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浅析物理实验教学中学生观察能力的培养
随着新课程改革的全面展开，一个学习新课标、研究新课程的热潮正在兴起。“用新的教学理念，指导教学实践，从而创造高效课堂。”已成为广大教师的共识在物理教学中观察能力的培养是必不可少的，尤其是在实验教学中更是不可或缺。在物理实验教学中如果学生不具备一定的观察能力根本连教学任务都难以顺利完成，更别说是运用新课程理念教学。物理实验中学生的观察能力是指学生通过观察实验过程及现象，获得生动的感性知识，然后进行积极思维，把观察到的感性材料进行分析、综合、概括、归纳，上升为理性认识，形成正确概念。可见，培养学生的观察能力是培养实验能力的前提，也是发展智力的基础，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。我们认为在物理实验中培养学生的观察能力要做到如下几点：
一、注重培养学生观察的兴趣。
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。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。”启发学生积极思维，进行积极自觉的观察，才能使他们获取正确的信息，发展思维，获得知识，掌握技能，进而认识物理的自然变化规律。可以给学生讲中外科学家的故事，介绍自然界中的各种奇异现象，做有趣的科学实验等。例如在学生刚接触实验课时，可以给学生介绍：从苹果落地的启示中，牛顿发现了万有引力定律；从水壶中的水蒸气不停地冲击水壶盖的观察中，瓦特发明了蒸气机等。科学家们正是从这些最简单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的。由此大大激发学生的观察兴趣，使学生更加明确观察的重要性。
二、对学生提出观察要求
观察力的生命在于真实，实事求是既是观察的基础又是观察的重要品质和方法，也是未来科学工作者的基本态度。在物理实验教学中，要求学生坚持实事求是地尊重客观事实，如实地记录实验中观察到的各种现象甚至是一个数据、一个标点符号。做到严格地把实验事实和自己对事实的解释区别开来。坚持实事求是的科学态度，不仅是提高物理实验质量的要求，也是增强学生的科学素质培养创造型人才的需要。观察的认真、细致、深入是观察能力的重要品质之一，也是科学工作者的基本素养和要求。许多自然现象和实验中的物理现象，很多时候是稍纵即逝的，只有认真、细致的观察才能随时捕捉住其本质，只有深入观察才能发现细微的变化和隐蔽的特征。在实验观察中要提倡眼脑并用，即把观察和思维紧密结合起来。观察是一种理性知识参与下的知觉，而且能够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材料的思维加工，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。例如凸透镜成像的实验中，同样是用凸透镜来成像，为何物距的变化会使到凸透镜所成的像有正立、倒立，有放大、缩小，而且还有虚像、实像之分呢？这些问题的回答都是不能单凭观察就能顺利解决的，它更需要观察者联系观察到的现象动脑思考和列表归纳才能准确回答。所以在观察之前就必须对学生提出：
1、找出凸透镜的焦距。
2、把物体放在焦距以内(即物距在焦距以内)，观察凸透镜所成的像有什么特点？
3、把物体放在2倍焦距和焦距之间，观察所成的像有什么特点？
4、把物体放在2 倍焦距以外，观察所成的像有什么特点？
5、分组讨论观察到的现象并归纳出凸透镜成像的特点。学生带着问题去观察就减少了很多盲目性，很自然的按照观察要求发现实验中的很多细节，而且大大提高了观察的趣味性。
三、教给学生观察的方法是提高其能力的重要手段。
学习能力是多方面的，但观察能力的高低反映出一个人的学习能力的水平。我们知道学习各种文科知识需要观察：社会现象、自然规律等；学习理科知识更需要细致的观察：自然现象、实验、生活生产、做习题等，离开观察要想学好科学知识是决不可能的；因此，在物理实验教学中，除了培养学生观察兴趣，对学生提出观察要求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。观察的种类很多，但最常用的有系统观察法，例如：在研究决定导体的电阻大小因素的实验中就是系统观察法。第一步，固定导体的长度、截面积、温度，定性观察电阻与导体材料的关系；第二步，固定导体的材料、截面积、温度，定量性观察电阻与导体长度的关系；第三步固定导体的材料、长度、温度，定性观察电阻与导体截面积的关系；第四步固定导体的材料、长度、截面积，定性观察电阻与导体温度的关系；总结以上得到决定导体电阻大小的因素。此外还有对比观察法，例如：在讲述同一类物理量时经常用到该方法。电流看不见、摸不着，不好讲述，但我们可以与水流、车流、人流相对比，学生易于接受。当然，若利用计算机模拟电流的产生机制，再让学生对比观察效果会更好观察是一切知识的门户。在实验中，教师应注意调动学生的观察实验的积极性，包括那些细小的和稍纵即逝的变化，及时的将它们记录下来，分清主次。为达此目的，就要加强和补充课堂演示实验，最好是增加学生实验，让学生从实验观察、实验操作等不同角度去仔细观察，善于发现共同现象和不同现象，形成良好的观察习惯。