试论小学自然对比实验的教与学

试论小学自然对比实验的教与学王怀真/王惠兰/尚秀芬（山西省小学教师培训中心王怀真王惠兰山西省教委教研室尚秀芬）中年级的自然教学，在实验方面，新增了学习对比实验的要求，也就是说，对比实验是出现在中年级的一种新的实验方法。目前，九年义务教育（人教版）新教材正好使用到中段，所以如何正确有效地进行对比实验教学，就成了实验教学的当务之急。对比实验的原则是什么，重点在哪里，如何突破难点，对比实验仪器和材料准备的特点是什么，在对比实验中如何体现能力与素质的培养等方面的问题就成了摆在我们面前的重要课题。本文仅就上述几个方面谈谈我们对对比实验教学的一些初浅认识。一、对比实验中仪器和材料准备是关键实验离不开材料（包括仪器，下同），精心准备实验材料是上好实验课的首要条件。这一点在对比实验中尤为重要，这是由对比实验的性质和原则决定的。对比实验也叫对照实验，它是运用比较的方法来揭示事物的性质和变化规律的一种实验方法。具体做法是把实验分成两个或两个以上的相似组群进行，其中一个是对照组，作为比较的标准，另一个（或几个）是实验组。实验时把对照组与实验组的结果进行比较，从而确定对比因素对事物性质和变化的影响。由此可知，对比实验的方法是进行单因素比较。要进行单因素比较，则必须设法控制其它可能有影响的诸多因素，尽量使这些因素完全相同。这是对比实验的基本要求，也是对比实验过程中自始至终要遵循的重要原则。例如，在进行三种土壤渗水性的对比实验中，除土壤种类不同外，“四同样”即是此项对比实验的基本要求。“四同样”即同样多的水，同样多的土，同样大小及型号的杯子或瓶子。在实验中只有确保“四同样”才能确定对比因素——三种不同土壤的渗水性，否则，就无法确定对比因素与实验结果的因果关系，因为要求“四同样”的四个条件在不同样时会直接影响三种土壤的渗水性。因此“四同样”是做好这个对比实验的前提条件，也是实验成败的关键所在。从以上分析可知，材料的准备在对比实验中是关键。因此教师准备材料时对要求相同的材料和条件，要尽量保证相同。在实验中要使学生明确什么是对比因素，哪些条件必须相同，为什么相同。教师在实验操作中要反复强调原则，并要贯彻始终。总之，材料准备必须遵循对比实验的原则，否则原则操作的好坏将直接影响实验结果的准确性和可信度。应当指出，尽管教师精心准备材料，反复强调原则，但小学生在对比实验中恰恰容易忽视的还是这个重要原则。这是由学生的心理特征决定的。儿童容易被一些次要的因素或有趣的细节所吸引，而忽略应该注意的因素，或是往往只注意事物外在的明显的变化，而对不变化的前提条件往往视而不见，因而在分析结果时误入歧途。因此教师除了精心准备材料外，如何在教学中使学生明确对比实验的原则并在实验操作和分析结果时自觉地运用这个原则就成了教学对比实验的重点和难点所在。二、由扶到放，逐步引导学生学会对比实验学习一种新的实验方法同掌握任何一门技能一样，需要经过一个由易到难、由扶到放、循序渐进的过程。这一点在义务教育教材中无论是整体编排上或每课对比实验中都体现了这个过程。从教材的整体编排上看，对比实验是贯穿于低、中、高三个阶段中的。低年级在“镜子”、“小水轮”和“轮子”等课就渗透了一点对比实验的方法；中年级则以对比实验为重点，有“溶解快慢的对比实验”、“砂土、粘土、壤土渗水的对比实验”、“不同电路的对比实验”和“太阳能吸收快慢的对比实验”共四项九个实验；高年级虽然是以模拟实验为重点，但仍然有许多对比实验内容。例如，“水蒸气凝结与湿度的关系”、“种子萌发的条件”、“植物的向光性和向水性”、“动物对光和温度的反应”等都涉及对比实验。由此看来对比实验在整个教材中呈点滴渗透——初步学会——学会应用等几个发展阶段。低段渗透，高段发展，中段具有承上启下的重要作用。整个对比实验的内容是由易到难，教师的指导由扶到放，学生的学习是由不自觉接受到自觉应用。就每一课对比实验的学习来说，同样也经过一个由扶到放、由学习到应用的过程，即一般要经过教师演示——教师指导学生半独立实验——学生独立实验的过程。例如，在“怎样加快溶解”一课中，三个对比实验就是这样设计安排的。首先由教师演示第一个实验“搅拌是否可以加快溶解”。演示前，先引导学生分析课题并确定实验方法，强调相同条件，突出对比因素，使学生充分体会实验的因果关系，初步明确对比实验的原则和方法。