浅析实验中非本质因素的教学应对

小学实验教学中影响实验结果的因素既有本质因素，又有非本质因素。本质因素是指对实验结论起决定作用的因素，非本质因素是指不对实验结论起决定作用，但是学生在提出问题，作出猜想时常会想到的因素。在日常教学中，有的教师往往只注重引导学生开展对本质因素的研究，对非本质因素的教学却采用回避和直接告知策略。面对非本质因素，教师在教学中采用何种方式，既能满足学生的探究欲望，又能帮助他们有效建构科学概念，提高教学效率呢？

一、用课中实验验证

有一些非本质因素是学生头脑中自然出现的，是伴随着本质因素一起出现的，是他们原有认知中认为与实验结论相关的，如果不通过真实探究，用事实证据加以排除，就无法让他们信服。

如六年级《放大镜》一课中，学生对放大镜能放大图像深信不疑，但是对其原理却有自己的认识。他们认为，放大镜镜片直径越大，图像就会被放得越大。如果不对镜片直径大小这一非本质因素展开探究，学生就很难纠正原来的这种错误认知。对此，教师不妨利用对比实验，让学生消除疑惑。

首先，学生用放大镜观察身边的物体，体验用放大镜观察能发现许多平时用肉眼观察不到的细节。之后，教师提出问题：“为什么放大镜能放大物体呢？这与它的镜片特点有关吗？”

接着，教师引导学生比较放大镜镜片和平玻璃片的区别，让他们明白放大镜镜片中间厚、边缘薄，这才是它能放大图像的本质原因。

然后，教师提出新问题：“怎样的镜片能更好地放大图像呢？”同时，提供给学生两组不同规格的放大镜：一组是镜片的直径相同，但是镜片的凸度不同；一组是镜片的凸度相同，但是镜片的直径不同。学生利用这两组放大镜进行对比实验，验证自己的猜想。通过实践，他们发现放大镜放大图像的程度仅由镜片的凸度决定，而镜片的直径大小只决定能观察到的范围。

作为一种重要的实验类型，对比实验在小学科学的教学中举足轻重。当学生将信将疑，凭经验随意下结论时，最好的办法就是让他们亲自探究，用证据说话。

二、用本质因素实验拓展

学生对本质因素的理解越深刻，受非本质因素的干扰就越小。那么，学生通过实验获得了正确的结论后，是不是就大功告成了呢？是不是就真正理解了呢？答案显然是否定的。教师应该想方设法点燃学生质疑的火花，让他们产生新的疑问，并且利用实验中的本质因素开展拓展实验，帮助他们深化理解，直抵概念本质。

如《摆的研究》一课中，当学生了解了摆的快慢与摆绳长短有关，与摆锤轻重、摆幅大小无关后，教师出示了两个摆绳一样长、摆锤大小不同的摆，提问：“它们在相同时间内摆动的次数相同吗？请你说说理由。”有学生认为是相同的，理由是摆的快慢与摆绳长短有关，与摆锤轻重无关，现在摆绳长短一样，摆的快慢也就相同。也有学生认为是不同的，理由是虽然摆绳长短相同，但是这两个摆锤的大小不相同，整个摆的摆长实际上不一样。

学生带着疑惑一探究竟，结果发现这两个摆在固定时间内摆动的次数并不相同。这促使他们进一步思考：是什么原因导致的呢？难道刚才得到的结论不对吗？带着这些疑问，学生进入了对影响摆的快慢更本质的因素“摆长”的研究。

上述例子中，教师巧妙地利用本质因素开展拓展实验，消除了非本质因素的干扰，让学生进一步深化理解了实验中的本质因素，促进他们建构科学概念，并迁移应用。

三、用思想实验推理

思想实验就是在脑海中使用想象进行的实验。对学生来说，思想实验就是让他们基于观察到的想象和已有认知去科学地推理、联想和创想。

如《地球的形状》一课中，学生学到的“地球是球形的”这一科学观念与他们的生活经验“站在地面上，看到的地球表面是平的”相冲突。如果教师只是简单地介绍原因（地球太大了，人站在地球上，只看到了极小一段距离，所以看到的地面是平的），那么大部分学生很可能只是记住了这种教科书式的答案，并没有真正理解它。

对此，教师可以用纸条模拟人的目视距离，用皮球模拟地球（如图1）。学生通过实物观察发现：球越大，或者纸条越短，纸条的弯曲程度就越小。由于人的有效目视距离与地球半径相差巨大，教师无法按照这个倍数来提供纸条和球，因此要求学生基于前面的观察实验在头脑中对模型展开联想，进行思想实验：当纸条长度不变，球不断变大时，或者当球的大小不变，纸条不断变小时，都会使纸条看上更平。

虽然皮球和纸条不可能像金箍棒那样随意地改变大小，但是学生可以通过想象力，运用科学的方法，理性地分析、判断纸条在球面上弯曲程度的变化。随着思想实验的进行，学生的思维渐渐深入，他们在深度学习中加深了对“我们站在地球上，只看到了极小一段距离，所以看到的地面是平的”这个结论的理解，从而更好地理解“地球是球形的”。

学生借助实物对无法观察到的模型展开思想实验，这既能克服实验材料的缺陷，又能让他们更好地建构科学概念，认识科学本质，发展科学思维，实现深度学习。

四、用课后探究补充

影响实验的非本质因素有很多，学生的前概念中也会有各种各样的想法，无法在课堂上一一得到验证。对此，教师可以为学生提供实验器材，鼓励他们课后探究，弄清楚这些非本质因素到底影不影响实验结果。

如《电磁铁》一课中，学生在探究影响电磁铁磁性强弱的因素时，提到电流大小、线圈缠绕的圈数、导线长短、导线粗细等。其中，“导线长短”就是非本质因素。教师可以引导学生利用课外时间，对非本质因素展开实验探究，把实验数据记录下来，做出自己的分析与判断。

通过课后探究，学生发现“导线长短”这一因素并没有影响到电磁铁磁性的强弱，但是，导线长，绕到铁芯上的缠绕圈数就多；导线短，绕到铁芯上的缠绕圈数就少。所以，导线长短其实会导致缠绕圈数不同。至此，学生把非本质因素引起的改变与原有的本质因素建立起了联系，认识到非本质因素的变化是通过引起本质因素的改变，才导致实验结果的改变。

参考文献

[1]李霞.新版课程标准解析与教学指导：小学科学[M].北京：北京师范大学出版社，2022.

[2]邵锋星.科学素养怎么教？——一名特级教师的教学笔记[M].北京：教育科学出版社，2021.