學會在對比實驗中控制變量

摘要：對比實驗是小學階段科學課上較常用的一種實驗方法。要想科學的完成對比實驗，需要控制變量。變量是指在實驗中可以發(fā)生變化的因素。控制是對比實驗的靈魂，實驗中變量控制的好壞決定著對比實驗的成敗。

關(guān)鍵詞：小學科學課； 對比實驗； 控制變量

中圖分類號：G623．6 文獻標識碼：A 文章編號：1006-3315（2012）09-089-001

控制是對比實驗的靈魂，實驗中變量控制的好壞決定著對比實驗的成敗。

一、對比實驗中變量的確定

1.引導學生認識實驗中的變量

在教科版五年級上冊教材里，當學生第一次接觸對比實驗時，教材結(jié)合“綠豆種子發(fā)芽是否需要水”的實驗，通過卡通人物對話和“實驗計劃”，引導學生認識對比實驗。卡通人物的對話讓學生明白實驗時只能改變一個條件——水，而保持其他條件不變——溫度、空氣、大小相同的綠豆種子。初步認識對比實驗只能改變一個條件而保持其他條件不變。教材通過出示完整的“實驗計劃”直觀地告訴學生對比實驗離不開“對比”——至少需要兩個組進行：“讓一組種子得到水，保持濕潤，叫實驗組；讓一組種子得不到水，保持干燥，叫對照組。”后來教材在出示“綠豆芽的生長是否需要陽光”的實驗計劃時，只是寫出了實驗的方法，對于實驗計劃中“改變的條件”和“不改變的條件”沒有寫出，留待學生補充。這樣由淺入深引導學生認識和關(guān)注實驗中的變量。

2.引導學生分清實驗中的變量

對比實驗中的變量包括：實驗變量和無關(guān)（控制）變量等。不過在小學科學教材中沒有出現(xiàn)“變量”這個詞。出現(xiàn)的只是“相同（不變）的條件”和“不同（改變）的條件”。實驗變量是實驗中要研究的問題，即為“改變的條件”。無關(guān)變量就是要控制統(tǒng)一的變量，即為實驗中的“相同的條件”。確定變量就是分清對比實驗中“相同的條件”和“不同的條件”。如“種子發(fā)芽是否需要水”的實驗中，“不同的條件”是一個組有水和一個組無水，水的變化是要研究的因素，即實驗變量。水的有無變化不是唯一影響實驗的因素。其他因素如光、溫度、種子的情況、實驗的裝置、人員操作的方法等等諸多因素也會對發(fā)芽造成影響，這些就是實驗中要保持不變的“相同條件”，即無關(guān)變量。不同的條件需要改變，相同的條件需要不變，這兩種變量都需要控制。分清了實驗中實驗變量和無關(guān)變量，才能有效控制它們。

二、準確控制實驗變量

操縱實驗變量，讓改變的條件合理改變是對比實驗的中心問題。我們正是通過實驗變量來得到實驗結(jié)果的變化。

1.讓模糊控制為精確操控。在對比實驗設(shè)計中，表述實驗變量的改變有時是很含糊的，這為準確判斷實驗變量帶來難度。如“綠豆種子發(fā)芽是否需要水”的實驗時，老師讓學生討論：如何改變“水”這個變量。有學生說“給一組種子加適量的水，一組種子不加水”，這樣的表述是正確的，但又是很含糊的。“適量的水”是多少？如何把握這個度？這需要定下標準。這時教師一定要引導學生分析這樣做可能會出現(xiàn)什么結(jié)果，是否符合問題的需要，是否能有效的研究要研究的問題。所以在操縱實驗變量時，要關(guān)注細節(jié)，把握準尺度，讓模糊性的操作指令變得清楚明了，這樣改變準確到位，研究結(jié)果才科學。

