淺談小學科學對比實驗設計有效性

姜龍

（河北省懷來縣東花園鎮董莊子中心校，河北 懷來 075400）

科學課程標準要求學生能根據假想答案，制定簡單的科學探究活動計劃，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，會設計簡單的實驗報告，繪制簡單圖表。

再往后，出現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、電池節數以及鐵芯長短粗細等因素對電磁鐵磁力的影響，等等。

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

一、要讓學生學會設計實驗，首先要讓學生明確一些實驗的基本方法

小學科學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，設計時要讓學生明確，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》是學生第一次接觸對比實驗，為引導學生明確如何對比，我用兩個人進行跑步比賽來啟發學生：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，就可以讓學生自己設計其他液體流動快慢的對比實驗。

二、化繁為簡，幫助學生尋找變化規律

許多對比實驗中的可變化的條件比較多，如果在教學中對實驗的條件不加限制，在實驗過程中往往會出現復雜的多種變化，就會影響學生尋找其中的變化規律。因此，這種情況下，教師要適當控制實驗條件的變化，簡化實驗過程，排除次要因素的干擾，盡可能讓學生從簡化的實驗現象中發現某種變化的規律。如在研究物體溶解快慢與哪些因素有關時，實驗前先規定幾樣“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生的變化。這樣，學生就比較容易發現并歸納一個結論：攪拌能加快溶解。接下來仍然規定在一定量的水、一定量且顆粒大小相同的溶解物、水的冷熱不同的條件下，讓學生繼續研究溶解快慢有什么不同，使學生認識到水的溫度高低會影響溶解的快慢。再接著設定一定量的冷熱相同的水、都不攪拌的條件，給學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。學生想辦法自行設計實驗，通過對比實驗，得出另一個結論：研成粉末可以加快溶解。這樣，先扶后放，教師給學生搭建了實驗設計思維的“腳手架”，學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。這對于培養學生應用科學方法，自行探究自然事物變化規律的能力是大有好處的。

三、與材料互動，形成設計實驗的思維基礎

材料是一種無聲的語言，教師提供有結構的材料，能啟發學生的設計思維，有時甚至讓學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合，形成設計實驗的思維基礎。如《擺的研究》一課，為了讓學生自己提出“白的快慢與哪些因素有關”的科學問題并展開實驗研究，我為每組準備了一個支架、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。學生通過對比觀察發現：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、擺的快慢可能與擺幅大小有關”的猜測，積極地設計實驗進行研究。通過多次對比觀察，得出了“擺的快慢與擺繩長短有關，與擺錘的重量和擺幅的大小沒有關系”的結論。

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，在相同的時間內擺動次數是否相同；最后再改變擺線的長短，讓學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，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”的基礎上，再建立“不同空氣與鐵生銹速度有關”的假設。前者“鐵生銹與空氣有關”與后者“不同空氣與生銹速度有關”就存在著遞進關系。至于以后探究“與空氣的哪些因素有關”，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。