学生物理观察与实验能力锻炼

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观察现象和学生实验，能够使学生对物理事实获得更具体的，明确的认识，这是理解概念和规律必要的基础。观察和实验对培养学生的观察和实验能力，培养实事求是的科学态度，引起学生的兴趣，具有不可代替的作用。在中学物理教学中，必须充分注意抓好实验这一重要培养学生观察思维能力的教学环节，为培养学生敏锐的洞察力和动手能力打下良好的基础。就目前，我国的中学物理教学中关于实验部分，分为教师教学演示实验和学生分组实验两部分，物理课堂上演示实验的教学着重培养学生观察意识与创新能力，学生分组实验则着重培养学生探究问题、解决问题的动手创新能力。

一、教学演示实验对学生观察能力的培养

演示实验是物理教学中很重要的一个环节。所谓演示实验是指把物理现象直观地向学生展示的过程。除了通常用物理仪器和实物进行的实验演示之外，还包括教师出示的模型、实物;用投影教具、模拟教具进行的操作演示;放映物理录像片、电影片、幻灯片等声像教学以及利用微机进行的模拟实验等。演示实验是培养学生观察、思维、创新能力，提高他们发现、分析和解决问题能力的有效途径。因此演示实验应该精心准备、反复演练，还要注意以下几点。

1．从观察实验仪器入手，抓好起步

培养学生敏锐的观察思维能力，先要培养他们熟练地观察仪器、仪表的能力。教学实践中发现，有些初中毕业学生了对各种仪器、仪表都不会读数，最小刻度不会区分，有效数字不会估读等，导致实验中对仪器、仪表读数的变化无法应对或无视存在。因此，从最基本的“长度测量”开始，抓好起步，每学一件新仪器都要做到:清楚量度单位、最小分度;清楚量度范围、零刻度的位置是否要校正;掌握其读数的方法和原则。一般地，在教学中引导学生采取列表归纳的方法，把各种测量仪器的使用细则图表化，从而加强学生观察测量仪器的基本训练。

2．指导学生实验观察，观察任务要具体化

在教学实验演示中，教师首先要考虑到学生的感知水平，根据教学的要求，把某些物理过程放慢或加快、放大或缩小，引导学生细致地观察，以便突出事物的本质，使学生获得完整、鲜明的感性知识。在实验过程中，每一步都要告诉学生观察什么，考虑观察到的结果，引导学生思考，弄清这些现象说明什么，可以得到什么结论等等。使学生在观察演示实验时，要做到目的明确、客观存在;既有整体观察，又能选择观察重点;既能理解实验现象，又能保证精细观察，从而培养学生良好的观察心理品质。例如:在研究物体的微小量形变的实验中，就可以利用椭圆形的大墨水瓶中装满染红色的水，用一个带毛细管的瓶塞密封住瓶口，毛细管后衬白色纸屏。演示前，就要说明用带毛细管瓶塞密封瓶口的目的是为了利用水压使红色水柱上升，因此同学们在观察时就要注意不同方向挤压时红色水柱的高度变化。演示时，在瓶子的截面短轴方向挤压，观察到红色水柱明显上升，学生此时就有疑问:温度计水银面的升降是因为水银的热胀冷缩而引起的，那么玻璃瓶水面的变化是不是由于手的温度导致玻璃瓶内的水热胀冷缩而引起水面的变化呢?这时在瓶子长轴方向挤压，观察到红色水柱明显下降，从而证明水面的变化不是水的热胀冷缩，否定了学生想法，也证实了玻璃瓶由于弹性力(手的挤压)而产生了形变。如果教师在演示实验中只是自己边讲边做边记录数据，学生看不清或是体会不到，那演示实验就失去了演示的效果和意义。

3．正确对待实验误差和失败

教师作演示实验，操作要规范，身传胜于言教，对学生要起到良好的示范作用。通过实验演示，不但要教给学生物理知识，培养学生的观察能力和实验技能，还要锻炼学生养成科学的学习态度。实际上，实验误差是无法绝对避免的，如在实验中出现较大的误差或是失败了，决不能掩饰或拼凑数据。而应该引导学生正视误差，探讨误差产生的原因，寻找减少误差的新方法和新途径，把排除意外的过程变为传授知识和培养思维能力的过程。

4．注意培养学生勤于观察的好习惯

在我们生活中存在大量的物理现象，同学们虽然熟悉，却往往视而不见或不甚理解，总认为“事情本来就是这样的”，不去认真分析和研究，往往对客观事物的认识有失偏颇。物理教师的职责就是要有意识结合教学内容，引导学生从观察物理现象入手，激发他们的学习兴趣和求知欲，全面分析其物理情景和模型，进而进行实践探究，拓展思维能力。如雨过天晴后，机动车开过的积水表面往往反射出彩色光，而人走过的积水处却无此现象。部分同学知道是因为机动车的机油掉在积水中形成油膜的缘故，到底怎么形成的彩色光，就无人会答了。因此在教学关于光发生薄膜干涉的内容时，就可以提前让学生留心观察，把问题带到课堂上，当学生学习完了薄膜干涉原理，懂得白光在油膜前后表面发生干涉，形成稳定的干涉彩色条纹时，也就豁然开朗了。这样对培养学生的物理学习兴趣和观察思维能力很有益处。

