加強科學(xué)實驗教學(xué) 培養(yǎng)學(xué)生觀察能力

摘要：初中科學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的理科綜合課程，教學(xué)中離不開實驗，而在進行實驗教學(xué)時，又離不開學(xué)生的觀察活動。那么，在實驗教學(xué)中如何培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的觀察能力呢？本文就實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生觀察能力的意義，學(xué)生在觀察活動中普遍存在的問題以及觀察能力的培養(yǎng)途徑進行了論述。
關(guān)鍵詞：科學(xué)教學(xué)；實驗教學(xué)；觀察能力；培養(yǎng)
作者簡介：樓利標，任教于浙江省諸暨市草塔鎮(zhèn)中。
        一、實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生觀察能力事關(guān)重大、意義深遠
        在科學(xué)方法論中說到，實驗和觀察是學(xué)習科學(xué)的兩種基本方法，而觀察又是研究科學(xué)的最基本方法，科學(xué)中有關(guān)物質(zhì)的存在、組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、變化及運動規(guī)律需要實驗去驗證或探索。教師在開展實驗活動時，學(xué)生的參與要經(jīng)歷“感知認識→思維分析→獲得結(jié)論”的基本途徑，其中，感知認識實驗表象并獲得感性材料是通過觀察活動實現(xiàn)的，即在實驗教學(xué)中，學(xué)生參與觀察是實驗成功的基礎(chǔ)，有了觀察為基礎(chǔ)，才有獲得實驗結(jié)論的可能，所以實驗離不開觀察。
        在科學(xué)教學(xué)中，實驗是最直觀的教學(xué)方法，最有利于在課堂內(nèi)開展學(xué)生的觀察活動。在實驗教學(xué)中，教師通過多種途徑激發(fā)學(xué)生的觀察興趣，掌握科學(xué)的觀察方法，培養(yǎng)良好的觀察習慣，持之以恒，使學(xué)生的觀察能力得到不斷的培養(yǎng)和發(fā)展。觀察能力的培養(yǎng)是使學(xué)生從形象思維逐步過渡到抽象思維的重要階段，這對于提高學(xué)生的思維能力、記憶能力和創(chuàng)造能力都起到了積極的推動作用。
        二、剖析存在問題，利于對癥開方
        1.觀察目的不明確。科學(xué)教材中安排的每一個實驗都有很強的目的性，教師在進行演示或指導(dǎo)學(xué)生實驗時總期望學(xué)生的觀察活動能圍繞教材設(shè)定的實驗?zāi)康亩�展開，但學(xué)生經(jīng)常只接受實驗中具有強烈刺激作用的現(xiàn)象，參與實驗活動常抱有看熱鬧的心理，目的不清楚，觀察僅停留在無意注意上。
        例如，為了使學(xué)生認識氧氣的化學(xué)性質(zhì)，教材安排了碳、硫磺、鐵絲、紅磷在氧氣中燃燒四個實驗，教師在演示時，學(xué)生只被白光、藍紫色火焰、刺激性氣味、火星四射、濃厚的白煙強烈地吸引，興致很高，誤以為所觀察到的實驗現(xiàn)象就是氧氣的化學(xué)性質(zhì)，導(dǎo)致觀察目的和實驗?zāi)康钠�離，影響實驗教學(xué)質(zhì)量。
        2.觀察習慣不良好。一些學(xué)生在觀察實驗時“聽而不聞，視而不見”，心中無目的，胸中無計劃，對于觀察什么，怎樣觀察，觀察后又該如何等都無頭緒，注意力不集中，外界一有“風吹草動”便中斷觀察活動，有始無終，有些學(xué)生觀察時很認真、細致，卻沒有對獲取的感性材料進行記錄、整理，沒有進行分析、綜合，眼到而手沒到，手到而心沒到，都是不良習慣的表現(xiàn)。
