試談中年級自然教學中的對比實驗

試談中年級自然教學中的對比實驗

    一、對比實驗是探究自然事物變化規(guī)律的一種有效的方法
    對比實驗是以正確的實驗操作和觀察的方法為基礎，以實驗現象為依據，對實驗過程中通過人為控制所產 生的兩個類似現象之間的差異進行對比分析的一種實驗教學過程。組織對比實驗的步驟可以分為前后兩部分， 前部分主要是組織學生進行實驗的操作和對實驗現象進行細致觀察的活動。這一步驟具有實驗教學的共性，側 重于培養(yǎng)學生實驗和觀察的技能。后一部分是學生運用對比分析的方法逐漸深入地發(fā)現實驗現象差異以及這種 差異中所包含的事物變化的某種規(guī)律，從而學到新的知識。后一部分側重于培養(yǎng)思維能力和學生獲取新知識的 過程，屬于對比實驗的個性。
    在對有差異的同實驗組兩個實驗進行對比分析時，要注重引導學生對實驗條件的不同進行對比，對實驗過 程所發(fā)生的不同現象進行對比，以及對不同的實驗結果進行對比。要讓學生知道對比什么，怎樣比，對比的結 果與實驗過程條件的變化存在著哪些因果關系。
    義務教育中年級自然教材中有關對比實驗的內容比較豐富，主要有：①砂質土、粘質土、壤土性質的對比 實驗；②研究水的壓力與深度關系的對比實驗；③不同電路的對比實驗；④溶解快慢的對比實驗；⑤研究擺動 快慢的對比實驗；⑥不同的太陽能熱水器吸收太陽能多少的對比實驗；⑦物體從不同高度的斜面上滑下來后滑 行距離不一樣的對比實驗；等等。
    二、組織對比實驗要與兒童智能的發(fā)展相符合
    中年級學生在學習新知識時需要經歷由淺入深，從易到難，由具體的感知到能運用語言描述在大腦形成的 表象，再由具體的表象到抽象和概括的思維活動過程。教師在設計對比實驗時要充分考慮到中年級學生的心理 特征，按照兒童的認知規(guī)律合理安排實驗教學的流程，優(yōu)化教學過程。
    １．合理安排對比實驗的順序。兒童的思維活動是有序的。組織對比實驗要講究各個不同變化條件的逐一 變化順序，這有利于學生進行有序地由易到難、由表及里的思維活動。教材對于對比實驗開展的順序通常都作 了較合理的安排。如《擺的秘密》研究擺的擺動快慢的實驗，先是在擺的重量、擺線的長短都不改變的前提下 ，研究每次擺動的時間是否相同，然后進一步研究當擺線長短相同，擺線下拴著的物體輕重不同時，在相同的 時間內擺動的次數是否相同，最后再突出改變擺線長短的條件讓學生自行進行在不同長短的擺線條件下研究擺 動快慢是否相同的對比實驗。從整個實驗過程來看，沒有第一個實驗所獲得的知識作為基礎，就無法很好地進 行后兩個對比實驗，而后兩個實驗安排的順序也有難易之分。從這個例子可以看出，合理安排實驗中各個環(huán)節(jié) 對于學生的思維發(fā)展有著很大關系。
    ２．化繁為簡，幫助學生尋找變化的規(guī)律。大多數對比實驗中的可變化的條件比較多，如果在教學中對實 驗的條件不加限制，那么，在實驗過程中往往會出現復雜的多種變化的不同現象，這樣，常會影響學生尋找其 中變化的規(guī)律。這種情況下教師要適當控制實驗條件的變化，簡化實驗過程，排除次要因素的干擾，盡可能讓 學生從簡化的實驗產生的現象中發(fā)現某種變化的規(guī)律。以《怎樣加快溶解》一課中研究物體溶解快慢與哪些因 素有關的實驗為例，實驗前先規(guī)定在幾個“同樣”的條件下，如一定量的水，冷熱相同，一定量且顆粒大小相 同的溶解物（高錳酸鉀或食鹽），然后讓學生分組進行有攪拌和沒有攪拌不同條件的實驗，觀察比較實驗過程 所發(fā)生的變化及實驗后的不同結果，這樣學生就比較容易發(fā)現一個小結論：攪拌能加快溶解。接下來仍然先規(guī) 定在一定量的水，一定量且顆粒大小相同的溶解物，在水的冷熱不同的條件下，讓學生繼續(xù)研究溶解快慢有什 么不同，得出又一個小結論：溫度高低會影響溶解的快慢。再接著給學生“一定量冷熱相同的水，在都不攪拌 的條件下，給你兩小堆同樣多的同一種溶解物（如堿塊或冰糖），想辦法使其中一堆的溶解物比另一堆溶解得 更快”的問題，通過學生想辦法自行設計實驗，探究新的問題，通過具體的對比實驗，得出另一個小結論：研 成粉末可以加快溶解。最后歸納綜合上述幾個實驗的小結論，獲得“攪拌、加熱、研成粉末可以加快溶解”的 新知識。通過這個例子我們可以看到，化繁為簡，控制實驗條件的變化，有利于尋找出事物變化的規(guī)律。同時 ，學生在實驗過程中不但知道怎樣做，而且更重要的是知道了為什么要這樣做實驗的道理，這對于培養(yǎng)學生應 用科學的方法自行探究自然事物變化規(guī)律的能力大有好處。
