物理是一门以实验为基础的学科,很多的物理规律都是在实验的基础上总结出来的。而在物理试验中先要通过仔细的观察,取得数据,然后再加工处理上升为规律。可见在试验中观察是非常重要的一个环节,良好的观察能力对学生的学习和今后从事的研究都具有重要的意义。
1观察的目的和作用
观察是一种心理活动,是有目的、有计划地运用各种器官了解周围环境、事物和现象的一种知觉过程,同时又包括有积极的思维活动。观察的目的主要有三个:一是了解现象,认识事物,通过比较抓住对象的主要特征;二是通过记录观察结果,测得数据以取得一些可靠的材料;三是发掘问题,以引起积极的思考,并能从看来似乎平常的现象中发现不寻常的内容。
俄国科学院的试验大楼门厅上用大字体写着巴普洛夫的警句:“观察、观察、再观察。”他常说:“不学会观察,你永远当不了科学家” ,观察是认识事物、获得知识的重要途径,是科学研究的一种方法。通过观察,可以了解现象的特征和条件,认识事物的属性和特点,发现事物的相似点或因果关系。
物理学史上有许多重大的发现都是通过观察现象,比较异同,经过深入的分析和研究而取得的。著名的物理学家伽利略,在大学里不但勤学,而且善于观察事物。有一天晚上,他静坐在比萨教堂里,看到悬挂在教堂中央上空的吊灯,被教堂一边敞开的窗子吹进的风刮得左右摇摆。他赶紧把窗关上,心想,这样,灯马上就不会动了,可是灯仍然有规律地摇摆着。这时他突然感觉到:“这灯在摇动时的距离虽然不相等,可是它所需要的时间或许是相等的。”于是他马上按着自己的脉搏,口中默默数着数儿,经过多次的研究和验证,终于发现了单摆的等时性规律。
美国的细菌学家佛莱明在培养葡萄球菌时,意外地发现其中一个培养皿里长了绿菌,而周围的葡萄球菌竟然溶化了。由于他发现了绿菌可以杀菌,从而导致了青霉素的发明。达尔文在总结自己的成功经验时指出:“我没有突出的理解能力,也没有过人的机智,只是在观察那些稍纵即逝的事物并对此细心观察的能力上,我可能在众人之上。”由此可见,培养学生的观察能力是至关重要的。
2观察能力的培养
中学生应该具有的观察能力,主要是有目的的进行观察,能掌握一些基本的观察方法,抓住观察对象的主要特征,并会做观察记录。实践证明,注重培养学生的观察能力,对发展学生的智力有重要的意义。
2.1明确观察目的
试验中观察要有一定地目的,只有有了明确的目的、任务,去观察事物,注意力就能集中在观察的事物上,知觉就会清晰、完整。因此教师在做每一项试验前,要先与学生明确试验的目的是什么?观察的任务是什么?并且根据学生的年龄特点和知识水平尽量地把观察的目的任务体得更明确些、具体些,做到有的放矢。
例如在研究线圈对电路的影响试验中,如右图所示,A、B两个的小灯泡正常发光,当断开开关S时会有什么现象发生?因为线圈产生的自感电动势很小,维持的时间也是很短的,所以很多同学都会观察到的现象就是A、B两灯泡都熄灭了。显然这样的观察是没有什么意义的,这就需要老师在做试验以前就要明确观察的任务是什么?断开开关S的瞬间,A、B两灯泡有什么变化?是不是同时熄灭?有了这样的观察方向,学生就有了充分的准备,对自己的观察结果也会去思考、分析。
2.2 培养观察兴趣
兴趣是求知的原动力,只有产生了兴趣才能转化为更大的积极性、主动性。因此教师在平常的教学中应当加强演示试验,生动的演示试验可以吸引学生的注意力,激发学生的观察欲望。例如,在讲匀速圆周运动的向心力时,用一只小的水桶(可用易拉罐代替)做成“水流星”实验,当转速较慢时,水很容易就从水桶里撒了出来,但当转速达到一定的程度后,即使是满满的一桶水,水也不会洒落出来。学生看到这个现象会很惊讶,依照平常的生活经验,当水桶运动到最高点时,水必然会洒出来,实验结果出乎意料之外。这“反常”的现象必然会引起学生的好奇,激发他们重新仔细观察。
2.3注重观察方法
观察的方法多种多样,有全面观察和重点观察,重复观察和比较观察等,教师要教会学生根据不同的观察目的、任务,选择不同的观察方法。学生对物理实验现象的观察,往往带有强烈的好奇心,观察目的不明确,分不清主次,只去看热闹了。因此,在平常的教学中,教师应注意教给学生科学的观察方法,要让学生明确观察什么?怎样观察?
对于一些稍纵即逝的物理现象要进行要采用重复观察的方法,重复观察能够使我们看清楚一些比较复杂的和一些变快较快的现象。例如要描绘平抛物体运动的轨迹,让小球每次都从斜槽上的同一位置滚下,在粗略确定的位置附近,要用铅笔准确地确定小球通过的位置,并记下这一点,以后依次改变横坐标的位置,用同样的方法确定其他各点的位置。由于小球运动的速度比较迅速,这就要采用重复观察的方法,有时间为了确定小球的一个位置,要将小球重复三至四次的试验。这就要求每位学生只有认真、仔细的观察,才能随时抓住这些重要的现象。只有深入地观察,才能发现细微的变化和隐蔽的特征。
3、培养学生边观察边思考的习惯
观察和思维必需密切结合。观察是思维的基础,而深入的观察需要思维做引导。因此,要引导学生学会边观察边思考的习惯。进行演示试验时,教师一方面要指导学生观察主要的东西,抓住现象的本质,同时也要提出一些启发性的问题,引导学生思考。
培养和发展学生的观察能力,除了课堂及课本的探究实验以外,教师还应注意联系实际生活扩大学生的观察范围,启发引导学生对周围一切事物的喜爱、观察和乐于发现,有计划地注意训练学生的观察力,例如秋天的早晨,太阳光照射到小草叶上的露水珠内,观察此时的露水珠与平常有什么异同?
“冰冻三尺非一日之寒”,学生观察能力的培养非短时间就能奏效的,只要我们重视对学生观察能力的培养,并经常地引导他们,学生的观察能力就一定会逐步提高的。