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1、实验观察是获取数据，总结物理规律的主要手段，是物理教学中不可缺少的重要内容。在物理教学中，对学生进行观察能力的培养是优化物理课堂教学的重要组成部分。经典物理学奠基人牛顿曾提出解决物理问题的程序是“先从实验观察找出因果关系，然后得出普遍法则和一般规律，最后发现结构和作用。”可以说，实验观察是踏进物理学殿堂的起点。 一、实验观察及其原则 、实验观察的涵义 在物理教学中，实验观察的涵义较广。在实验观察时，我们不仅对物体的颜色、形状、大小要用眼睛去看，而且要对声音、气味、冷热等用耳、鼻、手等其他感觉器官去感受；不仅要观察物体的特征、状态，而且要观察物体的变化和变化过程；并且对感受到的信息进行了解、分析
2、、处理。所以在物理教学中，实验观察应理解为通过各种感觉器官，有目的、有计划、有步骤的对物理实验信息的感知过程。 在实验观察中，观察者，观察对象，观察工具是三个重要因素。 观察者是学生。学生是观察活动的主体，他们通过观察工具对观察对象进行观察活动，然后经过归纳、综合得出观察结果。 观察对象是指物理实验中的某物体，某现象或某变化过程。观察对象是观察活动的客体，它是由观察者根据实验的需要来确定的。例如：用单摆测重力加速度实验中的单摆及其运动，用游标卡尺观察光的衍射现象实验中的日光灯等都是观察对象。 观察工具是观察者进行观察活动的物质手段。它是人的感觉器官的扩大和延伸，它能把人们难以感知或不可感知的现
3、象变为容易感知或可以感知的现象。 如显微镜、万用表、温度计以及计算机、投影仪、录像机等都是观察工具。观察工具在一定程度上代表着实验观察水平。 、实验观察的原则 （）目的性原则：我们在进行实验观察前首先要提出观察任务，确定观察目的，这就是目的性原则。在物理教学实验过程中，不仅要求学生明确实验目的，而且要求学生对每一个操作过程和每一次出现的物理现象都要有明确的观察目的。在物理课堂上，学生的眼、耳、手等感觉器官能感受到许许多多的信息。他们不仅能感受到教学信息如教师讲课的声音、动作，实验产生的各种现象等；也能感受到非教学信息如教师的穿着、周围的环境等。如果学生头脑中没有形成明确的观察目的，则在整个观察
4、过程中就不能集中注意地观察应观察的过程和现象，只能是“跑马兜风”、“囫囵吞枣，食而不知其味”。 例如在高中物理平抛物体运动一节中的平抛仪演示实验。在实验前必须让学生明确实验目的是研究平抛运动的规律。在演示自由落体运动小球和平抛小球的运动前，必须让学生明确将要观察的目的一个是看两小球的运动轨迹，另一个是听两小球落在水平板上的声音。这样学生在思想上有了充分的准备，实验中就能从从容容地观察到各种有用的信息，有利于总结实验规律。否则，往往会出现教师已演示完实验，学生却不知观察到什么。有时即使能勉强观察到某些物理现象，也只能是在脑海中一掠而过，不能形成较持久、完整、深刻的映象和概念。所以在观察前明确观察
5、目的是实验观察的先决条件。 （）客观性原则：在实验观察中必须获得真实、准确的反映客观世界的各种事件和现象的科学事实。 因为实验结论的得出必须以客观存在的事实为出发点。观察的基本任务是为总结实验结论提供事实材料。观察所得的材料是否真实、准确直接关系到实验结果的真实性。如果学生的观察材料是不真实的，那么由此得出的实验结论也是无意义的，从这个意义上讲，观察的客观性原则是实验研究的最基本的依据。 客观性原则对初学物理实验的学生尤为重要。学生分组实验中往往有些学生图省事，从其他同学那里抄袭观察数据或自已臆造一些数据。他们的实验报告看起来整洁清楚，计算准确，但毫无价值，毫无意义。因为这个实验结论不是从实际
6、观察中得出的，是违反客观性原则的。从长远的观点看，其危害性很大。它可能导至这个学生在心灵上长期蒙上不诚实的阴影，也可能导至他在将来工作中出现重大失误和事故。所以学生的实验报告数据必须是在实际观察中得出的，即使结果出现误差，也是有意义的，是符合客观性原则的。出现误差并不是坏事，可以通过对误差的分析使学生更深一步了解、掌握实验观察的能力。 教师在演示实验中更应注意言传身教。例如在演示固体分子间相互作用时，应把两铅块直接用力压在一起，依靠铅分子作用力使其连接起来。有的教师担心做不成功出洋相，事先偷偷涂上胶，这种做法是不可取的，因为学生观察到的现象是不真实的。这样做是违反客观性原则的。演示实验应让学生
7、观察到真真实实的物理现象，即使实验失败了，也应实事求是，分析失败原因，重新做好实验。这样对培养学生的实验观察能力、实事求是的科学态度和思想品德素质都更加有利。 （）全面性原则：全面性原则要求观察实验的各个部分及整体部分，观察实验变化的各个阶段及全过程，观察实验对象的内部关系及与其它事物的相互联系。只有全面、系统、动态地观察实验对象，才能比较客观、全面地反映实验事实，总结出正确的实验规律。如“验证牛顿第二定律”的实验要求把小车的运动的全过程划分成等时间的各个阶段，然后观察各个阶段中位移的变化，测出各个阶段的加速度，然后纵观全过程，通过分析比较，得到小车运动全过程中的运动规律。在“测金属电阻率”的