        3.觀察內(nèi)容不全面。學(xué)生在觀察實驗時，常以局部代替整體，注意了一個方面，忽略了另一方面；見到了明顯表象，忽視了隱蔽特征；觀察到實驗結(jié)果，抓不住實驗過程中瞬間變化的現(xiàn)象，甚至產(chǎn)生錯覺和“誤診”，導(dǎo)致實驗結(jié)論偏面和錯誤。
        例如，在演示氫氣還原氧化銅實驗時，學(xué)生觀察到黑色的氧化銅變紅色的明顯現(xiàn)象，卻忽視了試管口有水珠出現(xiàn)的隱蔽特征，忽視了用酒精燈加熱這一反應(yīng)條件的觀察，導(dǎo)致學(xué)生對該化學(xué)反應(yīng)的認識僅停留在從氧化銅到銅的轉(zhuǎn)化上，得不出氫氣具有還原性的實驗結(jié)論。又如，在用伏安法測定小燈泡電功率實驗時，學(xué)生注意到燈的亮度變化和伏特計的讀數(shù)變化，便輕率地得出燈的亮度決定于燈兩端的實際電壓大小的錯誤結(jié)論。
        4.觀察方法不科學(xué)。學(xué)生在觀察實驗時常無明確的觀察程序和路線，觀察時“東一榔頭西一棒槌”，層次不清，主次不分，顧此失彼。
        例如，用顯微鏡觀察生物的顯微結(jié)構(gòu)實驗中，在操作上要求先使用低倍物鏡后使用高倍物鏡，在觀察方法上要求按“組織→細胞→細胞內(nèi)含物”的順序進行，但許多學(xué)生不論使用低倍物鏡還是高倍物鏡觀察，隨意性很強，觀察不到實驗結(jié)果。
        5.觀察心理不健全。在科學(xué)實驗中離不開各種儀器和藥品，對某些危險藥品以及某些操作不當易出現(xiàn)危險的實驗，學(xué)生懷有“懼怕”心理，唯恐在實驗或觀察時受到傷害，心神不定，無法展開正常的觀察活動。
        例如，在做“硫酸的性質(zhì)”實驗時，學(xué)生對濃硫酸的強腐蝕性留有深刻印象，致使在進行稀硫酸實驗時不能放松自己，束手束腳，無法集中注意力進行細致的觀察。學(xué)生在做“氫氣的制取和性質(zhì)”實驗中氫氣的驗純和點燃步驟時，因擔心容器爆炸，許多學(xué)生不敢去操作，使觀察活動處于停滯狀態(tài)。
        三、培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的觀察方法和求實態(tài)度，提高實驗教學(xué)效果
        1.明確觀察目的，激發(fā)觀察動機
        觀察是一種有目的、有計劃的感知活動，觀察前目的明確，計劃嚴密，目標清楚，才能激發(fā)學(xué)生的觀察動機，使學(xué)生的感知和思維活動圍繞觀察對象清晰地展開，做出符合客觀實際的判斷。所以，在實驗教學(xué)中首先應(yīng)該使學(xué)生明確觀察目的，解決實驗中需要觀察什么的問題。
        例如，在演示氫氣還原氧化銅實驗時，操作前先用幻燈片打出該實驗中需要觀察的內(nèi)容：(1)實驗操作觀察：實驗起始操作；實驗終了操作。(2)反應(yīng)條件觀察。(3)實驗現(xiàn)象觀察：反應(yīng)前物質(zhì)的顏色、狀態(tài)；反應(yīng)中物質(zhì)變化的現(xiàn)象；反應(yīng)后物質(zhì)的顏色、狀態(tài)。這里，讓學(xué)生觀察前兩方面內(nèi)容的目的是使學(xué)生明確可燃性、還原性氣體在加熱條件的實驗操作要點，而觀察實驗現(xiàn)象的目的是讓學(xué)生理解氫氣具有還原性的化學(xué)性質(zhì)。實踐表明，觀察目的越明確，越容易獲得完整的感性材料，對現(xiàn)象本質(zhì)的揭示越深刻。
        2.激發(fā)觀察興趣，培養(yǎng)良好的觀察習慣
        培養(yǎng)良好的觀察習慣，需要一個持續(xù)的過程，不是一朝一夕可以實現(xiàn)的。在實驗教學(xué)中，運用多種方法激發(fā)學(xué)生的觀察興趣，使學(xué)生樂意接受觀察的具體要求，是形成和保持良好觀察習慣的有效措施。所以，教師在安排教材中演示實驗教學(xué)時都有圍繞著如何激發(fā)學(xué)生的觀察興趣這一主題。
