高中物理实验观察能力的培养策略

张金玉　张艳燕

摘 要：物理学是一门实验科学，培养实验观察能力是物理教学的重要内容。对于已具备抽象思维能力的高中生，培养实验观察能力要注重对观察习惯、观察素质和观察方法的训练，在实验教学中有意识地引导观察方法的运用，从而促进物理实验观察能力的提高。

关键词：物理实验；观察能力；高中生

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2017）12-0011-3

物理学是一门以实验观察为基础的自然科学，观察和实验是获取感性知识的重要途径，是学习和科学研究的重要方法。自从经典力学之父伽利略开创了实验方法来研究物理现象，就有力地推动了物理学的发展。中学物理实验就是让学生在科学探究实验过程中培养物理实验能力，提高实验素养。科学地观察是学习和探索物理规律的重要手段，所以，物理教学中首先要培养的是物理实验观察能力。

1 物理实验观察能力是知觉过程

实验观察能力是指在特定的条件下，个体能针对具体的实验现象产生有意义知觉的能力。从定义可以看出，在物理实验观察中，我们是通过各种感觉器官，比如要用眼睛去看外观的形状、颜色、大小等，还要用耳朵、鼻子、双手去对声音、味道和冷热程度来进行有目的、有计划、有步骤地去感知过程。观察是思维的知觉，在这个过程中还要对感受到的信息进行加工，分析总结出物理现象中的物理规律。高中生的物理实验观察能力是指中学生顺利进行物理现象观察时所具有的个性心理特征，是在物理学习过程中逐步形成与发展起来的。

物理实验观察能力对于高中生学习物理非常重要，在观察活动中，直观的物理现象会引起学生的好奇心与学习兴趣，形成大量丰富的物理表象，有利于激发科学思维活动，促进学生积极主动地学习。物理学科的研究对象是物质结构和物质的运动形式及其规律，对于物理现象的观察，更多地是相对于时间与空间的物理变化。依据物理学科的特点，培养物理实验观察能力，需要养成良好的观察习惯，培养优良的观察品质，掌握科学的观察方法，创造更多的观察实践活动。

2 物理教学中培养良好的观察习惯

良好的观察习惯是有目的、有计划、有步骤地进行观察活动，只有这样，才能使得观察结果具有科学性和客观性。

首先，要有观察兴趣。兴趣是最大的学习动机，那么观察也不例外。爱因斯坦曾说：“兴趣是最好的老师。”在实际的物理教学中，可以创设物理情境，设疑激趣。强烈的好奇与求知会让学生主动且有效地进行观察活动。其次，在观察中要学会把握观察的重点，对于观察对象要明确，而且在实验观察中善于逻辑推理，能概括出物理现象的本质特征。再次，在观察之前设计好观察的顺序。物理学科的特性决定了观察的顺序有三种，时间顺序、空间顺序、局部到整体或整体到局部的順序。通过对实验步骤的分析，弄清观察的先后及主次的顺序。最后，观察中要有实事求是的科学态度，客观地做好观察记录，力求达到全面、细致和准确的观察。这样便于接下来的分析、整理和总结观察结果。

3 物理教学中培养优良的实验观察素质

3.1 观察的目的性

观察的目的性是指善于组织知觉活动达到预期观察目的的品质。作为一名中学生，物理实验观察能力是获取物理知识的开端，也是对物理知识感情认识的源泉，同时也是学生进行思维活动的条件。通常来说，中学生作为青少年，对新鲜、未知的现象和事物充满好奇心，是有观察的意愿和内在动机的。但在具体的观察过程中，如果未进行先期的引导和告知，学生的观察往往有一定的盲目性。因此，教师在学生进行具体的实验之前，应引导学生弄清观察的目的，以便使学生在实验进行中有所侧重点，将注意力和思考集中在重点和难点上，从而进行有目的的观察。

