物理觀察能力的培養(yǎng)

第七章

物理觀察能力的培養(yǎng)物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科。觀察和實驗是學(xué)生認識、學(xué)習(xí)物理現(xiàn)象，獲得有關(guān)感性認識的源泉，是學(xué)習(xí)物理知識，掌握科學(xué)方法的基礎(chǔ)，同時也是研究和學(xué)習(xí)物理的重要手段。因此，學(xué)會觀察的方法，養(yǎng)成良好的觀察習(xí)慣，對于學(xué)生物理能力的培養(yǎng)和形成有著舉足輕重的作用。物理觀察能力的培養(yǎng)物理觀察的本質(zhì)觀察能力的品質(zhì)物理觀察能力的實驗研究觀察能力與物理學(xué)習(xí)的相關(guān)性學(xué)生觀察能力的培養(yǎng)第一節(jié)物理觀察的本質(zhì)

觀察：一種有目的、有計劃、比較持久的知覺。

物理觀察的特殊性在于其目的、使用的工具、手段的不同。

物理觀察的目的在于搜集、發(fā)掘科學(xué)事實，獲取研究對象的信息，以建立科學(xué)的理論。所使用的儀器和手段除了人的感官外，更多地依靠觀察儀器和科學(xué)實驗的方法。

因此，從目的性來分，可分為物理研究觀察和物理教學(xué)觀察物理教學(xué)中，學(xué)生的觀察與科學(xué)家進行實驗時的觀察不完全一致。物理教學(xué)中學(xué)生的觀察更多地是在教師的指導(dǎo)下，進行與科學(xué)家實驗時相同條件的一種“模擬觀察”，并且多數(shù)在課堂上進行，如觀察演示實驗、教具、模型等。

當然，物理教學(xué)中也可以引導(dǎo)學(xué)生對自然界中所發(fā)生的物理現(xiàn)象進行觀察，如彩虹、雷電、雨、雪、霜、露、霧等。從條件來分可分為：自然觀察、實驗觀察

自然觀察是指對自然界的現(xiàn)象不做任何改變而進行的觀察，它是在自然發(fā)生的條件下考察被觀察對象的，如對彩虹等的觀察。

實驗觀察需要改變和控制被研究的對象，以便創(chuàng)造條件進行觀察。科學(xué)實驗可以把各種偶然的、次要的因素加以排除，使被觀察對象的本來面目更明顯地顯現(xiàn)出來。科學(xué)實驗還有一個重要特征是：科學(xué)實驗必須可以重復(fù)，能多次再現(xiàn)被研究對象，以便反復(fù)觀察、研究。不能重復(fù)的實驗不能認為是成功的?！贰酚^察的本質(zhì)是什么？》》邏輯經(jīng)驗主義認為：科學(xué)概念是由感覺經(jīng)驗的事實構(gòu)造出來的。主張：存在一種不依賴于理論語言的觀察語言，這種語言是穩(wěn)定和中立的，從而成為人們評價或選擇科學(xué)理論的堅實實驗基礎(chǔ)。這種絕對劃分是不恰當?shù)?，即使在比較直接、自然的天文學(xué)觀察中，人們也離不開理論的指導(dǎo)。只有這樣，才能敏感地和有選擇地捕捉有價值的科學(xué)現(xiàn)象?！贰吩诂F(xiàn)代科學(xué)研究中，人們更多地借助于實驗進行觀察，無論是觀察過程本身還是對觀察過程進行描述，都離不開理論。》》對于這種現(xiàn)象，漢森稱之為“觀察滲透理論”，他認為，觀察不是中性的，它不可避免地要受到理論的“污染”。》》皮亞杰的認識形象理論可以為我們提供一個較好的理論解釋模型。他認為，認識起源于主客體相互作用的活動之中。活動在人的頭腦中既產(chǎn)生思維的形象方面（包括感覺、知覺、表象等），同時又產(chǎn)生思維的形式方面（思維的形式或認知圖式）。思維形象方面和形式方面組成了人的思維。主客體相互活動思維的形象方面：感覺、知覺、表象等產(chǎn)生思維的形式方面：思維的形式或認知圖式兩者的關(guān)系可概括為三點，見書121頁。》》

