淺析實驗中非本質因素的教學應對

小學實驗教學中影響實驗結果的因素既有本質因素，又有非本質因素。本質因素是指對實驗結論起決定作用的因素，非本質因素是指不對實驗結論起決定作用，但是學生在提出問題，作出猜想時常會想到的因素。在日常教學中，有的教師往往只注重引導學生開展對本質因素的研究，對非本質因素的教學卻采用回避和直接告知策略。面對非本質因素，教師在教學中采用何種方式，既能滿足學生的探究欲望，又能幫助他們有效建構科學概念，提高教學效率呢？

一、用課中實驗驗證

有一些非本質因素是學生頭腦中自然出現的，是伴隨著本質因素一起出現的，是他們原有認知中認為與實驗結論相關的，如果不通過真實探究，用事實證據加以排除，就無法讓他們信服。

如六年級《放大鏡》一課中，學生對放大鏡能放大圖像深信不疑，但是對其原理卻有自己的認識。他們認為，放大鏡鏡片直徑越大，圖像就會被放得越大。如果不對鏡片直徑大小這一非本質因素展開探究，學生就很難糾正原來的這種錯誤認知。對此，教師不妨利用對比實驗，讓學生消除疑惑。

首先，學生用放大鏡觀察身邊的物體，體驗用放大鏡觀察能發現許多平時用肉眼觀察不到的細節。之后，教師提出問題：“為什么放大鏡能放大物體呢？這與它的鏡片特點有關嗎？”

接著，教師引導學生比較放大鏡鏡片和平玻璃片的區別，讓他們明白放大鏡鏡片中間厚、邊緣薄，這才是它能放大圖像的本質原因。

然后，教師提出新問題：“怎樣的鏡片能更好地放大圖像呢？”同時，提供給學生兩組不同規格的放大鏡：一組是鏡片的直徑相同，但是鏡片的凸度不同；一組是鏡片的凸度相同，但是鏡片的直徑不同。學生利用這兩組放大鏡進行對比實驗，驗證自己的猜想。通過實踐，他們發現放大鏡放大圖像的程度僅由鏡片的凸度決定，而鏡片的直徑大小只決定能觀察到的范圍。

作為一種重要的實驗類型，對比實驗在小學科學的教學中舉足輕重。當學生將信將疑，憑經驗隨意下結論時，最好的辦法就是讓他們親自探究，用證據說話。

二、用本質因素實驗拓展

學生對本質因素的理解越深刻，受非本質因素的干擾就越小。那么，學生通過實驗獲得了正確的結論后，是不是就大功告成了呢？是不是就真正理解了呢？答案顯然是否定的。教師應該想方設法點燃學生質疑的火花，讓他們產生新的疑問，并且利用實驗中的本質因素開展拓展實驗，幫助他們深化理解，直抵概念本質。

如《擺的研究》一課中，當學生了解了擺的快慢與擺繩長短有關，與擺錘輕重、擺幅大小無關后，教師出示了兩個擺繩一樣長、擺錘大小不同的擺，提問：“它們在相同時間內擺動的次數相同嗎？請你說說理由。”有學生認為是相同的，理由是擺的快慢與擺繩長短有關，與擺錘輕重無關，現在擺繩長短一樣，擺的快慢也就相同。也有學生認為是不同的，理由是雖然擺繩長短相同，但是這兩個擺錘的大小不相同，整個擺的擺長實際上不一樣。

學生帶著疑惑一探究竟，結果發現這兩個擺在固定時間內擺動的次數并不相同。這促使他們進一步思考：是什么原因導致的呢？難道剛才得到的結論不對嗎？帶著這些疑問，學生進入了對影響擺的快慢更本質的因素“擺長”的研究。

上述例子中，教師巧妙地利用本質因素開展拓展實驗，消除了非本質因素的干擾，讓學生進一步深化理解了實驗中的本質因素，促進他們建構科學概念，并遷移應用。

三、用思想實驗推理

思想實驗就是在腦海中使用想象進行的實驗。對學生來說，思想實驗就是讓他們基于觀察到的想象和已有認知去科學地推理、聯想和創想。

如《地球的形狀》一課中，學生學到的“地球是球形的”這一科學觀念與他們的生活經驗“站在地面上，看到的地球表面是平的”相沖突。如果教師只是簡單地介紹原因（地球太大了，人站在地球上，只看到了極小一段距離，所以看到的地面是平的），那么大部分學生很可能只是記住了這種教科書式的答案，并沒有真正理解它。

對此，教師可以用紙條模擬人的目視距離，用皮球模擬地球（如圖1）。學生通過實物觀察發現：球越大，或者紙條越短，紙條的彎曲程度就越小。由于人的有效目視距離與地球半徑相差巨大，教師無法按照這個倍數來提供紙條和球，因此要求學生基于前面的觀察實驗在頭腦中對模型展開聯想，進行思想實驗：當紙條長度不變，球不斷變大時，或者當球的大小不變，紙條不斷變小時，都會使紙條看上更平。

雖然皮球和紙條不可能像金箍棒那樣隨意地改變大小，但是學生可以通過想象力，運用科學的方法，理性地分析、判斷紙條在球面上彎曲程度的變化。隨著思想實驗的進行，學生的思維漸漸深入，他們在深度學習中加深了對“我們站在地球上，只看到了極小一段距離，所以看到的地面是平的”這個結論的理解，從而更好地理解“地球是球形的”。

學生借助實物對無法觀察到的模型展開思想實驗，這既能克服實驗材料的缺陷，又能讓他們更好地建構科學概念，認識科學本質，發展科學思維，實現深度學習。

四、用課后探究補充

影響實驗的非本質因素有很多，學生的前概念中也會有各種各樣的想法，無法在課堂上一一得到驗證。對此，教師可以為學生提供實驗器材，鼓勵他們課后探究，弄清楚這些非本質因素到底影不影響實驗結果。

如《電磁鐵》一課中，學生在探究影響電磁鐵磁性強弱的因素時，提到電流大小、線圈纏繞的圈數、導線長短、導線粗細等。其中，“導線長短”就是非本質因素。教師可以引導學生利用課外時間，對非本質因素展開實驗探究，把實驗數據記錄下來，做出自己的分析與判斷。

通過課后探究，學生發現“導線長短”這一因素并沒有影響到電磁鐵磁性的強弱，但是，導線長，繞到鐵芯上的纏繞圈數就多；導線短，繞到鐵芯上的纏繞圈數就少。所以，導線長短其實會導致纏繞圈數不同。至此，學生把非本質因素引起的改變與原有的本質因素建立起了聯系，認識到非本質因素的變化是通過引起本質因素的改變，才導致實驗結果的改變。

參考文獻

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