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加强科学实验教学 培养学生观察能力
摘要：初中科学是一门以实验为基础的理科综合课程，教学中离不开实验，而在进行实验教学时，又离不开学生的观察活动。那么，在实验教学中如何培养和发展学生的观察能力呢？本文就实验教学中培养学生观察能力的意义，学生在观察活动中普遍存在的问题以及观察能力的培养途径进行了论述。关键词：科学教学；实验教学；观察能力；培养
作者简介：楼利标，任教于浙江省诸暨市草塔镇中。
一、实验教学中培养学生观察能力事关重大、意义深远
在科学方法论中说到，实验和观察是学习科学的两种基本方法，而观察又是研究科学的最基本方法，科学中有关物质的存在、组成、结构、性质、变化及运动规律需要实验去验证或探索。教师在开展实验活动时，学生的参与要经历“感知认识→思维分析→获得结论”的基本途径，其中，感知认识实验表象并获得感性材料是通过观察活动实现的，即在实验教学中，学生参与观察是实验成功的基础，有了观察为基础，才有获得实验结论的可能，所以实验离不开观察。
在科学教学中，实验是最直观的教学方法，最有利于在课堂内开展学生的观察活动。在实验教学中，教师通过多种途径激发学生的观察兴趣，掌握科学的观察方法，培养良好的观察习惯，持之以恒，使学生的观察能力得到不断的培养和发展。观察能力的培养是使学生从形象思维逐步过渡到抽象思维的重要阶段，这对于提高学生的思维能力、记忆能力和创造能力都起到了积极的推动作用。
二、剖析存在问题，利于对症开方
1.观察目的不明确。科学教材中安排的每一个实验都有很强的目的性，教师在进行演示或指导学生实验时总期望学生的观察活动能围绕教材设定的实验目的而展开，但学生经常只接受实验中具有强烈刺激作用的现象，参与实验活动常抱有看热闹的心理，目的不清楚，观察仅停留在无意注意上。
例如，为了使学生认识氧气的化学性质，教材安排了碳、硫磺、铁丝、红磷在氧气中燃烧四个实验，教师在演示时，学生只被白光、蓝紫色火焰、刺激性气味、火星四射、浓厚的白烟强烈地吸引，兴致很高，误以为所观察到的实验现象就是氧气的化学性质，导致观察目的和实验目的偏离，影响实验教学质量。
2.观察习惯不良好。一些学生在观察实验时“听而不闻，视而不见”，心中无目的，胸中无计划，对于观察什么，怎样观察，观察后又该如何等都无头绪，注意力不集中，外界一有“风吹草动”便中断观察活动，有始无终，有些学生观察时很认真、细致，却没有对获取的感性材料进行记录、整理，没有进行分析、综合，眼到而手没到，手到而心没到，都是不良习惯的表现。
3.观察内容不全面。学生在观察实验时，常以局部代替整体，注意了一个方面，忽略了另一方面；见到了明显表象，忽视了隐蔽特征；观察到实验结果，抓不住实验过程中瞬间变化的现象，甚至产生错觉和“误诊”，导致实验结论偏面和错误。
例如，在演示氢气还原氧化铜实验时，学生观察到黑色的氧化铜变红色的明显现象，却忽视了试管口有水珠出现的隐蔽特征，忽视了用酒精灯加热这一反应条件的观察，导致学生对该化学反应的认识仅停留在从氧化铜到铜的转化上，得不出氢气具有还原性的实验结论。又如，在用伏安法测定小灯泡电功率实验时，学生注意到灯的亮度变化和伏特计的读数变化，便轻率地得出灯的亮度决定于灯两端的实际电压大小的错误结论。
4.观察方法不科学。学生在观察实验时常无明确的观察程序和路线，观察时“东一榔头西一棒槌”，层次不清，主次不分，顾此失彼。
例如，用显微镜观察生物的显微结构实验中，在操作上要求先使用低倍物镜后使用高倍物镜，在观察方法上要求按“组织→细胞→细胞内含物”的顺序进行，但许多学生不论使用低倍物镜还是高倍物镜观察，随意性很强，观察不到实验结果。
