不够的，还必须使学生的兴趣进一步升华。一方面，要把学生只注意观察实验本身及其产生的现象的直接兴趣，转化为与有一定目的任务紧密联系的、并以此支配其观察活动的、自觉而有意识的观察习惯，如：在实验课上，一定要让学生明确做物理实验是为了通过观察现象引入物理概念，导出规律。另一方面，要把停留在表现一掠而过的广泛兴趣转化为专注的观察习惯，如：要求学生每天写观察日记，其观察内容：可以是当天的天气变化情况，可以是家中的烧水、煮饭、炒菜，也可以是家中各种用电器的名牌及使用状况；可以是上学路上的所见所闻，可以是校园中花草树木、假山喷泉，也可以是报刊杂志、广播电视的等各种媒体的信息。总之使学生由被动观察转化为主动观察，由无意观察转化为有意观察。养成良好的观察习惯。

二、 明确观察目标，捕捉观察对象，掌握观察方法。

在观察物理现象及实验时，学生往往只凭一般的兴趣和爱好，觉得热闹有趣，而忽略了观察的目的和任务，在观察时注意力不集中，分不清重点，带有很大的盲目性和偏面性，不知从何观察，不知如何观察。因此教师在培养学生观察能力时应做到以下几个方面。

1. 使学生懂得观察的含义。“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，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。所以在物理教学中教师要让学生尽可能运用视、听、嗅、触等各种感官、感知方式进行协同活动，通过手、眼、耳、脑的配合来感受、体验观察的现象。如：在学习“分子动理论”一课时，教师点燃一支香或打开一瓶香水，同时请学生作一次深呼吸，再请学生谈谈由什么感觉和体会，从而悟出其中道理；在学习“音调”这一课时，教师取出一把吉他，通过学生触摸、细看、拨动、倾听，当不同粗细、不同长短、不同松紧的琴弦振动时所产生声音的不同，从而得出弦乐器音调的高低与哪些因素有关的结论。

2. 使学生明确观察目标和具体内容。在教学中，教师首先要善于引导学生明确观察目标，要让学生明确为什么观察和观察什么，以使学生掌握观察的具体内容，对一些关键性的重要的以及不易观察的对象和项目要进行重点观察。例如：水的沸腾是学生几乎每天都要接触的现象，但绝大多数的学生从没有有意识地去观察过这一现象，他们只能很粗略地描述沸腾现象。因此，在实验时要求学生围绕下列二个问题观察水的沸腾：（1）时段性，即沸腾前、沸腾时。（2）内容，即气泡发生位置的变化、气泡数量的多少、气泡体积的变化、水温的变化、沸腾对加热的要求等……这样学生在仔细观察水沸腾前后的整个过程中，就很容易捕捉到观察的对象，发现沸腾的主要特征，对沸腾的概念、沸腾的条件、沸点的意义获得深刻的认识。例如：在做欧姆定律时必须使学生明确观察的目标是研究电流的大小与哪些因素有关？因此必须采用控制变量法，首先控制电阻大小不变，观察电流随电压的变化情况，其次控制电压不变，观察电流随电阻的变化情况，然后通过列表就能清楚地看出电流与电阻、电压的关系，从而得出欧姆定律的表达式。

 3. 让学生掌握观察顺序。对物理实验的观察，应遵循一定的合理的顺序，这有利于搞清实验过程中的各个方面，把握前后变化的联系，找出其中的关系和规律，保证观察的全面性。对于仪器的一般观察顺序为：从上到下，从前到后，从左到右或从右到左等，从外到内，从整体到局部再到整体；对于物理现象的观察一般可以按时间顺序，如：固体熔解、液体沸腾。总之，只有理清了观察顺序，才能正确设计实验步骤，提高观察的效率。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在“零”刻度线及它们的量程和最小刻度；（3）观察滑动变阻器允许通过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，滑动变阻器的滑片是否在阻值最大位置；（5）电压表是否并联在小灯泡两端，量程是否选得合适；（6）电流表是否串联在电路中，量程是否选得合适；（7）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。通过以上的有顺序观察，获得实验数据，测出小灯泡的额定功率。

4. 让学生学会观察的方法。方法是达到目的的桥梁，在物理教学中除了培养学生的观察兴趣，帮组学生明确观察目标、制定观察计划，还必须要使学生有效地进行观察，教给学生进行观察的具体方法和技能，使其观察能力得到提高。本人在多年的教学中把观察的方法归纳成以下几种：

（1）比较观察法：在教学过程中，要注意将物理现象进行分析比较，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和相同点，以便于学生清晰地掌握各种物理概念而不至于混淆，如：观察用电流表测电流和用电压表测电压的不同；观察沸腾和蒸发现象的不同。

（2）顺序观察法：即先观察什么，后观察什么，按顺序观察，这样有利于学生顺利、及时、准确、无反复地观察实验地全过程，如一些测量工具、仪表（电压表、温度计、量筒、刻度尺、弹簧秤等）在使用前一般先观察刻度两端，找到零点，确定量程；其次观察大格、小格的分度值；然后操作、观察、记录等 。

（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，如研究液体压强的规律时，按实验步骤首先观察液体对容器的底和侧壁是否有压强；其次观察液体的内部是否有压强、压强的方向和压强的大小与哪些因素有关。

