物理观察能力的培养

第七章

物理观察能力的培养物理学是一门以实验为基础的学科。观察和实验是学生认识、学习物理现象，获得有关感性认识的源泉，是学习物理知识，掌握科学方法的基础，同时也是研究和学习物理的重要手段。因此，学会观察的方法，养成良好的观察习惯，对于学生物理能力的培养和形成有着举足轻重的作用。物理观察能力的培养物理观察的本质观察能力的品质物理观察能力的实验研究观察能力与物理学习的相关性学生观察能力的培养第一节物理观察的本质

观察：一种有目的、有计划、比较持久的知觉。

物理观察的特殊性在于其目的、使用的工具、手段的不同。

物理观察的目的在于搜集、发掘科学事实，获取研究对象的信息，以建立科学的理论。所使用的仪器和手段除了人的感官外，更多地依靠观察仪器和科学实验的方法。

因此，从目的性来分，可分为物理研究观察和物理教学观察物理教学中，学生的观察与科学家进行实验时的观察不完全一致。物理教学中学生的观察更多地是在教师的指导下，进行与科学家实验时相同条件的一种“模拟观察”，并且多数在课堂上进行，如观察演示实验、教具、模型等。

当然，物理教学中也可以引导学生对自然界中所发生的物理现象进行观察，如彩虹、雷电、雨、雪、霜、露、雾等。从条件来分可分为：自然观察、实验观察

自然观察是指对自然界的现象不做任何改变而进行的观察，它是在自然发生的条件下考察被观察对象的，如对彩虹等的观察。

实验观察需要改变和控制被研究的对象，以便创造条件进行观察。科学实验可以把各种偶然的、次要的因素加以排除，使被观察对象的本来面目更明显地显现出来。科学实验还有一个重要特征是：科学实验必须可以重复，能多次再现被研究对象，以便反复观察、研究。不能重复的实验不能认为是成功的。》》观察的本质是什么？》》逻辑经验主义认为：科学概念是由感觉经验的事实构造出来的。主张：存在一种不依赖于理论语言的观察语言，这种语言是稳定和中立的，从而成为人们评价或选择科学理论的坚实实验基础。这种绝对划分是不恰当的，即使在比较直接、自然的天文学观察中，人们也离不开理论的指导。只有这样，才能敏感地和有选择地捕捉有价值的科学现象。》》在现代科学研究中，人们更多地借助于实验进行观察，无论是观察过程本身还是对观察过程进行描述，都离不开理论。》》对于这种现象，汉森称之为“观察渗透理论”，他认为，观察不是中性的，它不可避免地要受到理论的“污染”。》》皮亚杰的认识形象理论可以为我们提供一个较好的理论解释模型。他认为，认识起源于主客体相互作用的活动之中。活动在人的头脑中既产生思维的形象方面（包括感觉、知觉、表象等），同时又产生思维的形式方面（思维的形式或认知图式）。思维形象方面和形式方面组成了人的思维。主客体相互活动思维的形象方面：感觉、知觉、表象等产生思维的形式方面：思维的形式或认知图式两者的关系可概括为三点，见书121页。》》

第一章中皮亚杰的知觉、表象理论P7两者之间不具有亲缘关系并不意味着它们之间没有关系，旁系关系亦不能理解为没有主从之分。皮亚杰认为，思维的运算方面可以建立客体的转变规律，对现象的描绘从属于对本质的认识，思维的形象方面从属于思维的运算方面。》》所以，我们不难理解，物理观察作为一种活动，一方面在人的头脑中产生感觉、知觉、表象等，另一方面又在头脑中产生认知图式。观察活动作为一种人与客观事物的相互作用活动，实际上就是人通过头脑中的感觉、知觉、表象与认知图式对环境刺激进行智力适应和组织改造的过程。

这样，在观察过程中，尽管客体在观察者的视网膜上会产生相同的影像，但最后的结果却是“仁者见仁，智者见智”。原因就在于原有的认知图式的差异。这种差异使不同的观察者以不同的认知图式对同一刺激作出不同的反应。第二节观察能力的品质在物理教学中培养学生的观察能力，首先应当从观察本身分解出观察的品质。即观察能力表现在哪几个方面。书中将观察能力分为以下几个方面：

