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课题研究

二、“演示技能”观察方法和观察能力的研究

时间:2014-04-23 15:48:51 作者:理工附中课程处
    全部演示的教学行为,都需要引导或指导,因此,在进行演示技能的训练中,应该懂得观察的含义,观察方法的分类,了解观察活动的特点,掌握常用的有效的观察途径。演示技能的基本任务之一是培养学生的观察能力,因此,有必要对中小学生观察能力的心理品质和培养途径进行探讨。

1、观察方法

观察是一种有目的、有计划地运用感觉器官直接认识周围环境、事物和现象的一种知觉过程,观察过程伴随着积极的思维活动。简言之,观察是有意知觉的高级形式。观察的分类可概括如下。

按观察进行的方式来分,可分为直接观察和间接观察。直接观察是凭借人的感官直接对研究对象进行描述;间接观察是借助仪器设备对研究对象进行观察,仪器的使用,使人们的观察能力跃进了一步。

按观察的条件来分,可分为自然观察和实验观察。自然观察是对自然现象不作任何变革而进行的观察;实验观察是对研究对象进行变革和控制,从而创造条件进行使对象本来面目更明显的观察,并且可重复观察。

按观察结果的描述来分,可分为定性观察和定量观察。定性观察是对对象进行性质和特征的描述。这种观察在中小学理科中运用较广泛;定量观察是对对象的位置、质量、体积、运动速度、物质纯度等数量方面的观测或测量。

按观察者的自觉程度来分,可分为被动观察和主动观察。

观察方法在科学研究和学习过程中起着重要的作用。人们通过直接观察、或借助仪器进行观察,可以认识事物的属性和特征,了解现象及其发生、发展的条件,从中发掘问题,引导探求事物现象的本质。正如俄国生理学家巴甫洛夫在谈到观察时说:观察可在动物有机体内看到许多并存着的和彼此时而是本质地、时而是间接地、时而又是偶然地联系着的现象。”(《巴甫洛夫选集》第115页,科学出版社,1955)爱因斯坦也曾说:理论所以能够成立,其根据就在于它同大量的单个观察关联着,而理论的真理性也正在于此。”(《爱因斯坦文集》第一卷第115页,商务印书馆1976)爱因斯坦广义相对论著名的三大验证,即水星近日点的进动、光线在引力场中的弯曲和光谱线在引力场中的红移,都是天文观测和结果。牛顿力学是从观察行星运动中总结出来的。在充分肯定观察方法在自然科学中的重要作用的时候,也要看到它的局限 。恩格斯指出:单凭观察所得的经验,是决不能充分证明必然性的。”(《自然辩证法》第207页,人民出版社,1971)事实说明,判定事物之间的因果联系要依靠实验方法,并借助于理论思维,才能弥补单纯观察的不足。

观察活动的特点是有目的,有计划、伴随着积极的思维活动。科学工作者的观察以发现新事物、新规律为目的。他们主动地有意识地去搜寻自己认为有价值的具体事物,或者去验证先前提出的假说。然而,进行科学的观察又要避免先入之见的干扰,在积极搜寻预期的东西之时,还应善于抓住稍纵即逝的现象和意外的情况。学生学习学科知识时,观察同样是有目的的,数学课上的观察,着重获取关于数、形特点的信息;物理课上的观察,着重获取物理现象的特征、发生过程及其发生条件的信息;化学课上的观察,着重获取物质的物理性质和化学性质,化学反应发生的条件和反应现象(发光、发热、颜色变化、有气体或沉淀生成)等信息;生物课上的观察,着重获取动植物形态、结构、功能、生长环境等方面的信息;地理课上的观察,着重获取各种地理现象,如地形、地貌、星空、气候、植被、土壤、河流、各类专门地图、气象图、工农业生产等信息。明确、具体的观察目的,为学习新知识起着直接定向的作用。

观察的计划性表现在观察目的确定后,要做好观察的准备,选择观察对象,拟定观察步骤。课堂教学中的演示观察,教师已根据学习内容选择好了典型的观察对象,并在教师指引下进行周密的系统的观察。力争在观察中得到最大的收获。例如,观察化学反应,要掌握自反应物反应过程(条件、现象)——生成物观察之序。

观察要与思维活动紧密结合。确定观察目的,选择观察对象、拟订观察计划是思维活动的结果;观察过程中各种信息同时作用于我们的感官,在分辨、提取与观察目的有关的信息时,需要思维活动的参与;从观察到的现象中发现问题、提出问题,进而透过宏观现象揭示微观本质,更需经过分析、综合、判断、想象等逻辑思维和创造性思维。法国微生物学家巴斯德说:在观察的领域中,机遇只偏爱那种有准备的头脑。”(引自贝弗里奇《科学研究的艺术》第35页,科学出版社,1979)就是说,有丰富的知识准备的头脑,才能领悟偶然现象的意义;要有批判的头脑,思想不受原有知识的束缚,才能抓住线索,有所发现。