5.观察心理不健全。在科学实验中离不开各种仪器和药品，对某些危险药品以及某些操作不当易出现危险的实验，学生怀有“惧怕”心理，唯恐在实验或观察时受到伤害，心神不定，无法展开正常的观察活动。
例如，在做“硫酸的性质”实验时，学生对浓硫酸的强腐蚀性留有深刻印象，致使在进行稀硫酸实验时不能放松自己，束手束脚，无法集中注意力进行细致的观察。学生在做“氢气的制取和性质”实验中氢气的验纯和点燃步骤时，因担心容器爆炸，许多学生不敢去操作，使观察活动处于停滞状态。
三、培养学生科学的观察方法和求实态度，提高实验教学效果
1.明确观察目的，激发观察动机
观察是一种有目的、有计划的感知活动，观察前目的明确，计划严密，目标清楚，才能激发学生的观察动机，使学生的感知和思维活动围绕观察对象清晰地展开，做出符合客观实际的判断。所以，在实验教学中首先应该使学生明确观察目的，解决实验中需要观察什么的问题。
例如，在演示氢气还原氧化铜实验时，操作前先用幻灯片打出该实验中需要观察的内容：(1)实验操作观察：实验起始操作；实验终了操作。(2)反应条件观察。(3)实验现象观察：反应前物质的颜色、状态；反应中物质变化的现象；反应后物质的颜色、状态。这里，让学生观察前两方面内容的目的是使学生明确可燃性、还原性气体在加热条件的实验操作要点，而观察实验现象的目的是让学生理解氢气具有还原性的化学性质。实践表明，观察目的越明确，越容易获得完整的感性材料，对现象本质的揭示越深刻。
2.激发观察兴趣，培养良好的观察习惯
培养良好的观察习惯，需要一个持续的过程，不是一朝一夕可以实现的。在实验教学中，运用多种方法激发学生的观察兴趣，使学生乐意接受观察的具体要求，是形成和保持良好观察习惯的有效措施。所以，教师在安排教材中演示实验教学时都有围绕着如何激发学生的观察兴趣这一主题。
例如，在演示教材中“铁和硫酸铜溶液反应”实验之前，先穿插入“点石成金”的小故事，制造悬念，激发学生浓厚的兴趣，使学生注意力高度集中，结果在演示实验中学生观察很投入、很细致。又如，用尖嘴玻璃管演示点燃氢气实验时，刚点燃，火焰呈蓝色，但现象一纵即逝，很快变成黄色，于是学生观察得出氢气在空气中安静燃烧产生黄色火焰的错误结论。在提醒学生要仔细观察点燃氢气瞬间的火焰颜色后，排除了实验中玻璃内钠离子带来的强烈干扰。这种不达目的不罢休的观察活动，很有利于培养学生严谨的观察态度，养成一丝不苟的观察习惯。
3.掌握观察顺序，学会观察方法
在实验教学中，教师要教会学生怎样观察的方法，掌握观察的顺序，使观察活动有层次地进行。
例如，在观察化学实验现象时，一般按“反应前→反应中→反应后”的顺序进行；在观察动植物的形态结构时，一般按先外部形态后内部结构的顺序进行，在观察外部形态时要先上后下，先看前端后看后面，在观察内部结构时又按系统去观察器官；在观察测量物理常数的实验时，首先要观察仪表计量单位、量程、零位，每一大格和每一小格各表示多少，电表还要观察正负接线柱，用电器要观察它的铭牌；对具有相似结构和性质的实验要采用比较观察等等，都要经过反复练习强化，才能转化为学生的观察习惯行为。所以，让学生掌握一些基本的观察方法，使观察活动条理清晰，是培养观察能力的基础条件。 4.学会思考和分析，培养观察能力
在科学方法论中说到，“观”是运用一切感觉器官去接受各种信息，“察”是用脑积极思考分析，可见，观察是和思维活动紧密结合的知觉过程。观察不仅是获得和积累一些直觉表象，更重要的是利用获取的大量感性材料进行科学分析、比较、综合、概括等抽象思维活动，透过表象认识事物本质属性及内在联系，上升为理性知识，教师在指导学生观察实验时，不仅要求培养学生“观”的能力，更要培养学生“察”的能力。
例如，在研究欧姆定律实验过程中，实验观察结果得到二组数据，记录如表一、表二。