观察的目的性观察的敏锐性观察的理解性观察的准确性观察的持久性一、观察的目的性观察的目的性是观察能力的重要品质。观察的目的性是指：观察者应当明确观察的对象、条件、要求以及观察的计划、步骤等。当目的不明确时，这样的观察不能叫做真正的观察。观察是否需要记录，要视具体情况而定。一般说来，长时间的、系统的观察要有详细的计划，并需要在头脑中设计一个大致的方案，使观察在一定的目的的指导下进行。二、观察的敏锐性观察的敏锐性是指：

观察者能迅速对观察对象作出反应，能很快地得出观察结果（包括口头与书面）。观察的敏锐性还包括深刻性，即善于抓住那些往往是比较隐蔽的物理现象，而这些现象往往又是我们观察的现象内部所包含的物理规律的本质。三、观察的理解性观察的理解性是指观察者在观察物理现象的过程中，其认知结构也需要积极地参与观察活动，在观察的基础上理解观察的现象，在理解的基础上深化观察的内容。这样，才能使观察活动更全面、更深入。四、观察的准确性观察的准确性是指在条件允许的情况下观察的结果要准确，分辨力要强，包括：必须要有正确的观察方法要在仪器的最大误差范围内达到准确的要求，即在仪器最小分度一半的范围内达到更为准确的程度。分辨力的大小。分辨力是指在程度相差不大的情况下，能够分辨出强与弱、先与后、分与合、大与小、动与静、快与慢等的不同。五、观察的持久性观察的持久性是指在物理学的观察中，需要有不怕困难，持之以恒的精神。因为有些物理变化过程不是短时间能完成的，这就需要耐心地坚持观察。在观察的持久性方面，对于中学生来说往往不易做到。学生往往在观察之始觉得新奇，一旦新奇感消失，其注意力就容易转移，而其持久性就难以坚持。因此，培养中学生观察的持久性，也是对学生进行科学态度教育的一个重要方面，应当从小开始培养。五、思维渗透（观察的理解性），在科学观察过程中对只是依靠外部感觉器官直接感受到的东西做出判断，毕竟太过于狭隘而有诸多局限性，还应该通过人们的理智对感官所获得的材料进行分析进而揭示出许多未知的方面。六、意志品质（类似于持久性），观察力的品质主要由深刻性灵活性批判性敏捷性独创性五个部分组成，个人兴趣和个性对于观察有着强烈的驱动作用，在科学上没有平坦的大道，只有那些意志坚定不畏劳苦坚持不懈的人才有可能发现最终的真相。文献观点：科学观察的特点：一、理论指导（类似于理解性），也只有在具体的学科知识理论与实践的相互协调下科学观察才能高效进行科学观察的。二、目的明确，在观察开始之前首先要明确观察是为了对事物进行描述还是分类是发现问题还是收集证据等，并根据不同的目的选择相应的观察方法，这样在观察过程中才能做到有的放矢。三、科学记录（目的性的一部分），科学观察是假设与数据的基础，是假设被证实或者被推翻的根据，新的解释或者理论也是建立在数据收集和准确表述的基础之上，因此科学观察的一个重要组成部分就是对观察结果进行客观真实的记录。四、解释合理（类似于准确性），在观察过程中因为各种因素的影响一般情况下观察者得到的信息都是不完全的，由这些信息出发所得出的解释也不尽相同，而其中只有一种是正确的，这就需要观察者拥有一双火眼金睛，并且下一番苦功夫，由表及里去伪存真。第三节物理观察能力的实验研究可以通过实验来研究中学生物理观察能力的水平：实验一：用眼睛直接观察凸透镜的成像实验二：汽车为什么能前进实验三：观察蜡烛燃烧现象为了更加清楚地了解和掌握中学生的观察能力、观察品质，还可以通过调查的方式对中学生的观察能力和观察品质进行考察。综上所述，我们认为中学生的物理观察能力从整体上看并不太高。这其中包括几种原因：一是学生没有养成良好的观察习惯；二是缺乏观察物理现象和物理过程的方法；三是观察往往难以与思维结合起来。文献观点：存在的问题：1、观察的目的不明确2、不能把握物理过程3、观察注意力不稳定4、观察过程中缺乏良好的思维习惯和不能很好地概括观察结果文献中其他观点：观察能力发展的影响因素：1、科学知识缺乏在科学观察过程中小学生的注意特点是只能考虑一部分的变量，只想观察期待出现的观察结果，很容易忽略观察中发生的其他现象倾向于注意各种现象孤立的特征而不能考虑所有的证据。2、受到已有知识经验的影响

