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高中物理教学中如何培养学生的观察能力
瞿慎龙
摘要:观察是一种有目的、有计划、比较持久的知觉,是知觉的高级形态,由观察获得的知觉映像更鲜明、更细致、更完整。人们认识事物,获得系统的知识都是从观察开始的。在人类的实践活动中观察具有极其重要的意义,是直接认识事物和获得有价值的第一手资料所必需的。在物理的学习过程中,观察能力是学生学习的重要组成部分,也是学生重要的心理特征之一,只有通过观察,对知识有了表象的认识,才能动手实践、自主探索与合作交流,草能学好物理知识。那么,如何在物理教学中培养学生良好的观察能力呢?本文就来粗略的分析一下。
关键词:物理教学;观察;观察能力;实践
从某种意义上说,没有观察就没有科学研究,要在科学研究上有所发现、有所创造,就必须掌握观察方法、发展观察能力,物理学是以实验为基础的科学,实验的基本任务是人为地创造条件进行观察。所以,怎样在中学物理教学中陪养学生的观察能力,是一个重要的研究课题。
一、观察能力在物理学习中的重要作用
观察力是人类重要的认知能力。观察力在人的认知能力中占有十分重要的地位。它既是认知活动的源泉,又是认识事物、掌握知识的重要途径。现代心理科学的研究表明,在人脑所获得的信息中,有80=90%是通过视觉获取的。所以,观察是人获得知识的主要途径。一个人只有勤于观察,外界的信息才能源源不断地进入大脑,才会增长知识,提高智能。如果一个人懒于观察,那么他的智力就会每况愈下。有人做过这样一个实验,遮断被试的触觉刺激,结果被试手指尖的灵巧性下降,感情冲动,智力迟钝,并出现离奇古怪的思维。可见人的认知能力的发展,离不开在感知基础上发展起来的观察能力。
古今中外的科学家、教育家都非常重视观察力的作用。达尔文说:“我没有突出的理解力,也没有过人的机智,只是在觉察那些稍纵即逝的事物并对其进行精细观察的能力上,我可能在中人之上。”俄国著名生理学家巴甫洛夫教育年轻人要“观察、观察、再观察”。英国细菌学家弗莱明,原来霸道还可以这么温暖在发明了青霉素之后说:“我唯一的功劳就是没有忽视观察。”教育心理学的研究和实践表明,观察能力强的学生一般都是优等生。因为他们善于观察,能够发现问题,找到学习的新方法,从而提高了学习效率。
物理是一个由实验和实践组成的学科,许许多多的物理知识都是从试验中得到的。物理学家丁肇中说:“自然科学不能离开实验的基础,特别是物理学,是从实验中产生的。”作为学生,要想继承这些自然科学的成果,要想真正学会它,同样要通过大量的实验观察,通过精心的实验,高效地重复前人所进行的通向成功的类似观察,再经过思考,可以迅速地得出结论。因此,实验观察在教材中占据着重要的地位。大致统计了一下:中学物理的演示实验有253个,学生动手的实验有49个;化学共有演示实验194个,学生实验35个。理化实验总计有531个之多。没有细心的观察,如何能发现物理中细微的现象,如何能做好一个实验,如何能得到一个正确的结论。比如在法拉第发现电磁感应之时,如果不是细心的观察,如何会发现电流表指针那一点点的偏转。比如,如果不是贝尔细心的观察,如何会发现一颗螺钉偏转1/4周后的变化。9世纪的英国物理学家瑞利正是从日常生活中观察到一个现象,他发现端茶时茶杯会在碟子里滑动和倾斜,有时茶杯里的茶水也会洒一些,但当茶水稍洒出一点弄湿了茶碟时会突然变得不易在碟上滑动了。瑞利对此做了进一步研究,做了许多相类 1 似的实验,结果得到一种计算摩擦力的方法——倾斜法;奥斯特因细心的观察而发现了电流的磁效应;贝克勒尔由于细心的观察而发现了天然放射性现象;伽利略由于观察研究吊灯摆动而发现了单摆振动的规律。物理学的发展史从另一个方面看,何尝不是一次次观察的结果。观察能力在物理学的学习中有着举足轻重的低位,只一点是无可置疑的。
二、物理学习中观察的基本素质的培养
1、激发学生进行物理观察兴趣
