中学物理实验中观察能力的培养

廖泉瑞　曾聪根　钟俊敏

摘要：培养学生的观察能力是培养学生实验素养的前提，是物理教学的重要内容，也是值得物理教师研究和探讨的课题。本文就如何培养学生物理实验观察能力进行了探讨。

关键词：中学物理；物理实验；观察能力

中图分类号：G633.7文献标识码：A文章编号：1003－6148(2009)8(S)－0075－2

伽利略奠定了实验物理的基础，确定了物理学是一门以实验为基础的自然科学。实验是物理理论产生的源泉，又是检验新理论是否正确的唯一标准。中学物理实验，并不是让学生去重复和模拟物理学者做过的实验，而是要通过实验培养学生的物理实验素养。观察能力是物理实验素养中最基本、也是最重要的能力。

1培养实验观察能力的意义

观察是一种有目的、有计划、比较持久的知觉，是物理实验中获得信息的重要途径，许多科学家就是凭着敏锐的观察力取得了重大的科学成就。如哥白尼的日心说、开普勒的行星运动定律、奥斯特电流的磁效应、贝克勒耳的天然放射性现象、伦琴的X射线发现等，都是物理学家从“反常”现象和衍生效应的观察中发现的。

因此，加强观察能力的培养，对于学生掌握物理实验方法，观察物理现象，认识物理规律有着重要的意义，对学生将来的发展(如从事科学研究和发明创造)有深远的意义。

2关于物理实验的观察能力

物理实验的观察能力既有人的感官的感知能力，又有对仪器的调控能力。在观察过程中，交织着感官的感知和大脑的思维。判断观察能力的主要依据有：

2.1观察的选择性：就是要从实验所发生的诸多现象中，抓住主要的观察目标。例如，在用小车和斜面演示牛顿第二定律时，学生观察的重点应集中于作用力与速度变化快慢的关系上，而不是作用力与速度大小的关系上。

2.2观察的深刻性：就是要抓住那些比较隐蔽的现象，这些被隐蔽的现象往往就是本质性的物理规律，需要深入的观察。比如“研究匀变速直线运动规律”的实验中，观察不要停留在小车运动情况和打点计时器的工作情况上，而应着重观察纸带上的打点情况，因为纸带上的点代表小车在不同时刻的位置，相邻两点之间的距离之差代表小车在相等的时间内速度变化的快慢，这才是本质。

2.3观察的准确性：就是要缩小由观察带来的误差。比如用50分游标卡尺测长度时，判定游标尺上哪一条刻线与主尺上的刻线对齐了。

2.4观察的速度：体现在能否迅速捉住那些稍纵即逝的物理过程的能力。例如在气垫导轨上进行碰撞实验时，一台计时器需要记录碰撞前、后的两个时间，这就需要在较短时间内准确地读出两个数据，要有较快的观察速度。

2.5观察的分辨能力：就是在相差不大的情况下，能够分辨出强与弱，先与后，分与合，大与小，动与静·快与慢等等。例如“落体与平抛运动”实验中，能从两球落地的声音中分辨出落地时刻的先后，从而确定平抛运动物体在竖直方向的运动性质。

3观察能力培养的途径与方法

人的观察能力不是与生俱来的，而是在后天的实践中培养和训练达成的，我们在实践中积累了一些经验。

3.1实验前——做好预习

首先，实验前要求学生对实验要有全面的认识。我们列举预习提纲，通过预习，学生能把握观察的重点和注意的问题；其次，让学生认识实验仪器。培养学生通过阅读实验教材或仪器说明书、对照实物认识仪器的能力，养成了解仪器的用途、结构、规格及使用方法的习惯。比如《练习使用示波器》前，要求学生熟悉每个旋钮的用途及调节方法；再次，要求学生了解实验仪器、设备的组装或连接，当实验中出现故障时，知道检查和排除故障。

3.2实验中——加强感官及协调能力的训练

观察能力包括感知能力和感官协调能力，观察能力的训练应从这两个方面入手：

3.2.1感官的训练——主要是视觉、听觉、触觉等方面的训练

3.2.1.1视觉方面的训练：仪器的安装和调试，要按要求进行。观察和读数时，必须全神贯注，并注意正确的姿势。视觉方面最重要的是“重合”和“对称”的判断，“重合”就是用眼睛判断被观测对象(例如一条谱线或干涉条纹、指针)与定位标准刻度线对齐或重叠。“对称”指用眼睛判断在中位线两端的间隙，具有等距的感觉。例如由天平指针的振荡幅度判断其是否平衡，重合和对称的判断，在一切具有指针刻度盘的仪器上，运用最普遍。因而这种训练也是最基本、最适用的。

3.2.1.2听觉方面：能比较出声调的相对变化，能够感知由于两个频率的相近的振动叠加所引起的拍，能分辨出声音的四种属性：音调、响度、音色和持续性。对于连续性的声音，能分辨它的节奏旋律的变化。例如：蜂鸣器的声音、电器中的交流电、电机、气泵以及断续器中正常与异常运行的声响，能够作出及时、准确的判断。

3.2.1.3触觉方面：主要训练手指。如使学生能够辨别螺丝或旋钮的松紧状态，能够用适中的力量扭动螺丝或旋钮，用适度的力量与速度按动按钮。如学生在使用螺旋测微器测量物体时，当测微螺杆快要接近被测物体时，改用微调旋钮，这时手指应自觉地适中扭动旋扭，直至发出“喀喀”的响声。

3.2.2感官协调能力的训练

依靠大脑协调感官和手的活动，尤其是手和眼的协调，使观察与动作协调好。例如在“单摆”实验中，测定周期必须用眼睛盯准摆同平衡位置重合的时刻，同时用手指按动秒表，用嘴念出摆动的次数，耳朵监听自己的念数，在摆的最末一次通过平衡点时及时制动秒表。在整个测定过程中，交织着各种感官的活动，这些活动要准确，要求先后有序，互相制约，协调进行。要做到这些，有赖于对物理过程和因素内在联系的把握，并据此指挥和协调各感官的活动。

3.3观察能力的培养——延伸到课外

引导学生平时多观察周围的事物，'积累感性知识，努力提高自己的观察能力。

3.3.1做有心人。我们每接触到一事物、一现象都留心对其观察，做到见物思理。

3.3.2做细心人。每观察一事物，先对事物的整体轮廓作一个认识，然后观察它的各个细节、各个方面，最后观察各个部分相互之间的联系，每个部分在整体中的地位，因而对事物的结构、特点和发展有一个整体的比较清晰的认识。

3.3.3把实验中的观察与日常生活中的观察相结合。观察日常生活中的小电器、收音机、电视机和在实验时使用的电源、示波器等；日常使用的钟表和实验时观测的各种仪表；日常生活中使用的眼镜、望远镜和实验时使用的光学仪器都有一些共同之处，但也要注意区别。要防止学生把日常不正确的观察习惯带进物理实验中。

总之，培养观察能力，要明确观察的目的、任务，激发学生的观察兴趣，要促使学生养成善于观察，勤于思考的习惯；要传授给学生科学的观察方法，有计划地对学生进行观察训练，使学生能在训练中逐步提高实验观察能力。

参考资料：

[1]周中权，物理实验教学法[M]。

[2]闫金铎.中学物理教材教法[M]。

(栏目编辑张正严)