第一章中皮亞杰的知覺、表象理論P7兩者之間不具有親緣關(guān)系并不意味著它們之間沒有關(guān)系，旁系關(guān)系亦不能理解為沒有主從之分。皮亞杰認為，思維的運算方面可以建立客體的轉(zhuǎn)變規(guī)律，對現(xiàn)象的描繪從屬于對本質(zhì)的認識，思維的形象方面從屬于思維的運算方面?！贰匪?，我們不難理解，物理觀察作為一種活動，一方面在人的頭腦中產(chǎn)生感覺、知覺、表象等，另一方面又在頭腦中產(chǎn)生認知圖式。觀察活動作為一種人與客觀事物的相互作用活動，實際上就是人通過頭腦中的感覺、知覺、表象與認知圖式對環(huán)境刺激進行智力適應(yīng)和組織改造的過程。

這樣，在觀察過程中，盡管客體在觀察者的視網(wǎng)膜上會產(chǎn)生相同的影像，但最后的結(jié)果卻是“仁者見仁，智者見智”。原因就在于原有的認知圖式的差異。這種差異使不同的觀察者以不同的認知圖式對同一刺激作出不同的反應(yīng)。第二節(jié)觀察能力的品質(zhì)在物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力，首先應(yīng)當從觀察本身分解出觀察的品質(zhì)。即觀察能力表現(xiàn)在哪幾個方面。書中將觀察能力分為以下幾個方面：

觀察的目的性觀察的敏銳性觀察的理解性觀察的準確性觀察的持久性一、觀察的目的性觀察的目的性是觀察能力的重要品質(zhì)。觀察的目的性是指：觀察者應(yīng)當明確觀察的對象、條件、要求以及觀察的計劃、步驟等。當目的不明確時，這樣的觀察不能叫做真正的觀察。觀察是否需要記錄，要視具體情況而定。一般說來，長時間的、系統(tǒng)的觀察要有詳細的計劃，并需要在頭腦中設(shè)計一個大致的方案，使觀察在一定的目的的指導(dǎo)下進行。二、觀察的敏銳性觀察的敏銳性是指：

觀察者能迅速對觀察對象作出反應(yīng)，能很快地得出觀察結(jié)果（包括口頭與書面）。觀察的敏銳性還包括深刻性，即善于抓住那些往往是比較隱蔽的物理現(xiàn)象，而這些現(xiàn)象往往又是我們觀察的現(xiàn)象內(nèi)部所包含的物理規(guī)律的本質(zhì)。三、觀察的理解性觀察的理解性是指觀察者在觀察物理現(xiàn)象的過程中，其認知結(jié)構(gòu)也需要積極地參與觀察活動，在觀察的基礎(chǔ)上理解觀察的現(xiàn)象，在理解的基礎(chǔ)上深化觀察的內(nèi)容。這樣，才能使觀察活動更全面、更深入。四、觀察的準確性觀察的準確性是指在條件允許的情況下觀察的結(jié)果要準確，分辨力要強，包括：必須要有正確的觀察方法要在儀器的最大誤差范圍內(nèi)達到準確的要求，即在儀器最小分度一半的范圍內(nèi)達到更為準確的程度。分辨力的大小。分辨力是指在程度相差不大的情況下，能夠分辨出強與弱、先與后、分與合、大與小、動與靜、快與慢等的不同。五、觀察的持久性觀察的持久性是指在物理學(xué)的觀察中，需要有不怕困難，持之以恒的精神。因為有些物理變化過程不是短時間能完成的，這就需要耐心地堅持觀察。在觀察的持久性方面，對于中學(xué)生來說往往不易做到。學(xué)生往往在觀察之始覺得新奇，一旦新奇感消失，其注意力就容易轉(zhuǎn)移，而其持久性就難以堅持。因此，培養(yǎng)中學(xué)生觀察的持久性，也是對學(xué)生進行科學(xué)態(tài)度教育的一個重要方面，應(yīng)當從小開始培養(yǎng)。五、思維滲透（觀察的理解性），在科學(xué)觀察過程中對只是依靠外部感覺器官直接感受到的東西做出判斷，畢竟太過于狹隘而有諸多局限性，還應(yīng)該通過人們的理智對感官所獲得的材料進行分析進而揭示出許多未知的方面。六、意志品質(zhì)（類似于持久性），觀察力的品質(zhì)主要由深刻性靈活性批判性敏捷性獨創(chuàng)性五個部分組成，個人興趣和個性對于觀察有著強烈的驅(qū)動作用，在科學(xué)上沒有平坦的大道，只有那些意志堅定不畏勞苦堅持不懈的人才有可能發(fā)現(xiàn)最終的真相。文獻觀點：科學(xué)觀察的特點：一、理論指導(dǎo)（類似于理解性），也只有在具體的學(xué)科知識理論與實踐的相互協(xié)調(diào)下科學(xué)觀察才能高效進行科學(xué)觀察的。二、目的明確，在觀察開始之前首先要明確觀察是為了對事物進行描述還是分類是發(fā)現(xiàn)問題還是收集證據(jù)等，并根據(jù)不同的目的選擇相應(yīng)的觀察方法，這樣在觀察過程中才能做到有的放矢。三、科學(xué)記錄（目的性的一部分），科學(xué)觀察是假設(shè)與數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)，是假設(shè)被證實或者被推翻的根據(jù)，新的解釋或者理論也是建立在數(shù)據(jù)收集和準確表述的基礎(chǔ)之上，因此科學(xué)觀察的一個重要組成部分就是對觀察結(jié)果進行客觀真實的記錄。四、解釋合理（類似于準確性），在觀察過程中因為各種因素的影響一般情況下觀察者得到的信息都是不完全的，由這些信息出發(fā)所得出的解釋也不盡相同，而其中只有一種是正確的，這就需要觀察者擁有一雙火眼金睛，并且下一番苦功夫，由表及里去偽存真。第三節(jié)物理觀察能力的實驗研究可以通過實驗來研究中學(xué)生物理觀察能力的水平：實驗一：用眼睛直接觀察凸透鏡的成像實驗二：汽車為什么能前進實驗三：觀察蠟燭燃燒現(xiàn)象為了更加清楚地了解和掌握中學(xué)生的觀察能力、觀察品質(zhì)，還可以通過調(diào)查的方式對中學(xué)生的觀察能力和觀察品質(zhì)進行考察。綜上所述，我們認為中學(xué)生的物理觀察能力從整體上看并不太高。這其中包括幾種原因：一是學(xué)生沒有養(yǎng)成良好的觀察習(xí)慣；二是缺乏觀察物理現(xiàn)象和物理過程的方法；三是觀察往往難以與思維結(jié)合起來。文獻觀點：存在的問題：1、觀察的目的不明確2、不能把握物理過程3、觀察注意力不穩(wěn)定4、觀察過程中缺乏良好的思維習(xí)慣和不能很好地概括觀察結(jié)果文獻中其他觀點：觀察能力發(fā)展的影響因素：1、科學(xué)知識缺乏在科學(xué)觀察過程中小學(xué)生的注意特點是只能考慮一部分的變量，只想觀察期待出現(xiàn)的觀察結(jié)果，很容易忽略觀察中發(fā)生的其他現(xiàn)象傾向于注意各種現(xiàn)象孤立的特征而不能考慮所有的證據(jù)。2、受到已有知識經(jīng)驗的影響