因为兴趣是最好的老师, 培养学生良好的观察能力,首先应该使学生对观察拥有浓厚的兴趣,愿意观察、乐于观察,这正如皮亚杰所说:一个人从来不想学习自己不感兴趣的东西,要调动学生的学习积极性,首先得引起学习的动机。观察也是如此,使学生感兴趣的观察活动往往是那些与学生头脑中已有定势相矛盾的观察现象。首先要让学生了解观察的重要意义,这可从教材中的序言,物理学家的故事,科学发现的生动史实,向学生介绍观察的意义,并可结合教学,布置观察任务,进行有关的竞赛等。在教学中教师要以身作则,以实验观察为基础进行物理教学,形成物理观察的气氛与环境,例如:在上第一节物理时,用鸡蛋做做“惯性定律”的实验;做做电学中“怒发冲冠”的实验等,都有利于激发学生的求知欲,促使他们带着好奇心去观察物理现象。又比如,学生知道会沉入水中,由此他们认为铁块会沉入任何液体中。如果将一块铁块漂浮于水银面上,许多学生都不相信,认为绝不可能。然而事实上又是真实的。类似这样新颖的物理现象,学生观察之后,往往会激发浓厚的观察兴趣,这对培养学生良好的观察能力具有重要的作用。
2、让思维积极参与观察
在教学中,让学生的思维积极参与观察,观察前,要确定对象、目的、计划和方法等。观察中多思考、多分析,观察后要分析处理、总结规律。只有在整个观察过程中引导学生去思考,学生的观察能力才能得到发展,正如俗话所说:“处处留心皆学问,勤察深思出真知。”例如,在观察水的沸腾实验中,为什么在开始沸腾时气泡在上升过程中变小并逐渐消失,而沸腾时上升过程中会变大,并在水面破裂。对于这些现象,只有积极去思考,才能加深对知识的理解,促进观察能力的培养。敏锐的观察能力和良好的思维是获得新知识的基础条件,如千百万人都见过苹果落地,唯有牛顿悟出万有引力定律;家家都有水壶,唯有瓦特发明了蒸汽机;看到过X射线的不乏其人,但唯有伦琴发现了它等等。这些科学家之所以能做出发现或发明,就是因为他们具备了超常的观察能力。
3、积极使用观察工具
由于人的感官有一定的阈值,超出一定的限度,观察对象的一些属性就不能在观察中被感知,如人眼看不见X射线、红外线、无线电波,人耳听不到超声波和次声波等等,所以要学会使用观察工具进行观察的基本素质。如望远镜、显微镜、天平、钟表、压力计、分光计等的使用,借助这些工具,我们才能更好地发现现象的真谤,激发我们探索自然的欲望,促使我们观察能力的提高。
4、学会做观察记录
对观察结果会准确地记录在表格中、并能逐步设计记录表格、自行填充,并能采用规定的术语、约定的符号、标准的计量单位并借助绘图、摄影、微机等手段,把观察结果正确记录下来、并进行整理,用文字和语言表达出来。要在观察中了解现象、分析总结掌握现象的规律,如在做牛顿第二定律实验中,总结出a分别与m和F的关系,这才是我们观察的最后目的。
5、养成实事求是的科学态度观察记录的数据要真实、符合与不符合自己预想的结果都要如实记录、不要因为为了减小误差而涂改自己的数据。有些同学在观察中为应付老师的检查、去套数据、造数据、这不严重违反了实验的规则、得不出科学的结果来。
6、遵循物理观察的基本原则
在物理观察中、要遵循客观性、全面性、连续性、典型性、重复性等基本原则。因为物理现象是客观存在的事实,它揭示出事物多方面的本质、具有发展的周期性和典型性,为此我们领导学生在观察中要 遵循以上原则,才能揭示出现象中的本质规律。
三、在物理教学中,让学生学会和掌握正确的观察方法
观察法是指研究者根据一定的研究目的、研究提纲或观察表,用自己的感官和辅助工具去直接观察被研究对象,从而获得资料的一种方法。掌握正确的观察方法才能从似乎平常的事物现象中找出有关方面的联系,从众多事物和现象中找出规律,所以要在科学上有所发现、有所创造,就要学会和掌握正确的观察方法。
1、有意观察法
有意观察法就是针对所要了解的问题,进行有的放矢的观察,在教学中观察的目的一般有两种:一是学生迄今未知或未加阐明的事实,让学生从观察中得到知识和发现问题。二是判断理论是否符合事实,让学生去证实理论或验证知识,例如领导学生观察日食、月食等自然现象。
2、长期观察方法
自然事物或现象的发展变化微妙曲折,周期长短不一,有时要进行长期观察,长能得到系统的资料。例如居里夫妇是经过长期的实验观察才发现了“钋”和“镭”。
3、细微观察方法
