实验观察法：探寻自然规律、培养中小学生观察能力

第八节　实验观察法

实验观察法，是指根据一定的研究目的，利用实验仪器将研究对象置于人为控制的特定条件下，排除各种干扰进行实验研究，从而获取科学数据、探寻自然规律的一种研究方法。实验观察法，在科学研究中发挥着巨大的作用。

对于热和功的关系问题，人们一直没有办法解决。后来，英国物理学家焦耳通过科研实验，为最终解决这一问题指明了道路。1847年，焦耳做了一个巧妙的实验:他在量热器里装了水，中间安上带有叶片的转轴，然后让下降的重物带动叶片旋转，由于叶片和水的摩擦，水和量热器都变热了。根据重物下落的高度，可以算出转化的机械功;根据量热器内水的升高的温度，就可以计算水的内能的升高值。把两数进行比较就可以求出热功当量的准确值来。

焦耳不断改进实验方法，用鲸鱼油代替水、用水银代替水等来做实验。这时，距他开始进行这一工作将近40年，前前后后用各种方法进行实验达400多次。一个重要的物理常数的测定，能保持30年而不做较大的更正，这在物理学史上是极为罕见的事。

焦耳用实验观察法测定了热功当量，为建立能量守恒和转换定律做出了杰出贡献。人们为了纪念焦耳的杰出贡献，把功和能的单位定为“焦耳”。

运用实验观察法，应以坚持真理、纠正谬误为前提条件。

著名的解剖学家、近代人体解剖学的创始人安德烈·维萨里，青年时代就读于法国巴黎大学。当时虽处在欧洲文艺复兴的高潮，但是巴黎大学的医学教育还没有完全摆脱中世纪的精神桎梏。课堂上，因循守旧的教授们，将古罗马医学家盖仑的著作奉为经典;实验课是雇佣外科手或刽子手担任的，不准学生亲自动手操作;解剖的材料，是狗或猴子等动物的尸体。由于讲授内容与实验严重脱节，常常错误百出。

维萨里在《人体机构》一书的序言中，也曾追忆这段往事说:“我在这里并不是无端挑剔盖仑的缺点。相反，我肯定了盖仑是一位伟大的解剖学家，他解剖过很多动物。限于条件，就是没有解剖过人体，以致造成很多错误，在简单的解剖学课程中，我能指出他200种错误。”年轻的维萨里，决心改变这种现象，他挺身而出，亲自动手做解剖实验。

为了揭开人体构造的奥秘，维萨里常与几个同学在严寒的冬夜悄悄地溜出校门，到郊外无主坟地盗取残骨;或在盛夏的夜晚，偷偷来到绞刑架下，盗取罪犯的尸体。他们不顾寒暑和腐烂的臭气，把被抓、被杀的危险置之度外，精心挑选有用的材料，如获至宝地包好带回学校，在微弱的烛光下偷偷地彻夜观察研究。维萨里以超人的毅力坚持实验，终于掌握了精湛熟练的解剖技术和珍贵可靠的第一手材料。因他的做法触犯了传统观念，冲击了校方的戒律，引起了守旧派的仇恨和攻击。学校当局不但不批准他考取学位，还将他开除。

维萨里虽然被迫离开了巴黎，但他坚持做人体解剖实验的决心没有改变。他来到威尼斯的帕都瓦大学任教。他一方面利用讲课的机会继续进行尸体解剖学研究，一方面在业余时间里，开始写作人体解剖学专著。经过5年的努力，年仅28岁的维萨里终于完成了按骨骼、肌腱、神经等几大系统描述的巨著——《人体机构》。

在《人体机构》这部著作中，维萨里以大量丰富的解剖实践资料，对人体的结构进行了精确的描述。他说:解剖学应该研究活的、而不是死的结构。人体的所有器官、骨骼、肌肉、血管和神经都是密切相互联系的，每一部分都是有活力的组织单位。《人体机构》的出版，澄清了盖仑学派主观臆测的种种错误，使解剖学步入正轨，并为血液循环的发现开辟了道路。(www.xing528.com)

另外，科学实验还需要具备自我牺牲的无畏精神和善于攻关的智慧。

富兰克林是美国伟大的科学家，也是世界上第一个捕捉雷电的人，他关于雷电的实验，也是冒着极大的生命危险进行的。早在18世纪以前，当人们还普遍认为雷电是上帝发怒的现象时，他就断定雷电是一种放电现象，并写了一篇题为《论天空闪电和我们的电气相同》的论文，送给了英国皇家学会。但遭到了许多人的嘲笑，富兰克林决心用事实来证明一切。

1752年6月的一天，阴云密布，电闪雷鸣，一场暴风雨眼看就要来临。富兰克林和儿子威廉一起，带着一个装有金属杆的风筝，来到空旷的场地上。富兰克林高高地举起风筝，儿子则拉着风筝线飞快地跑着。由于风很大，风筝很快就飞上了高空。刹那间，雷电交加，大雨倾盆。富兰克林和儿子一起拉着风筝线，焦急地期待着。此时，一道闪电从风筝上掠过，一种恐怖的麻木感掠过他靠近风筝铁丝上的手。他抑制不住内心的激动，大声狂呼着:“我被电击了!我被电击了!”接着，他将风筝线上的电引入莱顿瓶中。回家后，富兰克林用雷电进行了各种电学实验。最终证明，天上的雷电与人工摩擦产生的电，具有完全相同的性质。

1753年，俄国著名电学家利赫曼为了验证富兰克林的实验，不幸被雷电击死，这是做电实验的第一个牺牲者。血的代价，使许多人对雷电实验产生了恐惧心理。但富兰克林没有退缩，仍旧坚持实验，不断寻找解决的办法。经过数次实验，他终于发明了避雷针——当雷电袭击房子的时候，它就沿着金属杆通过导线直达大地，房屋建筑完好无损。避雷针相继传到英国、德国、法国，最后传遍世界各地，造福了人类社会。

科学实验，应有一定的实验仪器做支持。任何科学实验都要涉及指导实验进行的科学理论、做好研究工作的实验设备的准备和进行实验的操作技术等三个方面。在实验中要细心、认真分析，最好能及时记录自己观察到的现象和自己的感受，特别是当某种新的细微变化一闪而过时，千万不要轻易放过，要立刻记下来，尽可能重复实验和观察，这才有可能成为导致新发现的关键要素。

超级链接

运用实验观察法要注意以下几点:

1．做实验要有明确的观察目的。

2．要一边做一边观察一边思考，注意是否有新的发现。

3．实验之后要及时记下自己的观察心得。