加強(qiáng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的理科綜合課程，教學(xué)中離不開實(shí)驗(yàn)，而在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，又離不開學(xué)生的觀察活動(dòng)。那么，在實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(dòng)中普遍存在的問題以及觀察能力的培養(yǎng)途徑進(jìn)行了論述。
關(guān)鍵詞：科學(xué)教學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；觀察能力；培養(yǎng)
作者簡介：樓利標(biāo)，任教于浙江省諸暨市草塔鎮(zhèn)中。
        一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生觀察能力事關(guān)重大、意義深遠(yuǎn)
        在科學(xué)方法論中說到，實(shí)驗(yàn)和觀察是學(xué)習(xí)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(yùn)動(dòng)規(guī)律需要實(shí)驗(yàn)去驗(yàn)證或探索。教師在開展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)時(shí)，學(xué)生的參與要經(jīng)歷“感知認(rèn)識(shí)→思維分析→獲得結(jié)論”的基本途徑，其中，感知認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)表象并獲得感性材料是通過觀察活動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，即在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生參與觀察是實(shí)驗(yàn)成功的基礎(chǔ)，有了觀察為基礎(chǔ)，才有獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)論的可能，所以實(shí)驗(yàn)離不開觀察。
        在科學(xué)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)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(dòng)。在實(shí)驗(yàn)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(xí)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(duì)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(dòng)作用。
        二、剖析存在問題，利于對(duì)癥開方
        1.觀察目的不明確�？茖W(xué)教材中安排的每一個(gè)實(shí)驗(yàn)都有很強(qiáng)的目的性，教師在進(jìn)行演示或指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)總期望學(xué)生的觀察活動(dòng)能圍繞教材設(shè)定的實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩�展開，但學(xué)生經(jīng)常只接受實(shí)驗(yàn)中具有強(qiáng)烈刺激作用的現(xiàn)象，參與實(shí)驗(yàn)活動(dòng)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(rèn)識(shí)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(gè)實(shí)驗(yàn)，教師在演示時(shí)，學(xué)生只被白光、藍(lán)紫色火焰、刺激性氣味、火星四射、濃厚的白煙強(qiáng)烈地吸引，興致很高，誤以為所觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象就是氧氣的化學(xué)性質(zhì)，導(dǎo)致觀察目的和實(shí)驗(yàn)?zāi)康钠�離，影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。
        2.觀察習(xí)慣不良好。一些學(xué)生在觀察實(shí)驗(yàn)時(shí)“聽而不聞，視而不見”，心中無目的，胸中無計(jì)劃，對(duì)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(fēng)吹草動(dòng)”便中斷觀察活動(dòng)，有始無終，有些學(xué)生觀察時(shí)很認(rèn)真、細(xì)致，卻沒有對(duì)獲取的感性材料進(jìn)行記錄、整理，沒有進(jìn)行分析、綜合，眼到而手沒到，手到而心沒到，都是不良習(xí)慣的表現(xiàn)。
        3.觀察內(nèi)容不全面。學(xué)生在觀察實(shí)驗(yàn)時(shí)，常以局部代替整體，注意了一個(gè)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(shí)驗(yàn)結(jié)果，抓不住實(shí)驗(yàn)過程中瞬間變化的現(xiàn)象，甚至產(chǎn)生錯(cuò)覺和“誤診”，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)論偏面和錯(cuò)誤。
        例如，在演示氫氣還原氧化銅實(shí)驗(yàn)時(shí)，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(duì)該化學(xué)反應(yīng)的認(rèn)識(shí)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(shí)驗(yàn)結(jié)論。又如，在用伏安法測定小燈泡電功率實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生注意到燈的亮度變化和伏特計(jì)的讀數(shù)變化，便輕率地得出燈的亮度決定于燈兩端的實(shí)際電壓大小的錯(cuò)誤結(jié)論。
        4.觀察方法不科學(xué)。學(xué)生在觀察實(shí)驗(yàn)時(shí)常無明確的觀察程序和路線，觀察時(shí)“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(shí)驗(yàn)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(xì)胞→細(xì)胞內(nèi)含物”的順序進(jìn)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(qiáng)，觀察不到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
        5.觀察心理不健全。在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中離不開各種儀器和藥品，對(duì)某些危險(xiǎn)藥品以及某些操作不當(dāng)易出現(xiàn)危險(xiǎn)的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生懷有“懼怕”心理，唯恐在實(shí)驗(yàn)或觀察時(shí)受到傷害，心神不定，無法展開正常的觀察活動(dòng)。
        例如，在做“硫酸的性質(zhì)”實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生對(duì)濃硫酸的強(qiáng)腐蝕性留有深刻印象，致使在進(jìn)行稀硫酸實(shí)驗(yàn)時(shí)不能放松自己，束手束腳，無法集中注意力進(jìn)行細(xì)致的觀察。學(xué)生在做“氫氣的制取和性質(zhì)”實(shí)驗(yàn)中氫氣的驗(yàn)純和點(diǎn)燃步驟時(shí)，因擔(dān)心容器爆炸，許多學(xué)生不敢去操作，使觀察活動(dòng)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(shí)態(tài)度，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果
        1.明確觀察目的，激發(fā)觀察動(dòng)機(jī)
        觀察是一種有目的、有計(jì)劃的感知活動(dòng)，觀察前目的明確，計(jì)劃嚴(yán)密，目標(biāo)清楚，才能激發(fā)學(xué)生的觀察動(dòng)機(jī)，使學(xué)生的感知和思維活動(dòng)圍繞觀察對(duì)象清晰地展開，做出符合客觀實(shí)際的判斷。所以，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中首先應(yīng)該使學(xué)生明確觀察目的，解決實(shí)驗(yàn)中需要觀察什么的問題。
        例如，在演示氫氣還原氧化銅實(shí)驗(yàn)時(shí)，操作前先用幻燈片打出該實(shí)驗(yàn)中需要觀察的內(nèi)容：(1)實(shí)驗(yàn)操作觀察：實(shí)驗(yàn)起始操作；實(shí)驗(yàn)終了操作。(2)反應(yīng)條件觀察。(3)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)操作要點(diǎn)，而觀察實(shí)驗(yàn)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(shí)踐表明，觀察目的越明確，越容易獲得完整的感性材料，對(duì)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(xí)慣