事物的变化有时是细微和偶然的,而细微的变化中却蕴藏着质的飞跃,偶然的变化中包含着必然性,所以对偶然观察到的异常现象也不能放过,许多重要发现常常在特定条件下带有偶然性,但在偶然观察中会发现必然的规律。例如伦琴发现X射线,贝克勒发现放射现象,奥期特发现电流的磁效应,无一不是从某种偶然开始的。
4、精确观察法
观察贵在精确,既要注意事物状态的变化,又要注意事物量的变化,这样才能更有效地提示事物的变化规律,例如:布拉凯特从40多万条粒子径迹照片中发现8条产生了分叉,从而发现了质子的存在。
5、归纳观察法
反映物质现象、物理过程的本质属性,总结物理现象和物理过程的一般规律,或研究变化因素较多的问题时,通常采用归纳观察法。例如:为了研究电流强度,电压和电阻三者之间的关系,然后在确定电压不变的情况下,观察电流强度和电阻之间的关系,然后在确定电阻不变的情况下,观察电流强度和电压之间的关系,最后归纳得出欧姆定律。又如:法拉弟电磁感应现象中,产生感应电流的条件也是从多个实验结果中总结而出。
6、对比观察法 对两个事物、两种现象进行对比,或对某一现象发生前后情况进行比较是人们认识物理世界的重要方法。例如在对水的沸腾现象进行观察时,前后比较发现:在沸腾前,水内部气泡在上升过程中逐渐变小,以至未达液面就消失;沸腾时,气泡上升时逐渐变大,达到液面后,突然破裂。通过对比,便会得出:沸腾是液体内部和表面同时进行剧烈汽化的现象。
7、系统观察法
它包括顺序观察法、分步观察法和角度观察法。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。
四、培养学生良好的观察品质
1、培养学生观察的选择性
观察的选择性就是能在观察中明确观察的目标,能从自然现象中和实验所发生的现象中抓住最主要的方面,如在演示惯性现象时,应让学生重点观察作用力与速度变化的关系,而排除作用力与速度的关系。
2、培养学生观察的敏锐性
就是在教学中培养能在观察中迅速获得观察对象的有关信息,从平时不大引人注目的现象中发现新的线索,善于发现容易忽略或不易发现的东西,科学家、发明家的可贵之处就在于此。如苹果坠地,水蒸汽冲动壶盖、澡盆的水溢出盆外、吊灯随风摆动等司空见惯的现象没有引起人们的注意,但牛顿、瓦特、阿基米德、伽俐略却敏锐地观察到了这些现象,并由此为线索而发现了万有引力,发明了蒸汽机,发现了浮力定律和单摆的等时性原理。
3、培养学生观察的准确性 就是培养学生在观察中,能正确获得观察对象的有关信息和精确的结果。因为物学作为一门定量学科,在量的方面要求准确。例如在用分光镜观察光谱时,能分辨出吸收光谱线,从落体定律实验中落地的撞击声分辨其是否同时落地等。
4、培养学生观察的深刻性
就是在观察中,让学生不要停留在物理的表面现象上,要深刻到现象的本质。如观察用手推一物体使它运动,手离开不久,物体就会停下来,表面上看,好象“力是维持物体运动的原因”,但通过深入思考,最后会发现物体之所以停下来,是由于物体受到摩擦阻力的结果。这样就揭示出这一现象的本质--原来“力是改变物体运动状态的原因”,而不至于被表面现象所蒙蔽。
五、创造条件和环境,对学生进行观察能力的培养
1、实物观察和训练
自然界中的客体和现象,实验室中和各种仪器、模型、标本等都可以作为实物观察训练中观察对象,它鲜明、生动、真实,容易被感知。实物观察更能提高学生的观察兴趣。例如引导学生观察热机的“四冲程”工作过程,有利于学生加深对知识的理解。
2、实验仪器、仪表的观察训练
对于实验仪器,仪表主要从以下几方面指导学生进行观察:一是观察仪器,仪表的标志,明确该仪器,仪表的名称和用途;二是观察仪器 仪表的度量单位,刻度的最小值,测量范围;三是观察仪器,仪表的零刻度线位置,并注意使用前调零或正确的记录误差,以便读取数据时给以修正(例如在使用“万用电表”时,就要特别注意它的零刻度线位置和使用前的调零);四是观察仪器的构造,了解其工作原理(象中学中要求的游标卡尺和螺旋测微器的读数,就是一个典型要求细致观察的例子)。
3、物理图象、图表的观察训练
(1)对于物理常数、图表,可引导学生从以下几个方面进行:一是注意图表名称,物理量单位;二是数据的最大值、最小值、数值和数量;三是比较图表,得出结论。例如把课 4 本中的“玻璃对各色光的折射率表”里各色光在真空中的“波长频率表”、“电磁波谱”联系比较,就可以得出各色光的性质比较表。
