观察是在事物的自然条件下为一定任务而进行的有计划的知觉过程,是在有目的指引下的有思维参与的知觉活动,是人们认识事物和进行科学研究不可缺少的手段。观察力是有目的主动地去考察事物并善于全面正确地发现事物的典型特征的知觉能力,观察力是学生认识事物,获取真知的重要因素。初中物理课教学,特别是物理实验课教学的一个重要任务就是培养学生的观察力。本文就这一问题发表一些看法。

  一、培养学生对物理现象的观察兴趣

兴趣是人对客观事物伴有情绪色彩的认识倾向。兴趣是最好的老师。要让学生学会观察,培养其优良的观察力,首先得培养学生对物理现象进行观察的兴趣。科学家哥白尼从小就迷恋在晚上观察天空,探索天空的奥秘。爱因斯坦小时候对一颗指南针很感兴趣,不厌其烦地换用各种方法实验,试图弄清指南针永远指向一个方向的原因。可见兴趣对一个人观察力的形成和发展有很大的意义,但兴趣不是天生的,而是通过后天培养的,在物理实验课教学中,巧妙地运用日常生活中常见的,易于学生接受的实例。如自然界的闪电现象,生活中的虹吸现象,上学路上在泥泞中摔倒等,都容易激发学生强烈的探究欲望,一旦老师把生活中的物理现象引入实验室,学生对物理现象进行研究的兴趣就会油然而生了。

二、培养物理观察能力

物理观察包括对实验的观察和对自然界的观察。观察是研究物理世界的入门向导,抓不住现象,就不可能深入了解物理规律。可见,观察的目的在于了解现象,取得资料,提出问题。能否达到观察的目的,关键在于提高学生观察能力的水平,具体说来,可包括以下几方面的要求:

     1.观察要有目的性,能细心持久地观察并养成观察习惯

初中学生具有强烈的好奇心,表现为对物理实验的浓厚兴趣,我们应充分利用学生这种心理,把他们的积极性引导到对实验现象的观察上来,培养他们自觉、有目的、持久、细心地观察,并形成习惯。中学物理教材中安排的课堂演示实验、学生随堂小实验、学生分组实验以及课外小实验,可供观察的内容是极为丰富的,应该充分利用起来。培养观察能力,一方面要保护学生的好奇心和对实验的兴趣,另一方面要使学生了解观察对学习物理的重要意义。观察能力的培养是培养观察习惯的基础,将课堂的实验观察与生活中物理现象的观察,有意识地经常地结合起来,必将收到良好的效果。

2.掌握科学的物理观察方法

观察方法主要有:第一,整体观察法——即抓住物理现象的全过程,能从整体上把握所观察的物理现象。第二,多维度观察法——即从不同角度、不同侧面、不同层次去观察物理现象的主要特征。第三,分析观察法——即结合物理现象分析其原因,并改变条件来继续观察其结果。例如观察水的沸腾现象时,首先要使学生观察沸腾的全过程及沸腾本身的温度变化的特点,其次观察液面压强的变化对沸腾的影响,进而深入观察和分析沸腾的全过程包括沸腾过程中水的气泡形成、膨胀、破裂以及消失的全过程。这样才能取得沸腾现象的全部数据和资料,以供分析沸腾的本质特征及其形成的原因。

3.能用口语或文字准确地、有条理地描述所观察到的物理现象

观察到的结果,必须通过文字或口语来描述,描述的水平能反映观察能力的水平。因此,能用口语或文字描述所观察到的现象,应该属于观察能力的一部分。例如,观察插入水中的筷子发生折射实验后,问学生看到了什么?说法不一,有的说看到筷子变弯了,有的说看到筷子的传播方向发生了改变等等。这说明学生看到了一些现象并作出了自己的解释,但很少有学生能描述看到的是筷子在空气和水面处发生了折射,快子的水面以下的部分向上弯折了。从学生的描述中可以看出其观察能力的水平高低。