为了提高观察效率,需要掌握一些有效的观察途径。在中小学理科教学中常用的观察途径有对比观察、归纳观察和全面观察等。

对比观察是通过对两个事物或两个现象的对比,或把某一个现象发生变化的前后情况进行对比,从而获得信息的观察方式。运用对比观察有利于掌握现象的特征,以及它与其他类似现象的区别。例如,观察盛有清水圆柱状玻璃瓶能起到放大镜的作用的原理,可做这样的实验。找一个圆柱形瓶和一个方形玻璃瓶,在两个瓶中各倒入大半瓶水,把长铅笔插入圆形瓶中,观察水中的铅笔有什么现象?再把铅笔插入方形瓶中观察,有什么现象?如此对比观察,能突出插入圆柱形瓶中铅笔的水下部分变粗了,但如将铅笔插入方瓶中,水下那段铅笔的粗细不变。现象的差异,能激起学生的思维活动,寻找现象背后的道理。该实验的实际光路如图2-1中实线所示。由于在水和空气或玻璃的介面上,光的传播方向拐了弯,即发生了折射,所以看起来的光线就好像是来自虚线的方向。

又如,为了突出硫在氧气里燃烧很旺,发出明亮的蓝紫色火焰,可先引导学生观察硫在空气里燃烧的现象,燃烧不太旺,仅发生微弱的淡蓝色火焰。

归纳观察是指在对多个物质的变化或一类现象的某些特性进行观察时,先通过对个别现象分别进行观察,得到一些个别的结论,再通过分析归纳得出恰当的结论的观察方式。归纳观察,要有理论指导,得出的结论,需经科学的论证,并在实际中得到检验。

全面观察要求对观察对象的各个方面、各个部分、各个角度进行观察。对于静态物体一般采用沿空间分布的顺序进行观察。例如,观察用氢气还原氧化铜的实验装置,要掌握由整到散,由散到联,由外到里的观察顺序。由整到散;先观察装置全貌,而后观察各部分(用什么做反应器?——大试管;用什么做加热器——酒精灯;用什么做氢气发生器?——启普发生器;用什么做夹持器——铁架台)。由散到联;有关零散仪器又是怎样联接的呢(大试管用铁夹固定在铁架台上;酒精灯在大试管尾部下方,它的外焰刚好给试管加热;氢气导管沿大试管内壁上方插入管里)?由外到里;铁夹怎样夹持试管?——铁夹夹在距试管口约10-20毫米;试管夹持的角度如何?——试管口稍向下倾;药品在试管里怎样放置?——氧化铜在试管底部均匀铺开;氢气导管插下什么部位?——接近试管底部。观察动态过程一般要按时间顺序。例如,观察氢气还原氧化铜实验操作,要注意以下几点:(1)氢气通过反应器前怎样操作?——要试纯,(2) 什么时候向大试管中通入氢气——在用酒精灯加热之前,为了将试管内的空气排出;(3) 怎样使用酒精灯?——点燃酒精灯后,先均匀地预热试管,再集中在铺着氧化铜的部位加热;(4) 什么时候熄灭酒精灯?——试管里的氧化铜变成红色铜之后熄灭酒精灯;(5) 什么时候停止通氢气?——熄灯酒精灯后,一定要继续通氢气,直到试管冷却再停止。

观察客观现象应该是全面的,但事物纷繁,在学习某一问题时,应集中注意与观察目的有关的现象进行观察,即要有观察重点。用氢气还原氧化铜的实验,集中观察氧化铜由黑色逐渐变为光亮的红色,同时管口有水滴生成。此现象说明氢气夺取了氧化铜里的氧,跟它化合成水,氧化铜失去了氧,变成红色的金属铜。

2、 观察能力的心理品质

良好的观察能力应表现出目的性、整体性、理解性、选择性、精确性和客观性等心理品质,从初中到高中,其要求应逐步提高。

目的性的要求是:学会拟订从简单到复杂的观察计划;逐步做到自觉地进行有目的、有计划、有选择性的观察。

整体性的要求是:从初步学会到熟练地运用一切感官(眼、耳、鼻、皮肤等)对观察对象进行多方面的观察,并获得整体映象;逐步学会应用一些仪器、器械、试剂等,对观察对象进行全面的、系统的、综合的定性、定量或动态的观察。

理解性的要求是:学会边观察边思考,根据实验现象提出问题、分析其实质;要学会区分事物的真象和假象,要避开次要的过程和某些干扰的因素,要会区分事物的本质属性和衍生的属性,深入事物的内部,把决定性的,隐蔽着的属性抽象出来;理解实验的装置和操作的原理,并能用已学的知识判断其正误。

选择性的要求是:学会选择具有代表性的观察对象,掌握良好的观察时机和选择便于观察的位置;对教材中的实验装置、操作及现象,逐步学会分清主次;学会借助对照实验或空白实验等,突出所需观察的对象。

精确性的要求是:逐步学会对微弱、缓慢的变化进行精细的观察;对较复杂的变化,从懂得到熟练地分辨出各种现象;要注意观察的条件性、相对性和可变性,不同的观察条件、时间和位置,可能产生不同的观察结果,在运用观察结果作超出原条件、原范围的外推时,必须十分慎重。

客观性的要求是:能从实际出发,采取实事求是的态度,按客观事物的本来面目去反映事物,决不作主观虚构,因此要学会实事求是地准确地记录观察结果(包括实验误差);准确地描述观察结果,根据事实推出结论;从懂得到善于捕捉瞬间发生的现象。

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