(2)对于物理图象的观察,教师要从以下几个方面着手引导学生进行观察:一是图象坐标轴分别表示什么物理量及它们的单位分别是什么;二是根据图象得出两个量的关系;三是图线上各点的意义;四是斜率的意义;五是图象与轴围成面积的意义;六是截距的物理意义。例如:对运动学中的V-T图象和S-T图象的观察理解,对以后的学习就很重要。
(3)对于物理课本中示意图的观察,教师要从以下几个方面入手:一是图中装置的构造;二是各部分的功能作用;三是整个装置的基本原理。例如“打点计时器”就要求学生认真观察和学会使用。
4、实验观察的培养
一要让学生明确实验观察目的;二要让学生观察实验的装置;三要引导学生认真观察实验现象的发生变化过程;四要正确观测实验数据;五要观测与操作协调,手脑并用;六是要作详细的观察记录;七是从观测数据记录表总结出规律并得出结论。
5、对生活中物理现象的观察培养
在物理学中,可结合课堂教学的内容,有意识地布置学生观察大自然和生活中的物理现象,这有利于培养学生的物理观察能力。如结合惯性教学,让学生观察体会车轮的运动、突然开车和刹车时的倾倒情况;结合摩察教学,让学生观察鞋底、轮胎的花纹等等。
6、布置观察作业
例如下面一些题目,让学生进行观察和训练。(1)几乎每个人都有手表,如果要回答以下的问题,可能要有意总识的观察一下:每天24小时中,时针和分针有多少次重合?(22次)
(2)烟灰缸上横放着一支点燃的香烟,这支香烟的两端会冒出表烟,这青烟是上升还是下降?(从烟嘴一端冒出烟是向下沉的,从燃着一端冒出的青烟是上升的)
(3)一个筷子以水平状态横着落下,是大头先着地,还是小头先着地?(大头)
7、给学生提供尽量多的观察机会 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现象,并且由学生本人相对独立地进行观察,这不仅有利于培养学生观察的积极性、主动性,而且对于其他能力的发展也有着积极的作用。
六、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。恰当而适时的指导,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。物理学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。X射线的发现就是一个例证。1895年,德国物理学家伦琴有一次在研究阴极射线管的放电现象时,偶然发现放在旁边的一包密封于黑纸里的照相底片走了光。他分析可能有某种射线在起作用,并把它称为X射线。经过进一步实验后,这一设想被证实了,于是X射线被意外发现。伦琴也因此于1901年获得了首届诺贝尔奖金。然而事实上,在伦琴前面有不少人碰到这样的机遇,如1890年的美国人兹皮德以及1892年的德国另外一些物理学家都有过同样的机遇,但他们都把这一意外忽视了,因此错过了发现X射线的机遇。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。教师作为课堂的主导,学生学习方向的引导者,应该对学生强调观察时需要特别注意的问题
1、观察时要调动各种感官。观察事物时单靠用眼睛来感知是远远不够的,这样得到的印象往往是呆板的,片面的。我们只有调动多种感官参与活动,提倡眼脑并用,指导学生将观察和思维结合起来,才能从各方面了解事物的种种属性和不同特征,才能把握其实质。观察的目的就是探索和发现,达到对事物及其变化规律的认识。因此,教师在指导观察时,可根据不同事物的特点,引导学生仔细看,认真听,启发学生动手摸一摸,亲口尝一尝,用鼻闻一闻,以观其形、辩其色、闻其声、尝其味、嗅其气、触其质。这样才能有利于进行分析综合,从而更全面地把握事物的本质。教师也可以有意识的设置一些课题,引导学生将观察和思维紧密结合,使观察自然的成为认识事物过程的一个步骤,从而提高学生的观察能力。
