談談“觀察力”對物理實驗的重要性

鄭道峰

“觀察對于兒童之必不可少，正如陽光、空氣、水分對于植物之必不可少一樣。在這里，觀察是智慧的最重要的能源?！边@句話是蘇聯(lián)著名教育家蘇霍姆林斯基對觀察的重要性的論述?？梢哉f，觀察是一切科學研究的源頭，也是任何新發(fā)現(xiàn)、新發(fā)明的入口。在我國新頒布的多個學科的課程標準中，都強調了觀察對學生學習的重要性。

大家都知道，物理是一門以觀察和實驗為基礎的學科，平時教學中我就很注意指導學生進行觀察力的鍛煉，并注重收集這方面的素材。下面就是我發(fā)現(xiàn)的一個比較好的案例。

在復習《浮力》章節(jié)時，見到一道如下的習題：

物理實驗小組的同學利用可樂瓶與乒乓球做“研究浮力產生原因”的實驗，如圖所示，將一只塑料可樂瓶剪去底部，把一只乒乓球放在瓶內，從上面倒入水，觀察到有少量水從乒乓球與瓶頸縫隙中流出（圖甲），但乒乓球并不上浮，這是因為_________。若用手堵住瓶口（圖乙），可觀察到乒乓球浮起，這是因為____________。

這道題給出的答案是：乒乓球不受浮力，只受水向下的壓力；乒乓球受到浮力的作用，浮力大于乒乓球受到的重力。

對于這道題的答案，第一問沒有問題，第二問表面上看這個答案也挺有道理。當時為了激發(fā)學生對物理學習的興趣，就組織學生找來瓶子和乒乓球做了這個實驗，結果發(fā)現(xiàn)第二空答案有點不對勁。據(jù)我們觀察，手堵住瓶口后，一瞬間乒乓球就浮了起來。時間這么短，我們十分吃驚，使用秒表測量了一下，從堵住瓶口開始計時，大約0.2s時乒乓球就開始向上運動，而且球在水中上浮所用時間是極其短暫的，根本無法測量出來。這么短的時間內頂多只有幾滴水進入瓶子的“脖子”位置，水遠遠沒有充滿乒乓球下方的空間，根據(jù)浮力產生的原因“物體上下表面壓力差”可知：乒乓球下方沒有受到水的壓力，也就不受浮力作用，所以不是浮力改變了乒乓球的初始狀態(tài)，這道題恐怕不是純粹的浮力問題。

當發(fā)現(xiàn)這個題目的答案存在疑點之后，我提示學生在觀察的時候，不但要仔細看，也要用心思考，要將思維活動滲透在觀察當中。同學們重點觀察了兩個關鍵細節(jié)：（1）手堵住瓶口之前，按照水從乒乓球和瓶頸之間的縫隙中流下的速度，需要2秒多鐘能把瓶蓋盛滿，而乒乓球下方的空間大概有三個瓶蓋的容積，隨即估算得出的結果是：要將乒乓球下方的空間填滿，需要7秒鐘左右。（2）手堵住瓶口后，不到1秒鐘，球就浮了起來。

兩個相差巨大的時間給了同學們信心，確定了乒乓球初始狀態(tài)不是由浮力改變的。經過反復實驗并思考、討論，最后大家一致認為乒乓球上升的原因應該是這樣：乒乓球下方原本是自由空氣，手堵住瓶口后，自由空氣變成封閉氣體，而且這部分氣體體積較小，在這么小的空間中，體積有一丁點變化，氣壓就會產生明顯的變化，導致氣體對球向上的壓力瞬間增大，超過了水向下的壓力，球開始向上運動。球離開原來的位置后，球側面的水就迅速將球下方的空間填滿，此時球才真正受到浮力，由于球受到的浮力遠大于球的重力，所以球在一瞬間就浮到了水面。

到了這里，我們就破解了心中的疑問，同學們也嘗到了細心觀察的甜頭。為進一步挖掘觀察的魅力，我引導學生反思：為什么很容易忽略氣體呢？同學們經過深思總結出：由于瓶頸內部空間太小，空氣本身又是無色透明的，就很容易“看不見”它，如果不仔細對比“進入瓶頸中的水的體積”與“瓶頸的容積”的差別就無法發(fā)現(xiàn)這個隱秘的情況。所以，以后在觀察實驗的時候一定要細心，不放過任何一個細節(jié)，而且“看”的同時要動腦筋思考，如此才能發(fā)現(xiàn)實驗現(xiàn)象暗藏的玄機。

經過這樣的鍛煉，學生不但發(fā)現(xiàn)了題目答案的疏漏，而且通過對題目進行深入剖析，使學生的思維能力無形中有了極大的提升，益處多多！

觀察力這么重要，那么我們該怎樣培養(yǎng)呢？

經過多年的教學及不間斷反思，我總結出以下三點：

1.明確觀察的目的任務

進行觀察之前，老師要先給學生交代清楚觀察的目的任務，所謂“有的放矢”，觀察的效果才好。反之，如果老師沒有交代清楚，效果就比較差。

2.掌握科學的觀察方法

明確了觀察任務后，接下來就是具體的實施過程。掌握科學的觀察方法相當重要，要注意以下幾點：

（1）遵循科學的邏輯，就像語文上的說明文觀察順序，常見的如：從上到下、從左到右、從整體到部分再到整體。按照正確的順序，學生在觀察時就不會手忙腳亂。在兩年的物理學習中，讓學生多加練習，養(yǎng)成良好的觀察習慣，這樣無論做什么事就能有條不紊，一生受益。

（2）在觀察時應當做好記錄，尤其是細節(jié)。這不僅對于收集和整理所觀察的事實是十分必要和有益的，而且也能夠提高學生準確的觀察力。

（3）培養(yǎng)學生重復觀察的習慣。因為人的觀察力是有相對限度的，一次觀察往往會忽略細小的但卻是很有價值的東西，所以要進行重復觀察，直到對事物全面掌握。這就好像我們經常講的“多次實驗才能找到普遍規(guī)律”。

3.觀察的同時滲透思維活動

早在一千多年前，捷克教育家夸美紐斯就已經向人類揭示：觀察是綜合運用眼、耳、口、鼻、身五種感覺器官齊心協(xié)力才能完成的任務。事實上，除了那幾種感官外，大腦也是觀察活動中不能缺席的重要器官，觀察活動離不開思維的滲透。

總之，觀察現(xiàn)象是為分析問題服務的，而分析問題實際就是思考的過程，思考又反過來會促進我們更加細致地觀察?？梢哉f，觀察與思考相輔相成，缺一不可。如果觀察力發(fā)展了，思維也會隨之進步。真正有效的觀察是觀察與思考相結合，所以，觀察和思考的訓練是觀察力提高的必經之路。

以上是我對“觀察力”重要性的一點認識，不當之處，希望各位同仁指正。

（作者單位：河南省鞏義市小關鎮(zhèn)第一初級中學）