        例如，在演示教材中“鐵和硫酸銅溶液反應(yīng)”實驗之前，先穿插入“點石成金”的小故事，制造懸念，激發(fā)學(xué)生濃厚的興趣，使學(xué)生注意力高度集中，結(jié)果在演示實驗中學(xué)生觀察很投入、很細致。又如，用尖嘴玻璃管演示點燃氫氣實驗時，剛點燃，火焰呈藍色，但現(xiàn)象一縱即逝，很快變成黃色，于是學(xué)生觀察得出氫氣在空氣中安靜燃燒產(chǎn)生黃色火焰的錯誤結(jié)論。在提醒學(xué)生要仔細觀察點燃氫氣瞬間的火焰顏色后，排除了實驗中玻璃內(nèi)鈉離子帶來的強烈干擾。這種不達目的不罷休的觀察活動，很有利于培養(yǎng)學(xué)生嚴謹?shù)挠^察態(tài)度，養(yǎng)成一絲不茍的觀察習慣。
        3.掌握觀察順序，學(xué)會觀察方法
        在實驗教學(xué)中，教師要教會學(xué)生怎樣觀察的方法，掌握觀察的順序，使觀察活動有層次地進行。
        例如，在觀察化學(xué)實驗現(xiàn)象時，一般按“反應(yīng)前→反應(yīng)中→反應(yīng)后”的順序進行；在觀察動植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)時，一般按先外部形態(tài)后內(nèi)部結(jié)構(gòu)的順序進行，在觀察外部形態(tài)時要先上后下，先看前端后看后面，在觀察內(nèi)部結(jié)構(gòu)時又按系統(tǒng)去觀察器官；在觀察測量物理常數(shù)的實驗時，首先要觀察儀表計量單位、量程、零位，每一大格和每一小格各表示多少，電表還要觀察正負接線柱，用電器要觀察它的銘牌；對具有相似結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的實驗要采用比較觀察等等，都要經(jīng)過反復(fù)練習強化，才能轉(zhuǎn)化為學(xué)生的觀察習慣行為。所以，讓學(xué)生掌握一些基本的觀察方法，使觀察活動條理清晰，是培養(yǎng)觀察能力的基礎(chǔ)條件。       4.學(xué)會思考和分析，培養(yǎng)觀察能力
        在科學(xué)方法論中說到，“觀”是運用一切感覺器官去接受各種信息，“察”是用腦積極思考分析，可見，觀察是和思維活動緊密結(jié)合的知覺過程。觀察不僅是獲得和積累一些直覺表象，更重要的是利用獲取的大量感性材料進行科學(xué)分析、比較、綜合、概括等抽象思維活動，透過表象認識事物本質(zhì)屬性及內(nèi)在聯(lián)系，上升為理性知識，教師在指導(dǎo)學(xué)生觀察實驗時，不僅要求培養(yǎng)學(xué)生“觀”的能力，更要培養(yǎng)學(xué)生“察”的能力。
        例如，在研究歐姆定律實驗過程中，實驗觀察結(jié)果得到二組數(shù)據(jù)，記錄如表一、表二。 
         
        分析表一記錄數(shù)據(jù)，在導(dǎo)體電阻阻值不變的情況下，導(dǎo)體二端的電壓由1V增加2倍到2V或3倍到3V或4倍到4V，導(dǎo)體中的電流也從0.25A增加2倍到0.5A或增加3倍到0.75A或增加4倍到1.0A，于是得出結(jié)論(1)：導(dǎo)體中的電流跟它的二端電壓成正比。分析表二記錄數(shù)據(jù)，導(dǎo)體二端電壓不變的情況下，導(dǎo)體電阻增加幾倍，導(dǎo)體中的電流相應(yīng)地減少了幾分之一倍，于是得出結(jié)論(2)：導(dǎo)體中的電流跟這段導(dǎo)體的電阻成反比。對結(jié)論(1)(2)進行分析綜合，得出歐姆定律。
        在科學(xué)中大部分的概念、規(guī)律、性質(zhì)都是在實驗觀察的基礎(chǔ)上經(jīng)過分析、綜合得到。
        5.通過實驗綜合復(fù)習，培養(yǎng)比較觀察能力