分析表一记录数据，在导体电阻阻值不变的情况下，导体二端的电压由1V增加2倍到2V或3倍到3V或4倍到4V，导体中的电流也从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，于是得出结论(1)：导体中的电流跟它的二端电压成正比。分析表二记录数据，导体二端电压不变的情况下，导体电阻增加几倍，导体中的电流相应地减少了几分之一倍，于是得出结论(2)：导体中的电流跟这段导体的电阻成反比。对结论(1)(2)进行分析综合，得出欧姆定律。
在科学中大部分的概念、规律、性质都是在实验观察的基础上经过分析、综合得到。
5.通过实验综合复习，培养比较观察能力
实验复习是科学总复习中重要的组成部分，通过实验复习，对相关实验从内容上进行纵、横向的系统比较，不仅便于学生对实验技能的掌握，有利于巩固教材中相关知识，而且对于培养学生的比较观察能力都起到了重要作用。但实验综合复习不是对实验进行简单的重演。一般宜采用二种方式进行：一是卷面复习，如对氢气、木炭、一氧化碳还原氧化铜实验和五纲脊椎动物的形态结构实验的复习，都可通过列表比较，使学生在运用积累的感性材料时找出它们的共性和微殊，起到化繁为简、化零为整的作用。二是学生实验的系统复习，通过让学生再实践、再观察去比较发现实验操作、现象和本质的共性和差异。例如，在安排氧气、氢气、二氧化碳三大气体制取实验复习时，给每实验小组发放铁架台(附铁夹)(1)、大试管(2)、单孔橡皮塞(1)、双孔橡皮塞(1)、导气管(2)、橡皮管(2)、酒精灯(1)、火柴(1)、长颈漏斗(1)、止水夹(1)、集气瓶(5)、玻璃片(5)、水槽(1)、镊子(1)、药匙(1)、试管刷(1)、脱脂棉少许等仪器(注：括号内数字为仪器数量)及稀盐酸(1：2)、稀硫酸(1：4)、大理石、锌粒、高锰酸钾等药品，要求学生观察并找出制取三大气体中共用的实验器材，在限定时间内用不同的收集方法收集5瓶气体，并用化学方法对它们进行鉴别。用同样的实验复习方法通过一套电学器材可把初中电学中的有关电路连接，仪表的使用，电阻、电功率的测定及电动机的装配等进行“串联”，都能起到使学生在原有观察的基础上深化和发展学生观察能力的作用。
6.巧设实验情景，培养创新能力
实验一般可分为技能型、验证型、探索型三类，而探索型实验最能培养学生的创新能力。教师在上实验课时，可改验证型实验为探索型实验。如讲茎的输导作用时，教材上是先讲“水分和无机盐是由导管由下向上运输的”，然后用一个演示实验进行验证。而笔者是这样进行的：课前布置学生剪取一些小段树枝，全班分成几个小组，各组分别对自己的材料作不同处理：(1)将枝条插在稀释的红墨水中；(2)将环割部分树皮的枝条插在稀释的红墨水中；(3)将除去叶的枝条插入稀释的红墨水中；(4)将枝条倒插在稀释的红墨水中。
上课时，让学生先对比观察不同处理枝条的外观，并切开茎观察茎内部颜色变化，提出启发性问题：(1)茎的颜色是否发生变化？发生变化的位置在哪里？(2)正常枝条、环割枝条、除去叶的枝条、倒插枝条现象是否相同？分析产生原因的可能因素。学生根据已学知识，并通过在实验中观察到的现象各抒己见，提出问题，在讨论和争议中解决问题，得出结论。教师只要稍作归纳，就能突破教学难点，这样既巩固了学生所学的知识，又培养了学生创造性思维的能力。
总之，在实验教学中培养学生的观察能力是一项长期而艰辛的细致工作，不仅需要我们在教学中不断努力探索，更要从理论的高度认真探究。
参考文献：
[1]何国宣.浅论实验教学对学生观察能力的培养[J].中学物理，2002(11).
[2]陈锡恩.化学实验教学与学生观察品质和方法的培养[J].中学化学，2003(12).
[3]王云山.浅谈物理实验教学中学生观察能力的培养[J].中学物理，2004(3).
[4]葛炳炎.浅谈如何培养学生的观察能力[J].中学物理，2005(9).
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