浅谈小学科学对比实验设计有效性

姜龙

（河北省怀来县东花园镇董庄子中心校，河北 怀来 075400）

科学课程标准要求学生能根据假想答案，制定简单的科学探究活动计划，如能提出进行探究活动的大致思路，能对自己或小组提出的探究问题作出书面计划。能做控制变量的简单探究性实验，会设计简单的实验报告，绘制简单图表。

再往后，出现了相对独立的比较典型的对比实验，如《溶解的快与慢》提出搅拌、温度等因素对溶解快慢的影响，《怎样得到更多的光和热》提出的物体颜色、阳光摄入角度等因素对获取光和热的影响，《摆的研究》提出的摆锤重量、摆绳长度、摆动幅度等因素对自由摆动速度的影响，《电磁铁的磁力》提出的线圈圈数、电池节数以及铁芯长短粗细等因素对电磁铁磁力的影响，等等。

在设计对比实验的过程中，由于学生思维的片面性和局限性，大部分学生难以把握好设计实验的要点所在，从而导致实验操作的错误，引发实验的失败，错误的实验结果，不利于科学教学目标的落实。如何提高对比实验设计的有效性，我进行了以下几方面的思考与探究：

一、要让学生学会设计实验，首先要让学生明确一些实验的基本方法

小学科学对比实验多是进行单因素比较，着重分析自变量与因变量之间的因果关系。要使因变量的变化完全是因为这个单一的自变量的变化引起的，设计时要让学生明确，只改变其中一个条件，其他条件都要相同。三年级《谁流的更快一些》是学生第一次接触对比实验，为引导学生明确如何对比，我用两个人进行跑步比赛来启发学生：两个人要同时跑、跑的距离要一样，才能分出谁跑得快；同样地，谁流的更快，就必须同样多的液体、同时滴加，只是液体不同。有了这个基础，就可以让学生自己设计其他液体流动快慢的对比实验。

二、化繁为简，帮助学生寻找变化规律

许多对比实验中的可变化的条件比较多，如果在教学中对实验的条件不加限制，在实验过程中往往会出现复杂的多种变化，就会影响学生寻找其中的变化规律。因此，这种情况下，教师要适当控制实验条件的变化，简化实验过程，排除次要因素的干扰，尽可能让学生从简化的实验现象中发现某种变化的规律。如在研究物体溶解快慢与哪些因素有关时，实验前先规定几样“同样”的条件：一定量的水、冷热程度相同、定量且颗粒大小相同的溶解物（高锰酸钾或食盐），然后让学生分组进行有搅拌和没有搅拌的实验，观察比较实验过程所发生的变化。这样，学生就比较容易发现并归纳一个结论：搅拌能加快溶解。接下来仍然规定在一定量的水、一定量且颗粒大小相同的溶解物、水的冷热不同的条件下，让学生继续研究溶解快慢有什么不同，使学生认识到水的温度高低会影响溶解的快慢。再接着设定一定量的冷热相同的水、都不搅拌的条件，给学生两小堆同样多的同一种溶解物（如碱块或冰糖），让他们想办法使其中一堆比另一堆溶解地更快。学生想办法自行设计实验，通过对比实验，得出另一个结论：研成粉末可以加快溶解。这样，先扶后放，教师给学生搭建了实验设计思维的“脚手架”，学生在实验过程中不但知道怎么做，而且更重要的是知道了为什么要这样做实验的道理。这对于培养学生应用科学方法，自行探究自然事物变化规律的能力是大有好处的。

三、与材料互动，形成设计实验的思维基础

材料是一种无声的语言，教师提供有结构的材料，能启发学生的设计思维，有时甚至让学生先与材料充分互动，试一试教师提供的材料有什么特性，动手与动脑的相互结合，形成设计实验的思维基础。如《摆的研究》一课，为了让学生自己提出“白的快慢与哪些因素有关”的科学问题并展开实验研究，我为每组准备了一个支架、一个不同材料制成的同体积的摆锤和一根不同长度的线。学生先观察这些材料，然后做一个摆，并让这个摆自由摆动15秒时间。学生通过对比观察发现：每个摆的摆动快慢是不一致；组成每个摆的摆线长短和摆锤轻重是不一样的；各组拉开摆线时的摆幅是不一样的，于是就提出了“为什么有的摆摆动快，有的摆摆动慢”？“摆动快慢与什么有关呢？”等问题，做出了“摆的快慢可能与摆绳长度、摆的快慢可能与摆锤重量有关、摆的快慢可能与摆幅大小有关”的猜测，积极地设计实验进行研究。通过多次对比观察，得出了“摆的快慢与摆绳长短有关，与摆锤的重量和摆幅的大小没有关系”的结论。

四、合理安排对比实验的顺序

组织对比实验要考虑各个不同变化条件的变化顺序，这样有利于学生展开由易到难、由表及里的思维活动。如研究摆的摆动快慢的实验，先是在摆的重量、摆线的长短都不改变的前提下，研究每次摆动的时间是否相同；然后进一步研究当摆线长短相同，摆线下拴着的物体轻重不同时，在相同的时间内摆动次数是否相同；最后再改变摆线的长短，让学生研究摆动快慢是否相同。从整个实验过程来看，没有第一个实验所获得的知识作为基础，就无法很好地进行后两个对比实验，而后两个实验安排的顺序也有难易之分。到了六年级还有一种系列实验是递进性，如《控制铁生锈的速度》，必须在掌握“铁生锈与空气有关”的基础上，再建立“不同空气与铁生锈速度有关”的假设。前者“铁生锈与空气有关”与后者“不同空气与生锈速度有关”就存在着递进关系。至于以后探究“与空气的哪些因素有关”，就可以从空气的湿度、空气的密度等角度去考虑，又是并列的探索。