2、改变片面性,启发学生有顺序的观察,学生观察的深刻程度是受学生的知识基础、技能和实验能力所制约的,面对变化多端的物理现象,学生往往凭兴趣、爱好及受性格和习惯等影响,在观察时带有很大的片面性,有时以局部代替整体,有时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。
3、克服表面性,要求学生做深层次的观察,不同的现象,对学生感觉器官的刺激产生印象不同,有的具有较强而突出的影响,它在感官中具有主导地位,有的则不然,现象常被遮盖,为学生所忽视,而且有些往往是反映物质本质属性的重要现象。这就应该要求学生提高观察的敏锐性,善于发现一般人不易发现或容易忽视的重要细节和特征。
4、具有高度自觉性,积极观察。观察是一个主客体相互作用的过程,观察的主题处于积极的准备状态,是获得良好观察结果和观察中有所发现的重要条件。在教学中,教师应联系物理学史,介绍一些科学家精细观察,注意捕捉一些蛛丝马迹而获得成果的例子,这将会有助于学生充分认识观察在学习中的作用和提高观察能力的意义,从而启发学生自觉的、有目的地观察,变“要我学”为“我要学”,提高观察的效率。同时,由于学生思维欠成熟,所以在学习过程中,一定要爱护学生的积极性,尊重他们的自尊心,鼓励他们认真观察、大胆发言,并且循循善诱,帮助他们分析产生错误的原因。
七、结论
通过本文的简单分析和说明,从老师和学生两方面分别谈论了观察的重要性和如何培养学生的观察能力。培养学生的观察能力不是靠一个两个的老师能实现的,要提高学生的观察能力,就要从学生生活的大环境出发,加强素质教育。总而言之,观察能力不管是对学生的学习还是以后的工作和生活,都有很重要的作用,所以提高学生的观察能力需要社会、学校、老师、家长和学生的不断努力,不懈坚持。
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OF OBSERVATION
QU shen-long
Abstract: Observation is a purpose, in a planned way, more lasting consciousne, the perception is senior form, by observing the perception of bright image won and more careful, more complete.People get to know things, get all the knowledge system from observed began.In the human's practice observation has very important significance, is directly know things and get valuable first-hand material required..In the physical in the learning proce, students' learning ability of observation is an important component of the students is one of the important psychological characteristics, only through the observation for knowledge representation of the understanding, to practice, independent exploration and cooperation and exchanges in the gra can learn physics knowledge.So, how to train students in physics teaching good observing ability? This paper is to analyze the rough..Key words: Physics teaching;observation;practice 8
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