        實驗復(fù)習是科學(xué)總復(fù)習中重要的組成部分，通過實驗復(fù)習，對相關(guān)實驗從內(nèi)容上進行縱、橫向的系統(tǒng)比較，不僅便于學(xué)生對實驗技能的掌握，有利于鞏固教材中相關(guān)知識，而且對于培養(yǎng)學(xué)生的比較觀察能力都起到了重要作用。但實驗綜合復(fù)習不是對實驗進行簡單的重演。一般宜采用二種方式進行：一是卷面復(fù)習，如對氫氣、木炭、一氧化碳還原氧化銅實驗和五綱脊椎動物的形態(tài)結(jié)構(gòu)實驗的復(fù)習，都可通過列表比較，使學(xué)生在運用積累的感性材料時找出它們的共性和微殊，起到化繁為簡、化零為整的作用。二是學(xué)生實驗的系統(tǒng)復(fù)習，通過讓學(xué)生再實踐、再觀察去比較發(fā)現(xiàn)實驗操作、現(xiàn)象和本質(zhì)的共性和差異。例如，在安排氧氣、氫氣、二氧化碳三大氣體制取實驗復(fù)習時，給每實驗小組發(fā)放鐵架臺(附鐵夾)(1)、大試管(2)、單孔橡皮塞(1)、雙孔橡皮塞(1)、導(dǎo)氣管(2)、橡皮管(2)、酒精燈(1)、火柴(1)、長頸漏斗(1)、止水夾(1)、集氣瓶(5)、玻璃片(5)、水槽(1)、鑷子(1)、藥匙(1)、試管刷(1)、脫脂棉少許等儀器(注：括號內(nèi)數(shù)字為儀器數(shù)量)及稀鹽酸(1：2)、稀硫酸(1：4)、大理石、鋅粒、高錳酸鉀等藥品，要求學(xué)生觀察并找出制取三大氣體中共用的實驗器材，在限定時間內(nèi)用不同的收集方法收集5瓶氣體，并用化學(xué)方法對它們進行鑒別。用同樣的實驗復(fù)習方法通過一套電學(xué)器材可把初中電學(xué)中的有關(guān)電路連接，儀表的使用，電阻、電功率的測定及電動機的裝配等進行“串聯(lián)”，都能起到使學(xué)生在原有觀察的基礎(chǔ)上深化和發(fā)展學(xué)生觀察能力的作用。
        6.巧設(shè)實驗情景，培養(yǎng)創(chuàng)新能力
        實驗一般可分為技能型、驗證型、探索型三類，而探索型實驗最能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。教師在上實驗課時，可改驗證型實驗為探索型實驗。如講莖的輸導(dǎo)作用時，教材上是先講“水分和無機鹽是由導(dǎo)管由下向上運輸?shù)摹�，然后用一個演示實驗進行驗證。而筆者是這樣進行的：課前布置學(xué)生剪取一些小段樹枝，全班分成幾個小組，各組分別對自己的材料作不同處理：(1)將枝條插在稀釋的紅墨水中；(2)將環(huán)割部分樹皮的枝條插在稀釋的紅墨水中；(3)將除去葉的枝條插入稀釋的紅墨水中；(4)將枝條倒插在稀釋的紅墨水中。
        上課時，讓學(xué)生先對比觀察不同處理枝條的外觀，并切開莖觀察莖內(nèi)部顏色變化，提出啟發(fā)性問題：(1)莖的顏色是否發(fā)生變化？發(fā)生變化的位置在哪里？(2)正常枝條、環(huán)割枝條、除去葉的枝條、倒插枝條現(xiàn)象是否相同？分析產(chǎn)生原因的可能因素。學(xué)生根據(jù)已學(xué)知識，并通過在實驗中觀察到的現(xiàn)象各抒己見，提出問題，在討論和爭議中解決問題，得出結(jié)論。教師只要稍作歸納，就能突破教學(xué)難點，這樣既鞏固了學(xué)生所學(xué)的知識，又培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)造性思維的能力。
        總之，在實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力是一項長期而艱辛的細致工作，不僅需要我們在教學(xué)中不斷努力探索，更要從理論的高度認真探究。
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