二、学生分组实验对实验能力的培养

学生分组实验是培养学生的实验能力，使学生的创新能力得到发展的重要途径，尤其有利于发挥学生的主动精神，使他们以极大的精神和兴趣，参加到实验活动中去。我国中学物理教学改革中，从总的发展趋势上来看，越来越重视实验教学的作用。学生分组实验是在教师的指导下，利用整节课的时间，在实验室分组进行教学的模式。它是学生亲自使用组织实验、观察测量、取得实验数据，并分析数据，总结实验结果的过程;是学习物理知识，培养实验技能和良好品德素质的重要环节。分组实验大体上可以分为五类:基本仪器使用训练性实验，装配技术训练性实验，验证性实验，测定性实验和探索性实验。物理上定理或定律的发现，往往经历了“提出问题———形成假设———实验检验”的环节，因此为了培养学生的创新能力，应当让学生体验科学探索的过程，以获得科学探索本质的理解，领悟探索的过程。疑问是教学活动的基础，在实验中教师应当设计一些具有启发性的问题，同时提倡学生对实验设计、实验步骤、实验方式、实验结论等大胆的猜测，大胆的设疑，提出自己的见解，供其他学生参考和讨论。对学生进行分组实验教学时，教师要从以下几方面做好引导和培养:

1．实验准备阶段，教师要做好实验前的指导准备阶段的主要目的是使学生明确实验目的，理解实验原理、方法，认识实验仪器，做操作与记录的准备。在准备阶段，教师要引导学生认真阅读实验教材，并根据实验的重点、难点、成败关键、在原理上或实验技能上可能遇到的困难、实验中可能会发生的错误以及不恰当的方法、可能发生的故障等提出一些帮助学生思考的问题，使学生认真理解实验方案。同时，让学生学习设计实验的方法。对于实验的难点和成败的关键，教师要做规范化的示范操作，讲解操作要领。为了培养学生的实验能力，还要针对学生易错易犯的错误操作，进行演示，从中比较分析，使学生获得清晰而深刻的印象。

2．实验操作阶段，教师也要做好指导操作阶段是把实验方案变为实践的阶段。在这个阶段中，学生的主要任务是:安装调试仪器，控制实验条件变化，观察测量，记录数据，并排除可能出现的故障。教师的主要活动是进行指导，巡视检查，严格要求学生遵守操作规则和程序，了解学生在实验中遇到的困难和问题，启发学生思考，培养学生以思维为指导、手脑并用、有条不紊以及细心观察的良好习惯，并注意避免可能出现的事故和协助学生排除故障。操作阶段一般可以分为三步:第一步，安装调试。仪器的安装与使用都要满足一定的条件。例如，校准电表的零点，选择好适当的量程，电流电压是否足够，底座是否处于水平，电路连接是否正确等，这样可大大减少实验故障和误差。第二步，操作观察。指导学生确实掌握实验条件，提倡观察与思考紧密结合，手、眼、脑并用，实验时带着问题进行，如实验中观察到了什么现象?为什么会出现?如果实验条件变化了，又会出现什么现象?造成误差的原因有哪些方面原因?如何减少误差?等等。让学生思考这些问题，不仅会使学生的观察更加细致深入，而且会使学生的思维能力得到很好的训练;遇到困难和问题，教师要启发学生思考，引导学生不要轻易放弃，更要迎难而上，独立解决;强调学生做实验的准确性，当学生注意到实验的准确性时，就会把有关实验的各方面因素都调动起来，从而提高实验的质量，培养实验能力。第三步，拆除、整理仪器。按合理顺序拆除仪器，养成实验结束后认真清理仪器、打扫卫生的良好习惯。

3．实验后的总结指导引导学生撰写实验结果报告，是使得学生将实验所获得的感性认识上升为理性认识的重要环节，是培养学生独立分析、处理问题能力的重要手段:强调学生运用恰当的数学方法对原始数据的计算、分析和归纳，得出结论，实事求是，从中找出偏差，进而查找误差原因，进行细致全面的误差分析，从而提高对仪器性能的操作认识，完善实验能力;教师对普遍存在的问题，要进行总结评讲，必要时还要进行实验重演，纠正学生的错误共识，培养学生严谨细致的作风和态度。对学生观察和实验思维能力的考查，一般以实验分析和实验设计为主，给出一定的实验器材，要求学生结合实验目的，选择合适的器材进行组合实验装置，制定实验步骤，进行误差来源分析等。

综上所述，要提高物理教学质量，全面提高学生的素质，真正实现由应试教育向素质教育的转化，就必须在物理教学中加大实验教学的力度。实践证明:只有重视实验教学，才能使学生在获取物理知识的同时，潜移默化地形成良好的科学素养。只有加强实验教学，才能培养学生的观察和实验能力以及创新思维的能力。