（4）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，注意观察的“选择性”，教师要引导学生依据观察的目的，注意区别哪些是该观察的，哪些是不必要观察的，确定优先观察的核心部分；在实验操作时，要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，要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：做托里拆利实验，测大气压的数值时，引导学生重点观察当玻璃管由竖直变为倾斜时，尽管水银柱的长度在增长，但管内水银面和槽中水银面的高度差不变，表明：大气压与管的直立或倾斜无关；同时提醒学生该测量的数据是管内水银面环槽中水银面的高度差。

（5）归纳观察法：有时在一个物理实验中，常常会出现几个物理现象，从一个个的现象观察中出得一个个的结论,有些是单一、独特、分散的,对这样的多种并存的现象，教师要引导学生从这些单个的结论中归纳出一般的规律，以使学生能系统地、全面地掌握所学的知识。如研究凸透镜成像规律时，像的性质变化较多，有时放大、有时缩小、有时倒立、有时正立、有时呈实像、有时呈虚象，就是通过不断改变物距来观察像的大小、像的倒正、像的虚实的变化以及像距的变化，归纳出了成像规律，制成各种光学器件。

三、获取观察信息，得出观察结论，提高观察能力

通常反映事物本质的东西并不显见，而非本质的现象却常常布下迷雾，有时的物理实验或物理现象中会出现许多现象，或眼花缭乱，或稍从即逝不引人注目，如果不能在观察中细致入微，明察秋毫，透过现象，抓住本质，那就会上当受骗，发现不了规律，因此培养观察能力要让学生注意重要的物理现象，可以从多层面，多角度加以观察，通过分析对比，抓住实验的本质特征，“过滤掉”那些次要因素，获取有效信息。另外要引导学生特别留神在事物发展过程中稍纵即逝的现象、偶然出现的现象以及在由量变转到质变的环节，切忌粗枝大叶和坐井观天。这样才能在错纵复杂的现象中排除表面次要的因素，将本质的特征显露出来。如：在研究浮力问题时，浮力的大小与哪些因素有关呢？显现出来的因数有许多，物体的形状、物体的质量、物体的密度、物体的体积、液体的密度及物体浸在液体中的深度等都引起了学生的注意，教师必须引导学生对上述因素多角度、多层面地实验观察，排除无关物理量，确定有效物理量，获得正确结论。又如：滑动摩擦力的大小除了跟压力的大小、接触面的粗糙程度有关外，是否跟接触面的大小有关呢？这也是迷惑学生的一个疑点。

观察和思维是不能截然分开的。观察是正确思维的基础，而深入地观察需要思维指导。只有结合思维才能把握实验现象中的本质特征和必然联系，而且能根据观察到的现象发现新的问题，促进进一步的观察和对观察的材料通过思维加工，辨别本质现象和非本质现象，去伪存真，得出正确的观察结果、获得科学结论。因此，培养观察能力教师必须充分调动学生积极思维，把观察和思维紧密结合起来，要善于分析概括，善于归纳综合，善于数学推理；同时教会学生一些研究物理的基本方法（如：控制变量法、等效法、转换法、类比法、建立物理模型等）；使学生能在收集的数据或信息中提炼出正确的科学结论。如：小明同学在探究实心圆柱体对水平地面压力的作用效果与哪些因素有关时，用若干个不同的圆柱体竖直放置在同一水平沙面上，进行了三组实验，记录到的有关数据分别记录在表一、表二、表三，他经过仔细观察沙面的凹陷程度，发现每一组沙面的凹陷程度相同，而各组却不同，第一组凹陷程度最大，第二组其次，第三组最小。对于小明观察到的现象和记录数据，教师作了以下的引导，是学生在思维活动中，通过对比分析获得有效信息，通过数学处理得出结论。

表一（ρ_铜=8.9×10³㎏/m³）

表二（ρ_铁=7.8×10³㎏/m³）

表三（ρ_铜=8.9×10³㎏/m³）

（1）分析比较实验序号1、2、3（或4、5、6，或7、8、9）的数据及观察现象，可得出的初步结论是：当圆柱体材料的密度和高度相同时，压力作用的效果与底面积无关；（2）分析比较实验序号1与4的数据及观察现象，可得出的初步结论是：当圆柱体的高度相同时，材料的密度越大，压力作用的效果越显著；（3）分析比较实验序号1与7（或2与8，或3与9）的数据及观察现象，可得出的初步结论是：当圆柱体材料的密度相同时，高度越大，压力作用的效果越显著；（4）进一步综合分析表一、表二、表三的数据及观察到的现象，特别是通过分别对表一、表二、表三中材料的密度ρ与高度h的乘积计算数据对比分析，归纳得出结论：a. 当圆柱体材料的密度和高度相同时，压力作用的效果与底面积无关。b. 实心圆柱体对水平地面压力的作用效果与其材料的密度和高度的乘积有关，即：p=ρgh 。

    总之，物理教师在教学中要借助物理的教学内容、学科特点和教学手段来培养、提高学生的观察能力。然而，培养学生科学的观察能力和科学的观察方法是一项长期的、艰巨的、复杂的任务，还需要广大教师在实践中不断总结，不断完善。