教师在做演示实验时除要示范操作外，还应引导学生有目的地观察实验、分析实验现象产生的原因，得出实验结论，培养学生一切从实际出发的科学态度。如：凸透镜和凹透镜的作用实验：让学生观察平行光线射入凸透镜出现的现象；再让学生观察平行光线射人凹透镜后出现的现象。学生观察到平行光线经凸透镜折射后聚在主轴的焦点上，平行光线经凹透镜折射后向外散开。通过两个实验的观察，学生自己就能得出结论。凸透镜对光有会聚作用，凹透镜对光有发散作用。带眼镜的学生明白了为什么近视镜的镜片中间厚外圈薄为凸透镜，而老花镜是外圈厚中间薄为凹透镜的道理。又如摩擦力实验：让小车从斜面顶端滑下，滑到铺有毛巾的平面上，观察小车前进的距离。再让小车从斜面顶端滑下，滑到铺有棉布的平面上，观察小车前进的距离有何变化。最后让小车从斜面顶端滑下，滑到平滑木板的平面上，观察小车前进的距离有何变化。以上实验让学生亲自观察得出结论：“物体受到的阻力越小，运动的距离越长。如果物体在运动中不受任何力作用，它的速度将保持不变，永远运动下去(牛顿第一定律)。”这些实验一方面提高了学生的实验观察能力，另一方面也让学生亲自感受得出正确结论的喜悦。物理学科研究的是力、热、声、光、电。实验中的现象可能有发光、放热及放电等现象。不同的现象对人们感觉器官的刺激不同。如果学生没有科学的观察方法，即使实验再成功，也会有一些现象被掩盖或被忽视，而这些现象又往往反应了实验的本质。例如：水的沸腾实验，学生只注意到翻滚的气泡和腾升的蒸气，而忽视了气泡产生和变化的过程。实验时，教师应指导学生从试管底部观察出现的气泡，接着观察气泡上升的过程，再观察气泡升出水面后的现象，最后观察试管内和试管口(“白烟”水蒸气凝成的小水珠)。又如：碘升华的实验，学生的注意力往往被吸引到冉冉生起的紫色蒸气和重新凝结的闪亮的晶体上，而忽略了固体碘没有经过熔化就直接气化的现象，这正是“升华”的所在。因此，在实验教学中必须加强观察方法的指导和训练。
四、根据不同层次的心理水平培养观察能力。
观察是思维的基础，分析是思维的必然。观察能力的培养要考虑学生不同层次的心理水平。第一种观察水平的特点是：观察不全面，对物理实验现象只停留在“好看”和“稀奇”上，注重明显的感官刺激，对现象本质的分析很不完全，概括抽象的程度也很低，学生只能看到实验现象中的个别的、非本质的成分。如：电磁感应实验，学生观察到以下情况：在上为N极下为S极两个磁极的磁场中导体不动，电流表的指针不发生偏转，表明导体中没有电流；让导体在磁场中向前或向后做切割磁力线运动，电流表的指针就发生偏转，表明导体中有了电流；让导体在磁场中向下或向上运动，不切割磁力线，电流表的指针不动，表明导体中没有电流。通过实验，学生得出结论：“闭合电路中的部分导体在磁场中，做切割磁力线的运动时，有电流产生。”实验时，学生非常好奇，只注意了电流的变化，对为什么有电流产生?产生感应电流方向又有什么规律等问题，却很少去寻根问底，探究其原因。但教师必须认识到学生的这种好奇性是培养他们学好物理的钥匙，要进一步激励学生继续观察分析：电流表的指针发生偏转方向与导体方向或磁场方向的关系。1．保持磁力线方向不变，改变导体做切割磁力线运动的方向，则电流表指针的偏转方向也会发生改变。2．再保持切割磁力线运动的方向不变，把两个磁极对调，使磁力线方向改变，则电流表指针的偏转方向也会发生改变。观察后，学生进一步得出结论，感应电流方向和导体运动方向有关。第二种观察水平的特点是：能够基本完整地观察，有一定的综合分析能力。这是学生观察水平的一次飞跃。最后，教师归纳出它们之间的关系，并可用右手定则来判定。这种观察不但全面细致，而且能够主动地发现问题，并自觉的去探究原因，这是为创造性思维做准备的观察，它能够引导对实验现象上升为科学的理性总结。教师要不断地通过演示实验和分组实验培养学生的观察能力从低级向高级发展，鼓励学生进行创造性思维。这样，对学生的智力发展起到了很好的作用，学生素质和教学质量也能有很大的提高，使实验教学起到推行素质教育的重要手段的作用。
总之，任何实验都离不开观察，观察是学生获得感性认识的重要途径，是思维加工的前提。具有观察的习惯和敏锐的观察能力是学生今后从事学习、研究和创新必不可少的素质。物理实验就是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，是丰富学生知识、扩大学生视野的重要环节。在物理实验课上,要使学生养成对实验有主次、有步骤、有层次的观察习惯,则就要求教师在引导、启发学生观察实验时采用不同的方法,分几个层次入手：首先要培养学生的观察兴趣，其次要对学生提出观察要求并教给学生观察的方法，再次要根据不同层次的心理水平培养观察能力。只有这样，我们才能更好地利用新课程理念去指导学生自主学习、积极探索并且通过师生合作、生生合作等途径达到解决问题掌握知识的目的。但是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。教师在培养学生观察能力和素质的同时，还应对学生进行相应知识的教育和进行其它相应能力和素质的培养。这样才能使学生形成良好的观察习惯，具备一定的观察能力。同时学生的知识水平、智力水平及意志品德，得到进一步发展，物理课堂教学效率也得到进一步提高。
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