中學(xué)生在觀察之前容易對觀察結(jié)果產(chǎn)生一定的期待和預(yù)測，而這種期待和預(yù)測建立在日常生活經(jīng)驗的基礎(chǔ)之上對于日常生活的觀察會影響學(xué)生的期待，而這種期待也會影響學(xué)生的課堂科學(xué)觀察此外，教師對于科學(xué)觀察的觀念和看法，對于科學(xué)觀察本質(zhì)和重要性的理解，影響著他們在科學(xué)課堂上教學(xué)策略的選擇，并進而對學(xué)生科學(xué)觀察能力的發(fā)展產(chǎn)生影響在觀察材料的選取小組成員的數(shù)量和構(gòu)成觀察的環(huán)節(jié)設(shè)計和時間安排等也會對學(xué)生科學(xué)觀察能力的發(fā)展產(chǎn)生影響。第四節(jié)觀察能力與物理學(xué)習(xí)的相關(guān)性學(xué)生對物理現(xiàn)象的觀察能力與他們物理學(xué)習(xí)的能力是否相關(guān)？相關(guān)系數(shù)是多少？這是很有必要研究的問題，為此首先需要較準確地分別檢測出學(xué)生的觀察能力和物理學(xué)習(xí)能力。然后再求兩者的相關(guān)。而為了檢測學(xué)生的能力，應(yīng)該有在信度、效度、區(qū)分度等各方面都較理想的、經(jīng)過考驗的檢測題目，因此這項工作是比較復(fù)雜的。第五節(jié)學(xué)生觀察能力的培養(yǎng)物理觀察能力是學(xué)生學(xué)習(xí)能力的重要組成部分，也是學(xué)生的重要心理特征之一。學(xué)生的觀察能力作為一種心理品質(zhì)，它并不是先天固有的，而是在后天的物理學(xué)習(xí)中逐漸形成。因此，觀察能力可以在物理學(xué)習(xí)中進行培養(yǎng)。那么，如何在物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生良好的物理觀察能力呢？在物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生良好的物理觀察能力的途徑：一、培養(yǎng)學(xué)生觀察的興趣二、使學(xué)生明白觀察的目的性和重要性三、教給學(xué)生觀察的方法

