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試論小學(xué)自然對比實驗的教與學(xué)
試論小學(xué)自然對比實驗的教與學(xué) 中年級的自然教學(xué)，在實驗方面，新增了學(xué)習(xí)對比實驗的要求，也就是說，對比實驗是出現(xiàn)在中年級的一種新的實驗方法。目前，九年義務(wù)教育（人教版）新教材正好使用到中段，所以如何正確有效地進行對比實驗教學(xué)，就成了實驗教學(xué)的當(dāng)務(wù)之急。對比實驗的原則是什么，重點在哪里，如何突破難點，對比實驗儀器和材料準(zhǔn)備的特點是什么，在對比實驗中如何體現(xiàn)能力與素質(zhì)的培養(yǎng)等方面的問題就成了擺在我們面前的重要課題。本文僅就上述幾個方面談?wù)勎覀儗Ρ葘嶒灲虒W(xué)的一些初淺認(rèn)識。 一、對比實驗中儀器和材料準(zhǔn)備是關(guān)鍵實驗離不開材料（包括儀器，下同），精心準(zhǔn)備實驗材料是上好實驗課的首要條件。這一點在對比實驗中尤為重要，這是由對比實驗的性質(zhì)和原則決定的。 對比實驗也叫對照實驗，它是運用比較的方法來揭示事物的性質(zhì)和變化規(guī)律的一種實驗方法。具體做法是把實驗分成兩個或兩個以上的相似組群進行，其中一個是對照組，作為比較的標(biāo)準(zhǔn)，另一個（或幾個）是實驗組。實驗時把對照組與實驗組的結(jié)果進行比較，從而確定對比因素對事物性質(zhì)和變化的影響。由此可知，對比實驗的方法是進行單因素比較。要進行單因素比較，則必須設(shè)法控制其它可能有影響的諸多因素，盡量使這些因素完全相同。這是對比實驗的基本要求，也是對比實驗過程中自始至終要遵循的重要原則。例如，在進行三種土壤滲水性的對比實驗中，除土壤種類不同外，“四同樣”即是此項對比實驗的基本要求。“四同樣”即同樣多的水，同樣多的土，同樣大小及型號的杯子或瓶子。在實驗中只有確�！八耐瑯印辈拍艽_定對比因素——三種不同土壤的滲水性，否則，就無法確定對比因素與實驗結(jié)果的因果關(guān)系，因為要求“四同樣”的四個條件在不同樣時會直接影響三種土壤的滲水性。因此“四同樣”是做好這個對比實驗的前提條件，也是實驗成敗的關(guān)鍵所在。 從以上分析可知，材料的準(zhǔn)備在對比實驗中是關(guān)鍵。因此教師準(zhǔn)備材料時對要求相同的材料和條件，要盡量保證相同。在實驗中要使學(xué)生明確什么是對比因素，哪些條件必須相同，為什么相同。教師在實驗操作中要反復(fù)強調(diào)原則，并要貫徹始終�？傊牧蠝�(zhǔn)備必須遵循對比實驗的原則，否則原則操作的好壞將直接影響實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性和可信度。 應(yīng)當(dāng)指出，盡管教師精心準(zhǔn)備材料，反復(fù)強調(diào)原則，但小學(xué)生在對比實驗中恰恰容易忽視的還是這個重要原則。這是由學(xué)生的心理特征決定的。兒童容易被一些次要的因素或有趣的細節(jié)所吸引，而忽略應(yīng)該注意的因素，或是往往只注意事物外在的明顯的變化，而對不變化的前提條件往往視而不見，因而在分析結(jié)果時誤入歧途。因此教師除了精心準(zhǔn)備材料外，如何在教學(xué)中使學(xué)生明確對比實驗的原則并在實驗操作和分析結(jié)果時自覺地運用這個原則就成了教學(xué)對比實驗的重點和難點所在。 二、由扶到放，逐步引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會對比實驗學(xué)習(xí)一種新的實驗方法同掌握任何一門技能一樣，需要經(jīng)過一個由易到難、由扶到放、循序漸進的過程。