2.成倍改變讓對比更鮮明。在對比實驗中，當實驗變量是以不同量變的形成改變的，控制實驗變量時應讓量變程度盡量大些，最好是成倍增加的改變，即當次實驗變量的變化是上一次實驗變化的2倍。

三、嚴格操縱無關(guān)變量

無關(guān)變量如果不統(tǒng)一，會影響實驗結(jié)果。必須對無關(guān)變量加以控制，以消除無關(guān)變量對實驗結(jié)果的影響。這是實施對比實驗必須遵循的準則。公平是對比實驗的基本原則。

1.全面控制，確保公平。學生在做“水、食用油、洗發(fā)液，誰流得最快”的實驗時，有個組的結(jié)論與別組不同：水流最快，洗發(fā)液第二，食用油第三。為什么洗發(fā)液比食用油流得快呢？原來是洗發(fā)液滴得太多了，體積大重量沉，所以流下的速度快了。液滴大小本應相同。在這兒液滴的大小不同，使得實驗不公平，出現(xiàn)了錯誤的實驗結(jié)論。一個看似簡單的測試液體流動快慢的實驗，要想讓相同的條件都相同，還是較為麻煩的。在實驗中需要控制的無關(guān)變量有：（1）相同接觸面，（2）相同液體的量，（3）同樣高度，（4）同時流動，（5）傾斜同樣的角度，（6）同一起點和統(tǒng)一終點。如何做到所有條件都相同呢?可以引導學生討論，形成共識。在同一物體的表面上流動可以保證接觸面相同。使用滴管可以滴相同數(shù)量的液體，可以做到液體的量相同。總之，想得越周全，找的相同點越多，就能控制得越全面，實驗才更公平。

2.精選材料，保障公平。一套好的材料就是一節(jié)好課，說明材料對于科學實驗的重要性，而在對比實驗中，精選最好、最合適的材料，可以保障實驗“公平”。如在“探究摩擦力的大小與接觸面光滑程度關(guān)系”的實驗中，可以采用砂紙作為粗糙面，光滑的桌面或砂紙的背面作為光滑面。用砂紙作為粗糙面比用毛巾作為粗糙面效果要強多了。教師還應引導學生不迷信書本，可以結(jié)合實際選用更好的器材完成對比實驗。教材在“比較不同形狀的橡皮泥排開的水量”的實驗中，用了規(guī)格為300ml的燒杯，盛放了200ml的水，來測試不同形狀的橡皮泥放入水中后排開的水量。用這種規(guī)格的燒杯是不太合適的，如果采用規(guī)格更小的燒杯，測量不同形狀的橡皮泥的排水量就更精確了。另外橡皮泥也應該精選，因為有的橡皮泥在水中會松散，這樣的橡皮泥不能用。在“擺長怎樣影響擺動次數(shù)”的研究中，有“金屬圓片在木條上固定的位置不同，對擺動快慢影響”的實驗，如果用鋼鋸條代替木條，環(huán)形磁鐵代替金屬圓片進行實驗，會更省時、更便捷，效果更明顯。因此精選材料，能有效保障公平。

3.教師示范，引導公平。實驗中如果操作的方法不正確，操作技巧不掌握，就可能控制不住有關(guān)的變量，難以保證學生公平地操作。這時，教師的演示操作十分必要。“探究影響滑動摩擦力大小的因素”實驗，盡管老師講述出了測量摩擦力的方法，但學生還不能正確規(guī)范地使用測力計測量摩擦力。老師就利用實物投影，邊演示操作邊講述：“用測力計測量物體的摩擦力時，為了防止拉動時手的抖動，可以用左手從底部握住測力計，然后輕輕地、水平拉動物體……當物體剛好動起來時，測力計的讀數(shù)就是物體受到的摩擦力。” 經(jīng)過教師這樣直觀的演示和清晰的表述，學生就能很快的掌握科學規(guī)范的測量方法，掌握讀數(shù)的技巧，確保了實驗公平，有效地控制了相關(guān)變量。