加強科學實驗教學 培養(yǎng)學生觀察能力
摘要：初中科學是一門以實驗為基礎的理科綜合課程，教學中離不開實驗，而在進行實驗教學時，又離不開學生的觀察活動。那么，在實驗教學中如何培養(yǎng)和發(fā)展學生的觀察能力呢？本文就實驗教學中培養(yǎng)學生觀察能力的意義，學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。關鍵詞：科學教學；實驗教學；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、實驗教學中培養(yǎng)學生觀察能力事關重大、意義深遠
在科學方法論中說到，實驗和觀察是學習科學的兩種基本方法，而觀察又是研究科學的最基本方法，科學中有關物質的存在、組成、結構、性質、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，學生的參與要經(jīng)歷“感知認識→思維分析→獲得結論”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，即在實驗教學中，學生參與觀察是實驗成功的基礎，有了觀察為基礎，才有獲得實驗結論的可能，所以實驗離不開觀察。
在科學教學中，實驗是最直觀的教學方法，最有利于在課堂內開展學生的觀察活動。在實驗教學中，教師通過多種途徑激發(fā)學生的觀察興趣，掌握科學的觀察方法，培養(yǎng)良好的觀察習慣，持之以恒，使學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學生實驗時總期望學生的觀察活動能圍繞教材設定的實驗目的而展開，但學生經(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，為了使學生認識氧氣的化學性質，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)象就是氧氣的化學性質，導致觀察目的和實驗目的偏離，影響實驗教學質量。
2.觀察習慣不良好。一些學生在觀察實驗時“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.觀察內容不全面。學生在觀察實驗時，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”，導致實驗結論偏面和錯誤。
例如，在演示氫氣還原氧化銅實驗時，學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條件的觀察，導致學生對該化學反應的認識僅停留在從氧化銅到銅的轉化上，得不出氫氣具有還原性的實驗結論。又如，在用伏安法測定小燈泡電功率實驗時，學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論。
4.觀察方法不科學。學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構實驗中，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→細胞內含物”的順序進行，但許多學生不論使用低倍物鏡還是高倍物鏡觀察，隨意性很強，觀察不到實驗結果。
5.觀察心理不健全。在科學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”實驗時，學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。學生在做“氫氣的制取和性質”實驗中氫氣的驗純和點燃步驟時，因擔心容器爆炸，許多學生不敢去操作，使觀察活動處于停滯狀態(tài)。
三、培養(yǎng)學生科學的觀察方法和求實態(tài)度，提高實驗教學效果
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)學生的觀察動機，使學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，在實驗教學中首先應該使學生明確觀察目的，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容：(1)實驗操作觀察：實驗起始操作；實驗終了操作。(2)反應條件觀察。(3)實驗現(xiàn)象觀察：反應前物質的顏色、狀態(tài)；反應中物質變化的現(xiàn)象；反應后物質的顏色、狀態(tài)。這里，讓學生觀察前兩方面內容的目的是使學生明確可燃性、還原性氣體在加熱條件的實驗操作要點，而觀察實驗現(xiàn)象的目的是讓學生理解氫氣具有還原性的化學性質。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。在實驗教學中，運用多種方法激發(fā)學生的觀察興趣，使學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時都有圍繞著如何激發(fā)學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”實驗之前，先穿插入“點石成金”的小故事，制造懸念，激發(fā)學生濃厚的興趣，使學生注意力高度集中，結果在演示實驗中學生觀察很投入、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論。在提醒學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，學會觀察方法
在實驗教學中，教師要教會學生怎樣觀察的方法，掌握觀察的順序，使觀察活動有層次地進行。
例如，在觀察化學實驗現(xiàn)象時，一般按“反應前→反應中→反應后”的順序進行；在觀察動植物的形態(tài)結構時，一般按先外部形態(tài)后內部結構的順序進行，在觀察外部形態(tài)時要先上后下，先看前端后看后面，在觀察內部結構時又按系統(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；對具有相似結構和性質的實驗要采用比較觀察等等，都要經(jīng)過反復練習強化，才能轉化為學生的觀察習慣行為。所以，讓學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)觀察能力的基礎條件。 4.學會思考和分析，培養(yǎng)觀察能力
在科學方法論中說到，“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屬性及內在聯(lián)系，上升為理性知識，教師在指導學生觀察實驗時，不僅要求培養(yǎng)學生“觀”的能力，更要培養(yǎng)學生“察”的能力。
例如，在研究歐姆定律實驗過程中，實驗觀察結果得到二組數(shù)據(jù)，記錄如表一、表二。
分析表一記錄數(shù)據(jù)，在導體電阻阻值不變的情況下，導體二端的電壓由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，于是得出結論(1)：導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)，導體二端電壓不變的情況下，導體電阻增加幾倍，導體中的電流相應地減少了幾分之一倍，于是得出結論(2)：導體中的電流跟這段導體的電阻成反比。對結論(1)(2)進行分析綜合，得出歐姆定律。
在科學中大部分的概念、規(guī)律、性質都是在實驗觀察的基礎上經(jīng)過分析、綜合得到。
5.通過實驗綜合復習，培養(yǎng)比較觀察能力
實驗復習是科學總復習中重要的組成部分，通過實驗復習，對相關實驗從內容上進行縱、橫向的系統(tǒng)比較，不僅便于學生對實驗技能的掌握，有利于鞏固教材中相關知識，而且對于培養(yǎng)學生的比較觀察能力都起到了重要作用。但實驗綜合復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)結構實驗的復習，都可通過列表比較，使學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。二是學生實驗的系統(tǒng)復習，通過讓學生再實踐、再觀察去比較發(fā)現(xiàn)實驗操作、現(xiàn)象和本質的共性和差異。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，在限定時間內用不同的收集方法收集5瓶氣體，并用化學方法對它們進行鑒別。用同樣的實驗復習方法通過一套電學器材可把初中電學中的有關電路連接，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)”，都能起到使學生在原有觀察的基礎上深化和發(fā)展學生觀察能力的作用。
6.巧設實驗情景，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。如講莖的輸導作用時，教材上是先講“水分和無機鹽是由導管由下向上運輸?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，讓學生先對比觀察不同處理枝條的外觀，并切開莖觀察莖內部顏色變化，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。學生根據(jù)已學知識，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，得出結論。教師只要稍作歸納，就能突破教學難點，這樣既鞏固了學生所學的知識，又培養(yǎng)了學生創(chuàng)造性思維的能力。
總之，在實驗教學中培養(yǎng)學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中不斷努力探索，更要從理論的高度認真探究。
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