1、系統(tǒng)觀察法

2、對比觀察法四、充分發(fā)揮教師的指導(dǎo)作用五、給學(xué)生盡量多的觀察機會一、培養(yǎng)學(xué)生觀察的興趣培養(yǎng)學(xué)生良好的觀察能力，首先應(yīng)該使學(xué)生對觀察擁有濃厚的興趣，愿意觀察、樂于觀察，正如皮亞杰所說：一個人從來不想學(xué)習(xí)自己不感興趣的東西，要調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，首先得引起學(xué)習(xí)動機。觀察也是如此，使學(xué)生感興趣的觀察活動往往是那些與學(xué)生頭腦中已有定勢相矛盾的觀察現(xiàn)象。二、使學(xué)生明白觀察的目的性和重要性觀察作為一種物理學(xué)習(xí)能力，它對于物理學(xué)習(xí)具有重要的作用。同樣，在物理學(xué)研究中，觀察也是一種重要的研究手段。物理學(xué)發(fā)展史上，不乏由于細心的觀察和思考而發(fā)現(xiàn)客觀規(guī)律的例子。

作為物理教師，要重視對物理學(xué)發(fā)展史上成功的觀察事例的介紹，充分發(fā)揮它們的激勵作用，同時還要經(jīng)常結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，選用典型的觀察事例，說明認真細致的觀察在科學(xué)發(fā)明和發(fā)現(xiàn)中的作用，教育學(xué)生要做觀察的“有心人”，激發(fā)他們觀察的主動性。三、教給學(xué)生觀察的方法物理教學(xué)中要教給學(xué)生系統(tǒng)的觀察方法。物理觀察的方法多種多樣，主要包括以下幾個方面：第一，對物理現(xiàn)象或物體外部形態(tài)的觀察，主要觀察的是物理現(xiàn)象或物體外部的顏色、形狀、大小等因素；第二，對物理現(xiàn)象或物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的觀察；第三，對物理現(xiàn)象或物體動態(tài)與功能的觀察，即對物理現(xiàn)象或物體的觀察有時不但要考慮其靜止狀態(tài)，還需要對其動態(tài)過程以及功能進行觀察，觀察事物的特征和運動發(fā)展變化的規(guī)律。在物理學(xué)習(xí)中，有兩種常用的觀察方法應(yīng)該使學(xué)生掌握：1、系統(tǒng)觀察法系統(tǒng)觀察法包括（1）順序觀察法；（2）分布觀察法；（3）角度觀察法，比如分布觀察。當物理現(xiàn)象和過程由多種因素支配的時候，為了弄清楚各個因素的作用、性質(zhì)和規(guī)律，常采取依次突出一個因素的作用而使其他因素相對固定，然后一步一步進行觀察。2、對比觀察法

對比觀察法包括（1）異部觀察法；（2）異物對比法；（3）前后對比法；（4）分類對比法。這種方法是判斷哪一因素對現(xiàn)象或過程起支配作用的有效方法。其他還有一些方法也是常用的觀察方法，如歸納觀察法、驗證觀察法和結(jié)合觀察法等。四、充分發(fā)揮教師的指導(dǎo)作用在學(xué)生觀察能力的培養(yǎng)上，教師的指導(dǎo)恰當與否，也是一個至關(guān)重要的因素。恰當而適時的指導(dǎo)，將會對學(xué)生的觀察起到積極的點撥作用。教師在指導(dǎo)學(xué)生觀察時，還要注意引導(dǎo)學(xué)生將觀察與思維結(jié)合起來，以便使學(xué)生能夠開動腦筋，積極思考。物理學(xué)發(fā)展史上因觀察不細致或觀察未與思維結(jié)合而與重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)失之交臂的事件不勝枚舉。五、給學(xué)生盡量多的觀察機會學(xué)生觀察能力培養(yǎng)的基本途徑是在課內(nèi)，即通過演示實驗和學(xué)生實驗培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力，但這并不意味著是唯一的途徑。物理學(xué)研究對象的廣泛性，使得學(xué)生完全可以在日常生活、生產(chǎn)活動中找到可供觀察的實例，教師可以借此引導(dǎo)學(xué)生去觀察、去思考。由于這種觀察活動是學(xué)生日常生活中常見的物理現(xiàn)象，并且由學(xué)生本人相對獨立地進行觀察，這不僅有利于培養(yǎng)學(xué)生觀察的積