    ３．適當增加實驗的趣味性。自然實驗的內容和形式具有較濃厚的趣味性。對比實驗中由于存在著幾個可 變化的不同條件，可能會產生實驗現象的某些差異，如果在組織對比實驗時把要進行對比這種差異的過程以競 賽的形式表現出來，就更符合學生好勝的心理需求。如《怎樣加快溶解》一課，做完三個小實驗后再給學生一 種新的溶解物，對實驗的條件不加限制，讓學生想辦法使物體盡快溶解，比一比誰最先使物體全部溶解。這種 組織競賽活動的方式，有利于學生綜合運用所學的知識，同時對學生也很有吸引力。
    ４．對比分析需要差異明顯的實驗現象。有差異就有對比。然而中年級學生對于一些對比實驗中所產生的 現象差異不一定能很快發(fā)現。為了幫助學生盡快發(fā)現對比實驗中的某種差異，教師應創(chuàng)設能產生較明顯差異現 象的實驗條件，如溶解物體實驗中的水溫差別要大；《擺的秘密》中的擺線長度相差要大。在這種差異明顯的 條件下進行實驗才有利于學生發(fā)現變化的規(guī)律。差異明顯的實驗現象有助于學生進行對比分析。
    ５．在對比實驗中要注重語言能力的發(fā)展。語言與思維有著密切的關系，語言是思維活動的工具。在對比 實驗中可以要求中年級學生具體地描述出實驗現象的變化過程和實驗中產生不同實驗現象的差異，還可以更進 一步地要求學生能具體敘述出產生實驗現象差異的原因和經過思維所形成的結論。在對比實驗中對學生語言表 達能力的培養(yǎng)，有利于發(fā)展學生的邏輯思維。
    三、注重對比實驗的教學設計與教學形式的選擇
    對比實驗的設計也是以實驗教學過程最優(yōu)化為目的的。因此在對比實驗的教學前必須根據教材的內容、學 生認知水平和教學設備的條件進行具體設計。
    對比實驗一般是探索過程在前（實驗與觀察），探索結果在后（對比、分析、歸納）。在不同的教學內容 和教學設備條件下，可以有不同的教學形式。對比實驗的教學形式主要有以下幾類：
    １．按實驗的操作者不同可分為演示對比實驗、學生分組對比實驗和演示實驗與分組實驗相結合的教學形 式。最后一種教學形式還可以是師生之間分別在不同實驗條件下同時或先后進行各自的實驗，然后再對比師生 各自實驗產生現象中所存在的差異。
    ２．按實驗中對質與量分析的具體要求可分為定性對比實驗和定量對比實驗。定性對比實驗主要是研究實 驗中某種條件變化與產生現象的因果關系；而定量對比實驗主要是通過實驗獲得具體的數值，然后從測得的數 值與實驗條件的關系中尋找變化過程的某種規(guī)律。如《擺的秘密》。
    ３．按組織實驗過程步驟的不同方式可分為異步對比實驗和同步對比實驗。異步對比實驗是讓所有學生實 驗小組先統(tǒng)一進行某種實驗條件的實驗，再統(tǒng)一進行該實驗的某個條件發(fā)生了變化的操作，然后組織對比前后 兩次實驗存在的差異。同步對比實驗則是把學生的所有實驗小組分成兩大組，同時進行不同實驗條件的實驗， 然后組織兩大組互相對比實驗中產生種種現象之間的所有差異。
    ４．按實驗的研究方法又可分為探究性對比實驗、驗證性對比實驗和設計性對比實驗。
    探究性對比實驗是在教師的引導下，先通過組織實驗觀察活動，然后對比分析實驗中產生現象的某些差異 ，幫助學生自行探究產生這些差異的因果關系，形成某種結論，發(fā)現某種規(guī)律。這種實驗的研究方法對于培養(yǎng) 學生科學的正確的學習方法和實驗能力有很大的幫助。
    驗證性對比實驗是在教師的啟發(fā)下，用對比實驗的方法來驗證有關結論、規(guī)律。也可以針對學生所提出的 種種猜想或假設通過對比實驗予以驗證。事實上在自然教學過程中有很大一部分內容是對前人所探索出的結果 予以驗證的，通過摸擬重現前人探索的經歷，驗證某些已有結論，使學生掌握某些探索自然事物的方法。驗證 性對比實驗在中年級自然教材中也有較豐富的內容，如水的壓力變化與深度關系的實驗等。
    設計性對比實驗是根據實驗內容和目的，讓學生自己設計和操作。教師可以提示對某種實驗條件變化加以 限制，也可以對任何實驗條件及變化都不加以限制，讓各個實驗小組分別自行設計和操作，自行探究實驗所產 生不同結果的各自原因，然后再組織各小組進行互相對比，進一步找出產生各自不同差異的原因，得出結論。 設計性對比實驗對于培養(yǎng)和發(fā)展學生的創(chuàng)造性思維和獨立實驗能力有著特殊的作用。教師經常組織這類對比實 驗，對兒童智能的發(fā)展大有裨益。
    總之，要在對比實驗教學過程中取得較好的教學效果，就必須根據教材內容、學生認知水平和實驗教學設 備等，不拘一格地靈活選擇適當的教學形式，善于運用整體教學設計的原理進行對比實驗的教學設計，努力使 教學設計過程與科學探究過程實現互相和諧的統(tǒng)一。

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