淺談小學(xué)科學(xué)對比實驗設(shè)計有效性

姜龍

（河北省懷來縣東花園鎮(zhèn)董莊子中心校，河北 懷來 075400）

科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)要求學(xué)生能根據(jù)假想答案，制定簡單的科學(xué)探究活動計劃，如能提出進行探究活動的大致思路，能對自己或小組提出的探究問題作出書面計劃。能做控制變量的簡單探究性實驗，會設(shè)計簡單的實驗報告，繪制簡單圖表。

再往后，出現(xiàn)了相對獨立的比較典型的對比實驗，如《溶解的快與慢》提出攪拌、溫度等因素對溶解快慢的影響，《怎樣得到更多的光和熱》提出的物體顏色、陽光攝入角度等因素對獲取光和熱的影響，《擺的研究》提出的擺錘重量、擺繩長度、擺動幅度等因素對自由擺動速度的影響，《電磁鐵的磁力》提出的線圈圈數(shù)、電池節(jié)數(shù)以及鐵芯長短粗細(xì)等因素對電磁鐵磁力的影響，等等。

在設(shè)計對比實驗的過程中，由于學(xué)生思維的片面性和局限性，大部分學(xué)生難以把握好設(shè)計實驗的要點所在，從而導(dǎo)致實驗操作的錯誤，引發(fā)實驗的失敗，錯誤的實驗結(jié)果，不利于科學(xué)教學(xué)目標(biāo)的落實。如何提高對比實驗設(shè)計的有效性，我進行了以下幾方面的思考與探究：

一、要讓學(xué)生學(xué)會設(shè)計實驗，首先要讓學(xué)生明確一些實驗的基本方法

小學(xué)科學(xué)對比實驗多是進行單因素比較，著重分析自變量與因變量之間的因果關(guān)系。要使因變量的變化完全是因為這個單一的自變量的變化引起的，設(shè)計時要讓學(xué)生明確，只改變其中一個條件，其他條件都要相同。三年級《誰流的更快一些》是學(xué)生第一次接觸對比實驗，為引導(dǎo)學(xué)生明確如何對比，我用兩個人進行跑步比賽來啟發(fā)學(xué)生：兩個人要同時跑、跑的距離要一樣，才能分出誰跑得快；同樣地，誰流的更快，就必須同樣多的液體、同時滴加，只是液體不同。有了這個基礎(chǔ)，就可以讓學(xué)生自己設(shè)計其他液體流動快慢的對比實驗。

二、化繁為簡，幫助學(xué)生尋找變化規(guī)律

許多對比實驗中的可變化的條件比較多，如果在教學(xué)中對實驗的條件不加限制，在實驗過程中往往會出現(xiàn)復(fù)雜的多種變化，就會影響學(xué)生尋找其中的變化規(guī)律。因此，這種情況下，教師要適當(dāng)控制實驗條件的變化，簡化實驗過程，排除次要因素的干擾，盡可能讓學(xué)生從簡化的實驗現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)某種變化的規(guī)律。如在研究物體溶解快慢與哪些因素有關(guān)時，實驗前先規(guī)定幾樣“同樣”的條件：一定量的水、冷熱程度相同、定量且顆粒大小相同的溶解物（高錳酸鉀或食鹽），然后讓學(xué)生分組進行有攪拌和沒有攪拌的實驗，觀察比較實驗過程所發(fā)生的變化。這樣，學(xué)生就比較容易發(fā)現(xiàn)并歸納一個結(jié)論：攪拌能加快溶解。接下來仍然規(guī)定在一定量的水、一定量且顆粒大小相同的溶解物、水的冷熱不同的條件下，讓學(xué)生繼續(xù)研究溶解快慢有什么不同，使學(xué)生認(rèn)識到水的溫度高低會影響溶解的快慢。再接著設(shè)定一定量的冷熱相同的水、都不攪拌的條件，給學(xué)生兩小堆同樣多的同一種溶解物（如堿塊或冰糖），讓他們想辦法使其中一堆比另一堆溶解地更快。學(xué)生想辦法自行設(shè)計實驗，通過對比實驗，得出另一個結(jié)論：研成粉末可以加快溶解。這樣，先扶后放，教師給學(xué)生搭建了實驗設(shè)計思維的“腳手架”，學(xué)生在實驗過程中不但知道怎么做，而且更重要的是知道了為什么要這樣做實驗的道理。這對于培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用科學(xué)方法，自行探究自然事物變化規(guī)律的能力是大有好處的。

三、與材料互動，形成設(shè)計實驗的思維基礎(chǔ)

材料是一種無聲的語言，教師提供有結(jié)構(gòu)的材料，能啟發(fā)學(xué)生的設(shè)計思維，有時甚至讓學(xué)生先與材料充分互動，試一試教師提供的材料有什么特性，動手與動腦的相互結(jié)合，形成設(shè)計實驗的思維基礎(chǔ)。如《擺的研究》一課，為了讓學(xué)生自己提出“白的快慢與哪些因素有關(guān)”的科學(xué)問題并展開實驗研究，我為每組準(zhǔn)備了一個支架、一個不同材料制成的同體積的擺錘和一根不同長度的線。學(xué)生先觀察這些材料，然后做一個擺，并讓這個擺自由擺動15秒時間。學(xué)生通過對比觀察發(fā)現(xiàn)：每個擺的擺動快慢是不一致；組成每個擺的擺線長短和擺錘輕重是不一樣的；各組拉開擺線時的擺幅是不一樣的，于是就提出了“為什么有的擺擺動快，有的擺擺動慢”？“擺動快慢與什么有關(guān)呢？”等問題，做出了“擺的快慢可能與擺繩長度、擺的快慢可能與擺錘重量有關(guān)、擺的快慢可能與擺幅大小有關(guān)”的猜測，積極地設(shè)計實驗進行研究。通過多次對比觀察，得出了“擺的快慢與擺繩長短有關(guān)，與擺錘的重量和擺幅的大小沒有關(guān)系”的結(jié)論。

四、合理安排對比實驗的順序

組織對比實驗要考慮各個不同變化條件的變化順序，這樣有利于學(xué)生展開由易到難、由表及里的思維活動。如研究擺的擺動快慢的實驗，先是在擺的重量、擺線的長短都不改變的前提下，研究每次擺動的時間是否相同；然后進一步研究當(dāng)擺線長短相同，擺線下拴著的物體輕重不同時，在相同的時間內(nèi)擺動次數(shù)是否相同；最后再改變擺線的長短，讓學(xué)生研究擺動快慢是否相同。從整個實驗過程來看，沒有第一個實驗所獲得的知識作為基礎(chǔ)，就無法很好地進行后兩個對比實驗，而后兩個實驗安排的順序也有難易之分。到了六年級還有一種系列實驗是遞進性，如《控制鐵生銹的速度》，必須在掌握“鐵生銹與空氣有關(guān)”的基礎(chǔ)上，再建立“不同空氣與鐵生銹速度有關(guān)”的假設(shè)。前者“鐵生銹與空氣有關(guān)”與后者“不同空氣與生銹速度有關(guān)”就存在著遞進關(guān)系。至于以后探究“與空氣的哪些因素有關(guān)”，就可以從空氣的濕度、空氣的密度等角度去考慮，又是并列的探索。