學習實驗設計 發(fā)展探究能力

張震京

對比實驗是最能反映科學方法的活動，也是認識上的高層次活動。而對比實驗的設計是第一步，也是對比實驗最關鍵的一步，因為設計的對錯將直接影響對比實驗的科學性。

有效引導，完善對比實驗設計

在教學過程中，教師應進行及時有效的引導，幫助學生在自主探索過程中真正提高科學探究能力和科學素養(yǎng)，同時獲得科學精神、科學思想的熏陶。

1.啟發(fā)性引導

對比實驗就是通過控制變量，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。要讓學生理解這種關系，必須要對學生進行有效的引導。

對學生的引導可以通過以下幾個一般性的問題進行：研究某一個因素，用什么方法改變這個因素？推測還有哪些變量也可能會影響某一現(xiàn)象的產(chǎn)生？這些變量要怎么樣才會產(chǎn)生影響？不能改變的條件還有哪些（盡可能詳細地列舉）？用什么方法使每個控制變量在對照組和實驗組中保持一致？例如，《流動的水》一課中，要做“怎樣使小水輪轉動起來，怎樣使小水輪轉動得更快”的實驗。在確定了研究問題并作出假設后，我們可以通過如下問題幫助學生完善設計操作方案：研究水流量大小是否影響小水輪轉動的快慢，用什么方法改變水流量大小？哪些條件會影響小水輪轉動的快慢？怎么才能保證擊打小水輪的位置一樣呢？

2.開拓性引導

在設計實驗時，學生的思考往往不夠全面，所以，教師要進行開拓性引導。例如，在《加快溶解》中，研究“怎樣才能讓水中的方糖溶解得更快”的問題時，學生很容易會想到攪拌和熱水，但其它的就想不到了。這時，教師可以這樣引導：還有哪些條件也會影響公平呢，大家討論一下？學生經(jīng)過討論又提出水量等因素。教師進一步引導：方糖的大小會影響其在水中溶解的快慢嗎？這樣的開拓性引導，可以幫助學生不斷完善對比實驗的設計。

多措并舉，形成“公平實驗”意識?

對比實驗的過程需要對其它變量保持恒定，才能使結論真實有效。而保持變量恒定的前提是要做到“公平”，即公平地控制變量。只有學生在過程中能意識到并做到“公平”，才能確保結果科學、準確，實現(xiàn)有效教學。因此，對比實驗也稱“公平實驗”。

1.控制材料，讓材料保障“公平”

在對比試驗中，材料的結構性需要嚴謹，充分保障實驗“公平”。如在《擺》一課中，采用工業(yè)用縫紉線做擺線，可以防止繩子的伸縮影響擺長，防止繩子過粗增大摩擦力和阻力，有效控制各種影響因素;在擺錘的挑選上，用“沉浮實驗盒”中兩個大小一樣的小吊桶，在吊桶里裝上塑料和金屬兩種不同重量的塊，可以有效解決擺錘本身影響擺長實際的問題。

2.示范操作，讓演示引領“公平”

有一些變量，如影響擺的快慢的起始力、角度大小等因素，學生較難公平地操作，教師應正確示范。通過示范操作，學生認識了擺和擺的組成部分后，教師在鐵架臺上現(xiàn)場演示做一個擺。教師邊做擺邊演示怎樣控制擺長（用夾子夾住線的長短）和擺錘輕重（更換吊桶內(nèi)的鋁塊或塑料塊）。擺做好后，教師演示時要強調(diào)用手輕輕夾住擺錘，擺線和支柱桿要平行，自然松手，不要用力，擺動幅度不要太大……每一個動作都蘊含確保實驗公平的種種因素，這樣可以有效控制一些變量。

3.體現(xiàn)層次，讓指導調(diào)控“公平”

教師對學生的指導可分扶（教師指導為主）、半扶半放、放（學生自主探究為主）三種層次。對比實驗的課堂往往是由幾個相似活動組成的，因此，教師的指導應體現(xiàn)層次性，推動學生思維向著縱伸發(fā)展。比如，在學生初次接觸的對比實驗《怎樣加快溶解》中，做第一個實驗時，教師引導學生探討“怎樣比公平”，使學生感受對比實驗的特點，并由教師親自填寫設計，鞏固學生本次實驗的要求。第二個實驗，教師和學生一起探討，但可以讓學生自己填寫設計;做第三個實驗時，可以讓學生相互探討，自己填寫設計。

感悟特點，發(fā)展主動探究能力

對比實驗必須遵循的一個原則是：只允許正在比較的這個變量不同，其它所有變量必須相同。如果學生掌握了對比實驗的這個特點，就能發(fā)揮學生主動性進行自主探究，大大地提高課堂效率、發(fā)展學生的思維能力。

1.教師引領學生，發(fā)現(xiàn)特點

教師在與學生探討的過程中，可以提這樣的問題：（1）什么條件相同？為什么要求相同？（2）什么條件不同？為什么不同？有兩個條件不同行不行？（3）對比實驗有幾個條件不同？哪些條件要相同？通過思考這些問題，學生會自然而然體會到對比實驗的特點。

2.總結對比實驗，體會特點

當學生做完了一個對比實驗后，已經(jīng)對對比實驗有了一定的了解，如果這時再總結一下，效果就更好。教師可以提這樣的問題：你覺得對比實驗有什么特點？

當學生經(jīng)歷了幾個對比實驗后，教師在恰當?shù)臅r機提出：所有這些對比實驗有什么共同特點？這些對比實驗控制的條件為什么不同，為什么要這樣做？經(jīng)過這樣一個過程，學生對對比實驗就有了一個基礎而本質(zhì)的認識，有利于之后靈活地進行對比實驗的設計。

3.借助表格，直觀感受特點

表格具有直觀的特點，借助表格能夠使學生更感性地認識對比實驗的特點。表格可以清楚地縱觀科學探究的全過程，實驗的相同條件、不同條件清晰可見。比如，實驗的“不同條件”欄中只有一項，對應實驗“不同條件”只有一項，“相同條件”欄有五項，對應實驗“相同條件”就有五項。學生經(jīng)過這樣的多次練習，能夠直觀地建立起對比實驗的特點。

在培養(yǎng)學生對比實驗設計能力的過程中，要特別注重發(fā)揮學生的主動性，注重方法的內(nèi)化，真正使對比實驗成為學生科學探究路上的利器。

編輯 _ 李剛剛