8、实验中，测金属丝直径时要求在金属丝的几个不同部位，不同的方向测出多组数据，求出它们的平均值再计算出电阻率。在“研究平抛运动”实验中则要求在不同的高度，打出平抛物体的位置痕迹，观察分析打出的各个点的位置关系，观察每一个点的水平位移和竖直位移的关系以及和其它各点间关系，得出平抛运动水平方向分运动是匀速直线运动，竖直方向的运动是自由落体运动的结论。只有这样才能符合全面性原则，减少误差，总结出正确的物理规律。 实验中也常常会看到少数学生只测一个或某一局部的一组数据，不注意全面观察，得出的结果误差比较大，就是因为违反了全面性原则，犯了片面性错误。因此，在中学实验中必须按照全面性原则从实验对象的空间分布上
9、，时间演化上和相关关系上，全面地观察实验对象，才能得出全面、客观、正确的结论。 （）典型性原则 一般实验中观察对象的变化过程是比较复杂的。要使观察事实能反映出客观本质，就应该把与当前无关的，次要的因素撇开，让有代表性的观察对象，在较典型的条件下，把它的主要方面充分暴露出来，这样就可以简化观察过程，保证观察结果具有典型意义。 例如在“电场中等势线的描述”实验中只要求在导电纸上两电极间画出五个基准点，再在第一个基准点两侧各探测出五个等势点，根据这些等势点可描绘出一条等势线。同样可画出另四个基准点的等势线。这五条等势线是典型的观察对象，很清楚地反映了两电极间等势线的分布规律，并不需要画出密密麻麻的许
10、多线。前一节中例举的“测金属电阻率”“研究平抛运动”等实验，并不是观察所有点的情况，而是选择有代表性的几个点进行观察测量。选择典型的观察对象，在典型条件下完成观察，这就是典型性原则。在实验观察中典型性原则与全面性原则是对立的又是统一的。典型性原则是为克服人的观察能力的局限性而提出的，因此它是有条件的，并必须服从于全面性原则。反过来全面性原则又要受到典型性原则的制约。全面的观察是通过一次又一次的典型观察来实现的，绝对的全面性是没有的。同样，在实验观察中必须辩证地处理目的性原则、客观性原则与全面性原则、典型性原则之间的关系，圆满完成实验观察任务。 二、对学生观察能力的培养 对学生观察能力的培养包括
11、素质的培养和技巧的训练 、对学生观察素质的培养 首先要使学生能根据物理教学要求自行设计实验观察内容，确定观察工具，掌握必备知识。俗话说：“内行看门道，外行看热闹”。例如在做平抛仪实验时，可让学生先提出自已的设想，有学生提出用摄象仪先拍下两小球的录像，然后再放慢动作片，这样观察得更清楚。事实证明按这种做法可以让学生更清楚地观察小球平抛运动过程，总结平抛运动规律。更重要的是这样做可以极大地提高学生的学习主动性和物理实验观察素质。 其次要培养学生不怕挫折，锲而不舍的精神。在实验观察时往往不是一下就能获得观察结果的，总会遇到一些偶然事故。例如学生在进行“伏安法测电阻”等电学实验时，常常会碰到电键合上后
12、，电表的指针不动，电灯不亮等故障。这时指导老师不要马上去帮助检查线路，排除故障，应该鼓励学生自己检查原因，解决问题，一次不行，再来一次，毫不气馁，直到圆满完成观察任务为止。 再就是要培养学生实事求是，谦虚严谨的作风。在实验观察时要尊重事实，正确反映事实，严格按客观性原则，得出观察结论。一旦发现与事实不符的地方，应毫不犹豫地抛弃错误观点。绝不允许假造观察材料和实验数据。 最后应培养学生在观察中积极思维的习惯，观察时尽量摆脱已有观念的束缚，使学生的思维有较大的自由度，鼓励学生善疑多问，勤于思索，这样才有可能在将来的观察实践中探索，发现新的物理现象和规律。 、对学生进行观察技巧的训练 按照实验观察的
13、目的性原则，首先应做好实验观察设计，明确观察对象，观察步骤和方法。例如在测金属电阻率实验中，应先知道需要观察测量的有金属丝的电阻阻值，金属丝的长度、直径。观察步骤也可按以上顺序。这样可以使学生事先心中有数。 其次应要求学生熟悉观察仪器的性能、工作条件、准确性和精密度等。例如要求学生知道所用的滑动变阻器的最大允许电流，伏特表、安培表的量程、最小刻度，天平的称量和感量等等。要求学生掌握仪器的使用方法和注意点。这样才能让学生较自由地、较大限度地使用这些观察仪器。对一些不易直接观察的实验信息可借助摄象机、计算机等新教学媒体把实验信息进行放大或减慢等技术处理，便于更清楚地进行观察 。老师还应有意识地要求
14、学生自己制作简单的观察仪器如用罐头盒制作小孔成像观察仪，用小镜子和硬纸制作潜望镜等，这样既能使学生通过自制仪器进行实验观察，又能培养学生自制观察仪器的意识和动手能力。 最后应要求做好观察记录及对记录进行认真的处理、分析。除了对观察结果应准确、客观地记录外，对观察日期、地点、仪器性能等都要有完整的记录；对观察记录应进行认真的数据计算或图象处理；对结果进行误差分析；对本次实验观察给予较完整、确当的评价。 由此可见，要使学生遵照实验观察原则，提高观察能力和素质不是一朝一夕能完成的，而要经过长期的、系统的培养和训练。教师在培养学生观察能力和素质的同时，还应对学生进行相应知识的教育和进行其它相应能力和素质的培养。这样才能使学生形成良好的观察习惯，具备一定的观察能力。同时学生的知识水平、智力水平及意志品德，得到进一步发展，物理课堂教学效率也得到进一步提高。