首页 -> 2008年第5期
加强观察指导 提高探究实验的实效性
作者：陈基跳
[关键词]科学教学 实验探究 观察能力 方法途径 实效性
科学研究中最主要的方法是观察和实验，在科学教学中应该着力培养学生较强的观察能力、实验探究能力、理论联系实际的能力和创新能力。观察贯穿整个科学“教”和“学”的活动中，但在实际教学中，学生观察能力较差，对观察的目的不够明确，分不清主次，没有完全掌握观察的方法。往往只顾看热闹，觉得科学实验“好玩”，而忽视其本质，这将无助于学习的提高。因此，要让学生正确观察科学实验现象，透过“热闹”看“门道”，这对提高实验探究的实效性以及开发学生的创造思维显得尤为重要。
（一）在实验中有意识地提高学生对观察能力重要性的认识
实验操作是基础，但必须通过学生有效观察起作用，观察才是关键。例如教师指导学生通过对钠和水的反应的实验观察，可得到以下6个观察结果：（事实1）小块钠浮在水面上；（事实2）钠熔化成闪光的小球；（事实3）小球向各个方向迅速游动，逐渐变小，最后消失；（事实4）用试管采用排水法收集到气体；（事实5）将收到气体试管口移近火焰产生很小的声音；（事实6）溶有酚酞试液的水由无色变成红色。接着，教师充分调动学生，运用已有知识，对实验事实进行分析推理，得到以下实验结论：事实1表明钠的密度比水小；事实2表明钠熔化成小球，说明反应时放热；事实3表明钠完全跟水反应；事实4、5表明反应生成一种气体，该气体能在空气中燃烧；事实6表明钠跟水反应生成物之一的溶液显碱性。这些事实还是片断的、零散的，无法揭示钠与水反应的实质。但是通过对氢气性质的认识，以及对事实4和5分析，可以判明生成气体是氢气。再根据酚酞由无色变成红色，可判定生成物之一是碱，因为反应物钠和水反应，氢氧化钠是碱性物质，由此推断，另一种生成物为氢氧化钠。综上所述，得到结论：钠跟水反应生成氢气和氢氧化钠。
上述过程表明，诸多实验事实经过分析比较、抽象、归纳、综合及判断推理等一系列复杂思维活动，才得到结论，学生从“感性认识”加工成“理性认识”。思维不仅是得到实验结果之必需，还能提高观察的品质和质量，但是离开了以上的细心观察和记录，那么思维也就成了无本之木，那么学生探究“钠和水的反应”的实验也就没有这样的高效。
教师还可以结合课堂教学和实验渗透科学发展史上的科学发现的例子，形象地说明认真细致的观察在科学发明和发现中的作用，从而教育学生要做“有心人”，鼓励他们在生活中捕捉发现新信息，提高学生观察的主动性，以促进创造性思维的形成。
（二）学会观察实验现象的方法，提高学生的观察能力
1.有的放矢，让学生围绕一定的目的进行观察。一般地说，学生对新鲜事物充满了好奇心，是乐于观察的，但大多数是盲目地观看，没有一定的目的。因此，教师要正确地引导，在进行有关实验之前，帮助学生弄清观察的目的：为什么观察，要观察些什么？每当学生接触新的实验仪器，要求学生对仪器进行观察，观察它的结构，各部分的作用，然后根据所学的知识，解释实验原理和能产生什么现象，了解这些现象的内在联系，使学生能抓住观察的重点，进行有目的地观察，提高学生的创造能力。
2.学会从“多角度”观察科学实验现象的方法。一要动眼，除眼动，还应调动自己的各种感觉器官，以获取直接感知的声、温等现象，来探求未知的本质。二要动脑，在观察实验的过程中，为观察而观察是毫无意义的。应该做好随看随思、多看多思，即对观察到的现象进行初步的加工，认真分析、思考所遇到的问题，多问几个“为什么”，以期获得科学的结论。三要动口，对科学现象或科学规律进行语言描述。初中生在描述时往往将实质当作现象，或者答非所问，或者不能准确全面地描述实验现象。因此，在描述实验现象时应教会学生回答看得着、听得着、闻得着、摸得着的实验现象。
（三）在实验中加强指导，多方面培养观察力
学生在实验操作过程中，不但要知道怎么做，而且要思考为什么这么做，应该怎样处理实验中出现问题。教师要指导学生分析观察到的实验现象，处理实验数据，从中得到结论。整个实验过程是在学生边操作、边观察、边思索的探究中完成的，这对训练实验操作能力和观察能力起到很好的作用。