4.善于从观察中提出问题

正确地描述观察的现象,进而从观察中发现问题和提出问题,这是观察的目的任务所决定的。在观察中能发现问题,说明了观察者观察得细致全面。观察中能发现问题,这是观察者视觉因素和思维因素结合的产物,因此,应该在观察中不断引导学生思考。一是看到什么,二是为什么出现这种现象。例如,沸腾现象中,为什么沸腾前的过程中气泡始终不能达到液面?为什么只有在沸点时气泡才能达到液面而破裂?解决了气泡的形成、上升直至破裂,就为研究沸腾现象提供了实验依据。

总之,培养学生有目的和持久的观察能力,掌握与运用科学的观察方法,正确地描述和善于提出问题,形成观察的兴趣,具有科学的观察态度和养成良好的观察习惯,是物理学科培养观察能力的基本内容。

三、培养实验操作能力

物理学是一门实验科学,物理学中的一切概念和规律都通过实验才能形成和建立,物理学中的理论假设也必须通过实验来验证。因此,学生的实验操作能力是学习物理的基本功。物理实验的操作能力主要是指掌握仪器操作、数据的记录和处理、设备的组装、故障的排除等。学生实验操作能力,具体说来可包括以下几方面的要求:

1.熟练地操作中学物理实验所用的基本仪器

中学物理实验的基本仪器,主要是指中学物理中的一些基本物理量的测量仪器。例如,力学中的刻度尺、停表、天平、弹簧测力计;热学中的温度计、压强计;电学中的电流表、电压表和电能表等,都是学生必须准确、熟练掌握的基本仪器。中学物理中的很多实验大体都是基本仪器的组合使用,因此,对基本仪器的性能、读数和操作方法等都要掌握。

2.根据实验目的和原理独立完成实验

能否独立地正确地完成实验操作过程,是培养学生实验能力的关键,也是考察学生是否具有实验操作能力的标准。中学生特别是中等以下水平的学生,在进行实验过程中依赖性很强,不敢也不愿自己动手,因此,要创造条件和严格要求,使学生亲自动手做实验,要求学生在明确实验目的和原理的基础上,自己设计实验步骤和数据记录表格,自己动手安装和组合仪器,自己根据仪器的精度读取数据,还要指导学生能初步排除简单的实验故障。

3.对实验误差进行初步的定性分析

实验测量的结果不可能绝对准确,总会产生误差。产生误差的原因一种是系统误差,一种是偶然误差。对于测量结果,其可信度多大,需要知道测量误差。由于误差是测量值与真实值之差,而真实值是未知的,因此对于测量误差只能是估计,但是由于误差的估计,情况十分复杂,有些情况下主要是系统误差,有些情况下主要是偶然误差,因此要对测量结果的误差作出估计,不是一件容易的事。所以,在中学并不要求学生估计误差,但是培养学生根据实验原理和仪器的情况以及实验环境等客观情况,对实验可能出现的系统误差,作出物理的定性分析,是可能的,也是必要的,这对于提高学生物理分析能力是有益处的。

4.根据有效数字的运算法则,对数据作初步处理

初中关于误差和有效数字的教学要求不高,并不要求估计测量误差,在处理实验数据和解题时,运算结果一般取两位或三位数就可以了。因此,在中学物理测量中,一般说来,可以要求学生估读到测量仪器最小分量的十分位。在测量数据的处理过程中,应注意培养学生根据有效数字运算法则来进行运算。

5.鼓励学生试行设计验证性实验

提倡和鼓励中学生根据所学知识进行独创性的实验设计,是十分有益的,但不可能要求很高,可以在教师的提示下进行。例如,如何用秒表或手表测定其上楼时的功率、用脉博跳动测定自己正常步行的速度等。要引导和鼓励学生开展一些带有创造意识的活动,我们应该相信学生中蕴藏着很大的创造潜力及表现自己的创造才华的热情和动力。

总之,培养学生掌握基本仪器的使用技能,在教师指导下排除实验中一些简单故障,独立地完成实验操作任务,学会能初步地处理和分析实验误差及实验数据,并且在教师指导下能初步提出验证物理定律的简单的实验设计,这些都是物理学科实验操作能力培养的基本内容