中学生在观察之前容易对观察结果产生一定的期待和预测，而这种期待和预测建立在日常生活经验的基础之上对于日常生活的观察会影响学生的期待，而这种期待也会影响学生的课堂科学观察此外，教师对于科学观察的观念和看法，对于科学观察本质和重要性的理解，影响着他们在科学课堂上教学策略的选择，并进而对学生科学观察能力的发展产生影响在观察材料的选取小组成员的数量和构成观察的环节设计和时间安排等也会对学生科学观察能力的发展产生影响。第四节观察能力与物理学习的相关性学生对物理现象的观察能力与他们物理学习的能力是否相关？相关系数是多少？这是很有必要研究的问题，为此首先需要较准确地分别检测出学生的观察能力和物理学习能力。然后再求两者的相关。而为了检测学生的能力，应该有在信度、效度、区分度等各方面都较理想的、经过考验的检测题目，因此这项工作是比较复杂的。第五节学生观察能力的培养物理观察能力是学生学习能力的重要组成部分，也是学生的重要心理特征之一。学生的观察能力作为一种心理品质，它并不是先天固有的，而是在后天的物理学习中逐渐形成。因此，观察能力可以在物理学习中进行培养。那么，如何在物理教学中培养学生良好的物理观察能力呢？在物理教学中培养学生良好的物理观察能力的途径：一、培养学生观察的兴趣二、使学生明白观察的目的性和重要性三、教给学生观察的方法

1、系统观察法

2、对比观察法四、充分发挥教师的指导作用五、给学生尽量多的观察机会一、培养学生观察的兴趣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，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。二、使学生明白观察的目的性和重要性观察作为一种物理学习能力，它对于物理学习具有重要的作用。同样，在物理学研究中，观察也是一种重要的研究手段。物理学发展史上，不乏由于细心的观察和思考而发现客观规律的例子。

作为物理教师，要重视对物理学发展史上成功的观察事例的介绍，充分发挥它们的激励作用，同时还要经常结合教学内容，选用典型的观察事例，说明认真细致的观察在科学发明和发现中的作用，教育学生要做观察的“有心人”，激发他们观察的主动性。三、教给学生观察的方法物理教学中要教给学生系统的观察方法。物理观察的方法多种多样，主要包括以下几个方面：第一，对物理现象或物体外部形态的观察，主要观察的是物理现象或物体外部的颜色、形状、大小等因素；第二，对物理现象或物体内部结构的观察；第三，对物理现象或物体动态与功能的观察，即对物理现象或物体的观察有时不但要考虑其静止状态，还需要对其动态过程以及功能进行观察，观察事物的特征和运动发展变化的规律。在物理学习中，有两种常用的观察方法应该使学生掌握：1、系统观察法系统观察法包括（1）顺序观察法；（2）分布观察法；（3）角度观察法，比如分布观察。当物理现象和过程由多种因素支配的时候，为了弄清楚各个因素的作用、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相对固定，然后一步一步进行观察。2、对比观察法

对比观察法包括（1）异部观察法；（2）异物对比法；（3）前后对比法；（4）分类对比法。这种方法是判断哪一因素对现象或过程起支配作用的有效方法。其他还有一些方法也是常用的观察方法，如归纳观察法、验证观察法和结合观察法等。四、充分发挥教师的指导作用在学生观察能力的培养上，教师的指导恰当与否，也是一个至关重要的因素。恰当而适时的指导，将会对学生的观察起到积极的点拨作用。教师在指导学生观察时，还要注意引导学生将观察与思维结合起来，以便使学生能够开动脑筋，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与重大科学发现失之交臂的事件不胜枚举。五、给学生尽量多的观察机会学生观察能力培养的基本途径是在课内，即通过演示实验和学生实验培养学生的观察能力，但这并不意味着是唯一的途径。物理学研究对象的广泛性，使得学生完全可以在日常生活、生产活动中找到可供观察的实例，教师可以借此引导学生去观察、去思考。由于这种观察活动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