3.2 实验观察内容表格的自行设计

在物理教学中，教师可根据实验的相关要求和内容，有意识地进行指导，使学生学会自己设计需观察的内容，并确定观察工具。例如，在讲解曲线运动时，会遇到的平抛仪实验。在进行此项实验前，可让学生结合当前使用的新媒体的视频制作和编辑功能，如ipad、手机等，首先拍摄两小球曲线运动的视频，然后再慢放或者截屏观察。通过此种方式，可以使学生更清晰地观察到平抛运动的整个过程，从而在教师的指导下总结出平抛运动的规律。由此可见，学生对观察表格的设计水平，也代表着其内在的观察素质的高低。

3.3 培养学生观察与思维紧密结合的品质

苏霍姆林斯基说过：“观察对于青少年之必不可少，正如阳光、空气、水分对于植物之必不可少一样。在这里，观察是智慧最重要的能源。”观察是一个人认识事物的重要途径，是智力、思维活动的基础。同时，观察也是思维的触角，对于中学生来说，良好的观察能力能获得更多的知识和经验。在中学物理实验中如何培养学生的观察与思维紧密结合的品质？首先，要使学生明确实验观察的目的和任务。其次，还要使学生具备观察实验现象的必备知识。只有先了解，然后有目的地去观察，学生才能更好地感知和思考。再次，使学生掌握一定的观察方法。最后，做好观察记录和观察后的归纳与总结。学生只有具备了观察和积极思考的能力，才能概括、归纳物理现象后的物理规律。

3.4 培养学生不怕挫折、锲而不舍的精神

在实验观察时往往不是马上就能获得观察结果的，总会遇到一些偶然事故。例如，学生在学习电学模块，使用电流表和电压表进行“伏安法测电阻”实验时，学生可能会遇到各种问题，比如电流表的指针不动，所使用的指示灯不亮等。这时指导老师可以鼓励、指导学生自己检查故障原因，一一排除产生故障，从而最终解决问题。在这个过程中，可以培养中学生思考问题、解决问题的能力，从而培养其不怕挫折、锲而不舍的精神。

4 物理教学中实验观察方法的训练提高

新一轮课程改革高中物理教学目标中明确指出高中生在物理课程学习中应使学生受到科学方法的训练， 基于高中生的心理特点，物理实验教学中，除了培养学生的观察兴趣，帮助学生设计观察表格以及弄清观察目标和观察内容外，还必须教给学生实验观察中的具体方法。endprint

4.1 物理实验中的具体观察方法

（1）比较观察法又叫对比观察法。这是判明“是什么因素对现象或过程起支配作用”的有效办法。同一个物理现象或过程，在不同因素作用下的现象对比观察，验证出主导的影响因素。（2）顺序观察法是指先观察什么，后观察什么，应按一定的顺序观察。一般的观察顺序为从上到下，从外到内，从前到后、从左到右或从右到左等。（3）分步观察法是当一个现象和过程由多种因素支配的时候，为了弄清各个因素的作用、性质和规律，常采取依次突出一个因素的作用而使其他因素固定，一步一步进行观察。（4）整体观察法是观察程序为先由整体到部分，再由部分到整体。即先对整体有一个初步的、一般的认识后再分出观察主要对象，对这些对象进行细致观察，从而对整体对象有—个正确的认识。（5）归纳观察法是通过对个别现象分别进行观察，得到一些个别的结论，对这些结论进行分析、归纳，从而得出一般规律的一种观察方法。比如，为了便于研究质点的加速度与力和质量的关系，我们就可以在先控制质量这个因素不变的情况下，观察加速度与力之间的关系。然后再控制另外一个因素——力不变的情况，观察加速度与质量之间的关系。最后，通过归纳得出牛顿第二运动定律。由此可见，归纳观察法的使用，有利于学生掌握现象的实质以及学会如何研究比较复杂现象的一般规律。

