物理實驗中應重視觀測能力的培養

物理實驗是物理課教學的重要內容，它對于學生掌握知識、發展智力、形成技能等等方面，具有不可替代的作用，是對學生進行素質教育的重要方式。本文就觀測能力的培養談幾點看法。

一、什么是物理實驗的觀測能力

物理實驗的觀測能力，就是學生在物理實驗過程中，依靠感官，借助于儀器，觀察物理現象，測量物理訊息的能力。

物理實驗的觀測一方面依靠感官，另一方面則是借用和發揮物理儀器的作用。而物理儀器是“物化”了的物理知識，即凝結著大量人們已經掌握的概念和理論。從這個意義上說，物理實驗的觀測力既包含著人的感官的感知能力，又包含著使用儀器所必需的思維能力。也就是說，觀測能力是一種心理素質，一種技能。在觀測過程中，它交織著感官的感知和大腦的思維，或者說，它是一種思維的感知。

二、培養實驗觀測力的重要性

物理儀器在實驗過程中，一般說來有如下功能：一是激發，解離自然物或自然過程。例如陰極激發高速電子流，產生淺綠色的射線。二是分析和選取物理訊息。例如用棱鏡把光分成光譜線。三是顯示、記錄、測定訊息。例如用照相底板攝取光譜并進行譜線波長測定。

實驗觀測的基本任務就是合理地、充分地發揮儀器的功能，觀察物理現象，在儀器精度范圍內測準物理訊息。要順利完成這個任務首先必須正確安裝、調整儀器。而即使最粗略最簡單的要求，如讓儀器整體處于垂直或水平狀態；處于同地磁場平行或垂直的狀態；儀器各部件的固結、穩定、等高、同軸等等都必須由感官來判斷、試探和估量；其次，實驗過程中，儀器運轉是否正常，物理過程及其現象是否按預期的出現，必須隨時觀察和監視；最后，儀器顯示的物理訊息，必須充分調動各器官的注意力，機敏的反應，最佳的分辨本領，進行準確的測定和記錄。特別是任何預先計劃周密的物理實驗，終究不能把復雜的自然聯系包括無遺，它難免會出現“意外”的現象，伴隨新的效應。歷史上一些重大的發現，如奧斯特發現電流磁效應，倫琴發現X射線；以及光電效應，萊塞的發現，都是物理學家從“反常”現象和衍生效應的觀測得到的。因此，加強觀測能力的培養，對于切實掌握物理實驗這種認識手段，深入認識物理現象及其規律是極為重要的。

三、觀測能力訓練的內容和要求

綜上所述，觀測能力包括感知能力和思維能力兩個方面，因此，觀測能力的訓練，相應的包括了感官的訓練和思維的訓練兩個方面，而根據物理實驗觀測的基本任務和要求，可以進行如下的訓練。

（一）感官的訓練

1．“重合”和“對稱”的判斷。“重合”就是用眼睛判斷被觀測對象，如干涉條紋、指針等同定位標準對齊或重疊。“對稱”指用眼睛判斷在中位線的兩側的間隔，具有對稱或等距的感覺。重合和對稱的判斷，在一切具有指針度盤的儀器上，運用最普遍，因而這種訓練也最基本、最重要。

2．在視覺方面。對于可見光不同顏色的大體辨別。

3．在聽覺方面。能比較出聲強的相對變化。能感知由于兩個頻率相近的振動疊加所引起的拍。

4．熟悉實驗中常遇到的一些聲響。例如蜂鳴聲的聲音，這是為了保護儀器特設的警戒；電器中的交流電、電視、氣泵以及斷續器正常與異常運行時的聲響。

5．在觸覺方面。主要訓練手指，使之能夠辨別螺旋或旋鈕的松緊狀態；能夠自覺用適中的力扭動螺旋或旋鈕，用適中的力與速度按動按鈕等。

（二） 思維的基本訓練

1．依靠思維指揮個中感官的協調活動。就簡單的單擺實驗來說，要測準擺動周期，必須用眼睛盯準擺同平衡位置重合的時刻，同時用手指按動秒表；用嘴巴念出擺動的次數，耳朵監聽自己的念數；在擺最末一次通過平衡點時，迅速制動無誤，有時要求先后有序。它們是相互制約、協調進行的。要做到這一點，有賴于思維對物理過程各因素內在聯系的把握，并據此指揮和協調各器官的活動。

2．抽象能力的訓練。為使觀測過程自覺性強，目標明確，實驗者必須有如下的抽象能力。他要了解實驗所依據的基本現象和基本規律是什么。物理儀器和操作程序如何具體體現這些現象和規律，或者相反，他必須知道儀器面盤上的旋鈕、指針、度盤及其他形式顯示器所發生的變動、所顯示的數據，意味著什么實際過程和怎樣的因果關系。

用楊氏雙縫干涉實驗獲得干涉條紋，必須了解產生穩定干涉的條件。為了得到這些條件，儀器是怎樣提供相干光源，單縫有什么作用？雙縫又有什么作用？干涉條紋的疏密，收縮和擴張，各反映著什么因果關系？即干涉條紋如何隨入射角、光程差而發生變化？只有他能夠把理論的東西化為具體的操作，有能夠透過具體現象理解過程的本質，他才能更有目的地進行觀察，更自覺而正確地進行測量。

3．分析和綜合的能力。對于未知現象，或者對于某種訊息，為了觀察并弄清它們產生、消失的條件與原因，必須學會分析與綜合。即在觀測中，使某些因素固定不變，而變更另外一二個因素，觀察這個現象或學習，是否隨之產生或消失，增強或減弱，以及這些關聯在量上的反映。然后又轉而逐一尋找其他因素的影響，像這樣逐條逐層地探索就是分析。經過分析得到了各方面關系之后，要能夠進一步把各方面的關系綜合起來，對于整個現象、整個過程做出判斷、得出結論，并進而指導更深入更全面的觀測。

在物理實驗教學中，進行觀測能力的培養和訓練，以下幾點是值得注意的：

1．必須在整個教學過程中，有計劃地逐步地訓練和培養，對每一個實驗題目，都必須確定感官訓練和思維訓練的具體內容，有意識地在教學過程中進行訓練。

2．教學過程是把人類長期積累起來的間接經驗和技能，以短捷的方式傳授給下一代。因此，感官和思維的訓練，必須強調教師的講解和示范，不能因防止教師包辦代替而取消了必要的講解與示范。

3．實驗觀測與日常生活中的一些觀測有密切聯系。例如日常生活中使用電燈、收音機、電視機和在實驗時使用的電源、示波器；日常觀看鐘表；日常生活中借助于眼鏡、望遠鏡進行觀察，和實驗時使用光學儀器，都有一些共同之處。學生往往把日常生活觀測習慣帶進實驗室，而這些習慣往往比較粗劣。因此，在教學中必須注意隨時糾正一些不正確的觀測習慣，示范正確的觀測方法，從正反兩方面來強化教育，便可以收到事半功倍的效果。