這一點在義務(wù)教育教材中無論是整體編排上或每課對比實驗中都體現(xiàn)了這個過程。 從教材的整體編排上看，對比實驗是貫穿于低、中、高三個階段中的。低年級在“鏡子”、“小水輪”和“輪子”等課就滲透了一點對比實驗的方法；中年級則以對比實驗為重點，有“溶解快慢的對比實驗”、“砂土、粘土、壤土滲水的對比實驗”、“不同電路的對比實驗”和“太陽能吸收快慢的對比實驗”共四項九個實驗；高年級雖然是以模擬實驗為重點，但仍然有許多對比實驗內(nèi)容。例如，“水蒸氣凝結(jié)與濕度的關(guān)系”、“種子萌發(fā)的條件”、“植物的向光性和向水性”、“動物對光和溫度的反應(yīng)”等都涉及對比實驗。由此看來對比實驗在整個教材中呈點滴滲透——初步學(xué)會——學(xué)會應(yīng)用等幾個發(fā)展階段。低段滲透，高段發(fā)展，中段具有承上啟下的重要作用。整個對比實驗的內(nèi)容是由易到難，教師的指導(dǎo)由扶到放，學(xué)生的學(xué)習(xí)是由不自覺接受到自覺應(yīng)用。 就每一課對比實驗的學(xué)習(xí)來說，同樣也經(jīng)過一個由扶到放、由學(xué)習(xí)到應(yīng)用的過程，即一般要經(jīng)過教師演示——教師指導(dǎo)學(xué)生半獨立實驗——學(xué)生獨立實驗的過程。例如，在“怎樣加快溶解”一課中，三個對比實驗就是這樣設(shè)計安排的。首先由教師演示第一個實驗“攪拌是否可以加快溶解”。演示前，先引導(dǎo)學(xué)生分析課題并確定實驗方法，強調(diào)相同條件，突出對比因素，使學(xué)生充分體會實驗的因果關(guān)系，初步明確對比實驗的原則和方法。第二，在演示的基礎(chǔ)上，在做第二個實驗時，教師可以只提出實驗課題——水的冷熱與溶解快慢有什么關(guān)系，不指明具體實驗方法，而是提出一些與實驗有關(guān)的問題讓學(xué)生思考。比如，這個實驗的對比因素是什么，哪幾個因素需要相同？實驗組與對照組有哪些區(qū)別等問題，然后讓學(xué)生自己做實驗。這時教師在學(xué)生做實驗的過程中，及時糾正學(xué)生在方法和操作等方面的問題。經(jīng)過教師演示和學(xué)生半獨立實驗后，怎樣加快溶解的第三個實驗，就可以放手讓學(xué)生自己獨立地實驗了。即讓學(xué)生去分析、確定新的對比因素，然后再分析其它可能有影響的因素，從而設(shè)計對照組與實驗組的相同條件和不同條件，最后通過實驗自己得出因果關(guān)系。 經(jīng)過教師演示——學(xué)生半獨立實驗——學(xué)生獨立實驗這個由扶到放的過程，學(xué)生對對比實驗從觀察學(xué)習(xí)——模仿——自己實驗，逐步掌握了對比實驗的方法和原則。 應(yīng)當(dāng)指出，我們說對比實驗的教學(xué)要經(jīng)過演示——指導(dǎo)——放手的過程，這個過程不是在同一個實驗中機械地重復(fù)進行，而是在一個大課題下每一小課題的研究時一層一層地展開的。這個過程在初學(xué)時可反復(fù)進行，在學(xué)生初步學(xué)會后就可壓縮或省略。教學(xué)的最終目的是以這個過程為階梯，提高學(xué)生的能力，使其能自覺運用對比實驗的原則和方法去解決實際問題。 三、重視實驗中各方面能力的培養(yǎng)一個完整的對比實驗一般要通過提出問題——設(shè)計實驗——實驗——結(jié)論幾個階段才能完成。下面就對比實驗的幾個環(huán)節(jié)逐段談?wù)勅绾闻囵B(yǎng)學(xué)生的能力。 （一）問題的提出在對比實驗教學(xué)時，一般以學(xué)生熟悉的問題提出課題，這個問題可直接提出，也可通過一種現(xiàn)象間接引出，接著引導(dǎo)學(xué)生分析這個問題，并充分調(diào)動學(xué)生的想象力和創(chuàng)造性思維，使他們能創(chuàng)造性地提出一些解決問題的假設(shè)。這一階段不僅要給學(xué)生留有足夠的思考時間，還要采取討論式的方法，給學(xué)生創(chuàng)造一個相互交流、集思廣益的氛圍。最后，通過篩選，得出解決問題的眾多假設(shè)。 （二）實驗的設(shè)計在設(shè)計對比實驗時，首先要將假設(shè)的眾多因素擺出來，然后提出究竟與哪種因素有關(guān)，怎樣才能驗證一個假設(shè)是否正確。這個提問是讓學(xué)生思考，并說出實驗的方法和采用這個方法的理由。這種表述很重要，它是將學(xué)生的內(nèi)在思維過程用外部語言的形式展現(xiàn)出來。只有通過表述，才能知道這種方法對不對，合不合邏輯；只有通過表述，才可以促進學(xué)生邏輯思維能力的提高，也才有助于學(xué)生對對比實驗原則的理解。 （三）對比實驗的操作實驗操作不是簡單的動手操作，而是要將前面的設(shè)計用實驗再現(xiàn)出來，同時也是將學(xué)生的思維過程再現(xiàn)出來：對照組與實驗組哪些條件應(yīng)該相同，只有什么條件不同，怎樣做才能突出對比因素，還有哪些因素可能有影響等。在對比實驗的操作過程中學(xué)生要運用觀察和比較的方法。因為對比實驗本身就是用差異法來得出事物變化的因果關(guān)系。對照組與實驗組之間的差異只有在仔細觀察認(rèn)真比較的基礎(chǔ)上方能得出。觀察和比較時，要求學(xué)生認(rèn)真細致，實事求是。同時在整個操作過程中也要求學(xué)生不怕困難，與人合作，善始善終。 （四）結(jié)論及應(yīng)用一個對比實驗的結(jié)果就是一個因果關(guān)系。就一個大課題來說，如“怎樣加快溶解”，它包括三個小課題，也就是三個對比實驗，這三個對比實驗的結(jié)果就是三個獨立的因果關(guān)系，而實驗的目的不僅是得出這三個因果關(guān)系，還要將這些因果關(guān)系綜合起來解決“怎樣加快溶解”的問題。對比實驗是解決這個大課題的一種手段。所以在教學(xué)中不應(yīng)該只停留在學(xué)會做幾個對比實驗，而是需要會運用對比實驗解決一些問題。這個綜合運用的過程對學(xué)生來說也是一個思維訓(xùn)練的過程，即通過對幾個獨立因果關(guān)系的歸納概括，得出對大課題的解決辦法。如，攪拌能加快溶解；加熱能加快溶解；研沫能加快溶解。如果要迅速加快溶解，就必須同時采用攪拌、加熱、研沫辦法。在教學(xué)時，要將這個思維過程充分體現(xiàn)出來，讓學(xué)生自己去歸納和概括，最后通過一個綜合性的比賽來完成這個大課題。 再有，對對比實驗的結(jié)果，有時還要進行推理和想象，從一個結(jié)果推出新的結(jié)論。如在“土壤的性質(zhì)”一課中，從滲水快慢的對比實驗結(jié)果，可進一步讓學(xué)生推想土壤的保水性能和透氣性能。這是一個由已知現(xiàn)象到未知現(xiàn)象的推理過程，同樣需要讓學(xué)生去參與，去表述，借此發(fā)展學(xué)生的推理和想象能力。 綜上所述，要成功地教學(xué)對比實驗，我們不僅要注意由對比實驗性質(zhì)引起的材料要求，同時還要考慮到學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，循序漸進教學(xué)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)對比實驗的同時各方面的能力都得到發(fā)展。
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