第二，在演示的基础上，在做第二个实验时，教师可以只提出实验课题——水的冷热与溶解快慢有什么关系，不指明具体实验方法，而是提出一些与实验有关的问题让学生思考。比如，这个实验的对比因素是什么，哪几个因素需要相同？实验组与对照组有哪些区别等问题，然后让学生自己做实验。这时教师在学生做实验的过程中，及时纠正学生在方法和操作等方面的问题。经过教师演示和学生半独立实验后，怎样加快溶解的第三个实验，就可以放手让学生自己独立地实验了。即让学生去分析、确定新的对比因素，然后再分析其它可能有影响的因素，从而设计对照组与实验组的相同条件和不同条件，最后通过实验自己得出因果关系。经过教师演示——学生半独立实验——学生独立实验这个由扶到放的过程，学生对对比实验从观察学习——模仿——自己实验，逐步掌握了对比实验的方法和原则。应当指出，我们说对比实验的教学要经过演示——指导——放手的过程，这个过程不是在同一个实验中机械地重复进行，而是在一个大课题下每一小课题的研究时一层一层地展开的。这个过程在初学时可反复进行，在学生初步学会后就可压缩或省略。教学的最终目的是以这个过程为阶梯，提高学生的能力，使其能自觉运用对比实验的原则和方法去解决实际问题。三、重视实验中各方面能力的培养一个完整的对比实验一般要通过提出问题——设计实验——实验——结论几个阶段才能完成。下面就对比实验的几个环节逐段谈谈如何培养学生的能力。（一）问题的提出在对比实验教学时，一般以学生熟悉的问题提出课题，这个问题可直接提出，也可通过一种现象间接引出，接着引导学生分析这个问题，并充分调动学生的想象力和创造性思维，使他们能创造性地提出一些解决问题的假设。这一阶段不仅要给学生留有足够的思考时间，还要采取讨论式的方法，给学生创造一个相互交流、集思广益的氛围。最后，通过筛选，得出解决问题的众多假设。（二）实验的设计在设计对比实验时，首先要将假设的众多因素摆出来，然后提出究竟与哪种因素有关，怎样才能验证一个假设是否正确。这个提问是让学生思考，并说出实验的方法和采用这个方法的理由。这种表述很重要，它是将学生的内在思维过程用外部语言的形式展现出来。只有通过表述，才能知道这种方法对不对，合不合逻辑；只有通过表述，才可以促进学生逻辑思维能力的提高，也才有助于学生对对比实验原则的理解。（三）对比实验的操作实验操作不是简单的动手操作，而是要将前面的设计用实验再现出来，同时也是将学生的思维过程再现出来：对照组与实验组哪些条件应该相同，只有什么条件不同，怎样做才能突出对比因素，还有哪些因素可能有影响等。在对比实验的操作过程中学生要运用观察和比较的方法。因为对比实验本身就是用差异法来得出事物变化的因果关系。对照组与实验组之间的差异只有在仔细观察认真比较的基础上方能得出。观察和比较时，要求学生认真细致，实事求是。同时在整个操作过程中也要求学生不怕困难，与人合作，善始善终。（四）结论及应用一个对比实验的结果就是一个因果关系。就一个大课题来说，如“怎样加快溶解”，它包括三个小课题，也就是三个对比实验，这三个对比实验的结果就是三个独立的因果关系，而实验的目的不仅是得出这三个因果关系，还要将这些因果关系综合起来解决“怎样加快溶解”的问题。对比实验是解决这个大课题的一种手段。所以在教学中不应该只停留在学会做几个对比实验，而是需要会运用对比实验解决一些问题。这个综合运用的过程对学生来说也是一个思维训练的过程，即通过对几个独立因果关系的归纳概括，得出对大课题的解决办法。如，搅拌能加快溶解；加热能加快溶解；研沫能加快溶解。如果要迅速加快溶解，就必须同时采用搅拌、加热、研沫办法。在教学时，要将这个思维过程充分体现出来，让学生自己去归纳和概括，最后通过一个综合性的比赛来完成这个大课题。再有，对对比实验的结果，有时还要进行推理和想象，从一个结果推出新的结论。如在“土壤的性质”一课中，从渗水快慢的对比实验结果，可进一步让学生推想土壤的保水性能和透气性能。这是一个由已知现象到未知现象的推理过程，同样需要让学生去参与，去表述，借此发展学生的推理和想象能力。综上所述，要成功地教学对比实验，我们不仅要注意由对比实验性质引起的材料要求，同时还要考虑到学生的认知规律，循序渐进教学，使学生在学习对比实验的同时各方面的能力都得到发展。