4.2 实验观察方法在实验案例中的运用

分步观察法运用于初中物理演示实验欧姆定律中，可将观察分为三步。首先，连接好电路，定性观察电压或电阻的变化都能引起电流的变化。第二步，通过固定电压和改变电阻，从而引起电流的变化，观察二者的对应关系，从而探究电流与电阻的关系。第三步，固定电阻，移动滑片改变电压，读出电流，并记录，从而探究電流与电压的关系。教师在演示实验中，要注意使学生领会控制变量法的实验方法决定了该实验要用观察方法。

整体观察法运用在实验平面镜成像中：先观察像，再观察发光物体蜡烛，从而得出像与物体大小相等，而且正立。再用另一支与物体蜡烛大小粗细相同的蜡烛把它放到平面镜后去寻找像的位置，利用寻像方法“视差法”不断移动寻像蜡烛的位置，直到不论从什么角度去观察，寻像蜡烛都好像与像在同一位置上，二者完全重合为止。寻像蜡烛的位置就是像的位置。再从整体去观察，得出像是虚像，像距与物距相等。通过这种整体性的观察可以得到科学准确的结论。

归纳观察法运用在电磁感应现象的实验中：（1）保持导线不动，闭合开关，灵敏电流表的指针不偏转，表明导体无电流；（2）保持电路闭合，让导体在磁场中向右运动，灵敏电流表的指针向右偏转，表明电路中有电流，让导体在磁场中向左运动时，灵敏电流表的指针向左偏转，表明导体中感应电流的方向跟导体切割磁感线方向有关；（3）两个磁极对调，使磁感线的方向反向，闭合开关，让导体在磁场中向右运动，灵敏电流表的指针向左偏转，表明导体中的感应电流方向跟磁场方向有关；（4）保持电路闭合，让导体竖直方向上下运动时，灵敏电流表的指针不偏转，表明导体中无感应电流。通过以上步骤的实验，引导学生归纳出电磁感应的一般规律：电磁感应现象就是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁力线的运动时，导体中就会产生感生电流的现象。在这个实验中要边观察边进行分类，同种原因不同结果，或者不同原因却是相同结果，每观察到一个物理现象，就要找出其中的关键因素，这样有利于实验结束后的归纳总结。

5 有意识地组织学生进行课外的观察活动

培养学生的观察能力，除了采用物理课上的演示实验和学生亲自动手在实验室做实验以外，我们还可以让学生在平时的生活中，或对自然界中某些现象的思考和观察中发现问题，学着去探究和分析问题背后的原理与规律。学生所使用的教材或者教辅书中也有很多生活小实验可以去尝试。教师还可以结合教学内容向学生提供一些观察实验的题目。比如：课题自制双缝并观察双缝干涉图样。材料就是蜡烛和生物切片的载玻片还有双面刀片两片，用蜡烛火焰将玻璃片熏黑，把两片刀片叠在一起，在玻璃片熏黑的一面划一道直线，就得到一块双缝，再在两刀片间垫一层纸，再刻一块双缝距大一些的双缝。观察时手持双缝片，透过双缝观察直丝灯泡，就可看到白光的双缝干涉图样。在灯泡和双缝之间或双缝与眼睛之间插入一张有颜色的玻璃纸或滤色片，即可看到单色光的双缝干涉图样。再改用不同缝距的双缝观察，或移动观察位置改变与光源之间的距离，可看到干涉条纹的间距发生变化。这种由学生相对独立地进行的观察活动，不仅有利于培养学生观察的主动性、计划性，而且对其他能力的发展也有积极作用。

总之，要提高物理实验观察能力，就应该引导学生热爱观察，学会正确使用观察方法，善于在生活中观察思考。与此同时，教师要重视教材中引用的物理学史材料，介绍认真细致的观察在科学发明和发现中所起到的决定性作用，充分激发学生认识到观察的重要性，教育学生要做“有心人”，激励他们观察，积极提高自身的物理实验观察能力！

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（栏目编辑 赵保钢）endprint