        培養(yǎng)良好的觀察習(xí)慣，需要一個(gè)持續(xù)的過程，不是一朝一夕可以實(shí)現(xiàn)的。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，運(yùn)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(xí)慣的有效措施。所以，教師在安排教材中演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)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(shí)驗(yàn)之前，先穿插入“點(diǎn)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(shí)驗(yàn)中學(xué)生觀察很投入、很細(xì)致。又如，用尖嘴玻璃管演示點(diǎn)燃?xì)錃鈱?shí)驗(yàn)時(shí)，剛點(diǎn)燃，火焰呈藍(lán)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(cuò)誤結(jié)論。在提醒學(xué)生要仔細(xì)觀察點(diǎn)燃?xì)錃馑查g的火焰顏色后，排除了實(shí)驗(yàn)中玻璃內(nèi)鈉離子帶來的強(qiáng)烈干擾。這種不達(dá)目的不罷休的觀察活動(dòng)，很有利于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠^察態(tài)度，養(yǎng)成一絲不茍的觀察習(xí)慣。
        3.掌握觀察順序，學(xué)會(huì)觀察方法
        在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要教會(huì)學(xué)生怎樣觀察的方法，掌握觀察的順序，使觀察活動(dòng)有層次地進(jìn)行。
        例如，在觀察化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象時(shí)，一般按“反應(yīng)前→反應(yīng)中→反應(yīng)后”的順序進(jìn)行；在觀察動(dòng)植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)時(shí)，一般按先外部形態(tài)后內(nèi)部結(jié)構(gòu)的順序進(jìn)行，在觀察外部形態(tài)時(shí)要先上后下，先看前端后看后面，在觀察內(nèi)部結(jié)構(gòu)時(shí)又按系統(tǒng)去觀察器官；在觀察測量物理常數(shù)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先要觀察儀表計(jì)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(fù)接線柱，用電器要觀察它的銘牌；對(duì)具有相似結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)要采用比較觀察等等，都要經(jīng)過反復(fù)練習(xí)強(qiáng)化，才能轉(zhuǎn)化為學(xué)生的觀察習(xí)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(dòng)條理清晰，是培養(yǎng)觀察能力的基礎(chǔ)條件。       4.學(xué)會(huì)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(yùn)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(dòng)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(jìn)行科學(xué)分析、比較、綜合、概括等抽象思維活動(dòng)，透過表象認(rèn)識(shí)事物本質(zhì)屬性及內(nèi)在聯(lián)系，上升為理性知識(shí)，教師在指導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)時(shí)，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(shí)驗(yàn)過程中，實(shí)驗(yàn)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(duì)結(jié)論(1)(2)進(jìn)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(shí)驗(yàn)觀察的基礎(chǔ)上經(jīng)過分析、綜合得到。
        5.通過實(shí)驗(yàn)綜合復(fù)習(xí)，培養(yǎng)比較觀察能力
        實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)是科學(xué)總復(fù)習(xí)中重要的組成部分，通過實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)，對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)從內(nèi)容上進(jìn)行縱、橫向的系統(tǒng)比較，不僅便于學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)技能的掌握，有利于鞏固教材中相關(guān)知識(shí)，而且對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的比較觀察能力都起到了重要作用。但實(shí)驗(yàn)綜合復(fù)習(xí)不是對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行簡單的重演。一般宜采用二種方式進(jìn)行：一是卷面復(fù)習(xí)，如對(duì)氫氣、木炭、一氧化碳還原氧化銅實(shí)驗(yàn)和五綱脊椎動(dòng)物的形態(tài)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)，都可通過列表比較，使學(xué)生在運(yùn)用積累的感性材料時(shí)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(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)復(fù)習(xí)，通過讓學(xué)生再實(shí)踐、再觀察去比較發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)時(shí)，給每實(shí)驗(yàn)小組發(fā)放鐵架臺(tái)(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(hào)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(shí)驗(yàn)器材，在限定時(shí)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(duì)它們進(jìn)行鑒別。用同樣的實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)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(dòng)機(jī)的裝配等進(jìn)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(shí)驗(yàn)情景，培養(yǎng)創(chuàng)新能力
        實(shí)驗(yàn)一般可分為技能型、驗(yàn)證型、探索型三類，而探索型實(shí)驗(yàn)最能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。教師在上實(shí)驗(yàn)課時(shí)，可改驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)為探索型實(shí)驗(yàn)。如講莖的輸導(dǎo)作用時(shí)，教材上是先講“水分和無機(jī)鹽是由導(dǎo)管由下向上運(yùn)輸?shù)摹�，然后用一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。而筆者是這樣進(jìn)行的：課前布置學(xué)生剪取一些小段樹枝，全班分成幾個(gè)小組，各組分別對(duì)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(shí)，讓學(xué)生先對(duì)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(shí)，并通過在實(shí)驗(yàn)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(diǎn)，這樣既鞏固了學(xué)生所學(xué)的知識(shí)，又培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)造性思維的能力。
        總之，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力是一項(xiàng)長期而艱辛的細(xì)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(rèn)真探究。
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