1.全面观察是做好实验的根本。具有代表性、典型性的实验探究活动，往往从学生全面而系统的观察开始。首先应观察整个装置的轮廓，是由几个部分组成，观察这些部分由什么仪器组成，怎样连接；其次按试剂添加的顺序、数量和操作步骤进行观察；最后按“反应前、反应中、反应后”的顺序观察实验现象，以便能较全面地了解物质的性质和物质的变化过程。例如，观察铁丝在氧气中燃烧的现象时，学生普遍只注意到“火星四射”，易忽略“放热、有黑色固体产生”的现象。观察磷燃烧时，要引导他们既要观察白烟，还要观察燃烧时的火焰。在蜡烛及其燃烧的探究实验活动中，有的学生只注意火焰，忽视了燃烧前后石蜡状态的变化；有的学生则将注意力集中在澄清石灰水变浑浊，而忽视了烧杯内壁有小水珠。若在探究活动前给学生进行明确的指导，列出观察提纲，就可避免观察的片面性：①观察蜡烛的颜色、状态、形状和硬度，并嗅气味；石蜡的溶解性与水的密度大小。②点燃蜡烛时，火焰分几层？各层颜色或明暗程度有什么不同哪层温度最高？ 燃烧时是否生成水和二氧化碳？ 又是如何检验的？③石蜡燃烧前后状态是否一致？④熄灭时是否有白烟？白烟能否被点燃？指导学生捕捉瞬间突变的现象，培养学生观察的敏锐性。在实验过程中，不但要“看”，还要让学生“摸”（如反应中的热量变化）、“闻”（气体的气味），从而增加学生的感性认识。
2.重点观察是实验探究的关键。有的实验现象不很明显，有的稍显即逝，或多种现象并存。教师应指导学生由局部到整体，认真观察，也可以根据实验目的的特定要求，重点观察实验中的某一方面或几个方面，要求学生集中注意力，准确捕捉瞬间变化。例如在探究镁燃烧前后固体质量的变化时，许多学生把注意力只停留在耀眼的白光上，忽视了白烟的产生，探究活动的目的就很难达到。所以，在实验前要启发学生注意观察，教给他们观察的方法，逐步提高学生的观察能力；再如用碳还原氧化铜的实验中，由于本来固体都为黑色，所以部分固体变成红色不容易被察觉，为此在实验前务必把观察重点指明，要求学生注意观察实验过程中固体是否有黑色变成红色。又如在鲫鱼的解剖中，如果按照教材上的方法，解剖时一般难以观察到鱼的尿殖孔。许多学生在实验中发现了这个不足，教师可以鼓励学生设计新的解剖方法。结果有不少学生经过仔细观察和认真思考，把解剖口落在腹鳍前后。再重点观察腹鳍前后，最终选择从腹鳍前后开始解剖，就可观察到尿殖孔。可见，通过重点观察可以发现问题，打破“思维定势”，再通过亲自动手，这样的探究实验才能有效地提高学生的创新能力。
3.对比观察是实验探究由感性向理性的升华。对比观察法是判明“是什么因素对现象或过程起支配作用”的有效观察方法。教师应要求学生对观察到的科学现象进行分析推理、归纳总结，达到对科学规律的认识，培养其观察问题、分析问题的能力。一般在开始进行探究实验教学时，就要教会学生实验观察的一般方法，从变化前、变化时、变化后三个不同阶段进行对比。科学教学中也常用对比实验，如人体吸入的空气和呼出的气体对比探究实验。实验过程中，指导学生观察两个实验中澄清石灰水变浑浊的程度以及燃烧的木条是否熄灭，从而比较人体呼出的气体和空气这两种气体中二氧化碳和氧气含量的多少，从中使学生找出两者的差异。又如在探究滑动摩擦力的影响因素时，先设置两个活动：①让学生把手放在桌子表面施加不同的力使手匀速滑动；②让学生把手放在桌子表面和毛巾表面施加相同的力，使手匀速滑动。通过两次活动感受，学生亲身体验了不同条件下滑动摩擦力的不同，就会思考：滑动摩擦力为什么不同，是什么因素引起的不同？教师此时再提出问题：滑动摩擦力的大小与哪些因素有关？学生通过分析刚才的活动事例，就很容易得出猜想结论了。
4.分步观察，逐步深入，强化思维能力培养。当一个现象和过程由多种因素支配的时候，为了弄清各个因素的作用、性质和规律，常采用依次突出一个因素的作用并使其它因素相对固定，一步一步进行观察。
（四）组织指导课外观察活动，培养学生发现问题和解决问题的能力
科学研究对象的广泛性，使得学生在日常生活中到处都可以发现可供观察的实例。教师可以结合教学需要，向学生提出一些观察活动的内容，要求学生在观察过程中尽量发现问题。这种由学生相对独立地进行的观察实验活动，有利于培养学生进行观察活动的主动性、计划性。
实践表明，在科学实验教学过程中，加强和改善对学生观察的指导和训练，学生的观察能力都会有不同程度的提高，并能逐步养成勤观察、勤思考的习惯，对科学学习、实验产生浓厚的兴趣，学生的综合能力、创新能力也明显提高。初中科学教学应该根据本学科的特点，注重理论联系实际，以学生发展为中心，引导学生在科学学习过程中和实际生活中，以敏锐的眼光去观察现象，发现问题，通过实验探究去解决问题，使各种能力协调发展，不断提高学生科学素养，为学生的终生学习奠定坚实的基础。
参考文献：
[1]李召存.探究性学习初探[J].中国教育学刊，2001，（1）．
[2]李俊.人教版新课标化学教科书中“科学探究”的编制解析与实施建议[J].中学化学教与学，2004，（3）．