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:<水流产生力量吗>一课的实验材料应用。)
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。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。经过这样一个由扶到放的过程,学生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、注重对比实验的教学设计与教学形式的选择
对比实验的设计也是以实验教学过程最优化为目的的。因此在对比实验的教学前必须根据教材的内容、学生认知水平和教学设备的条件进行具体设计。
对比实验一般是探索过程在前(实验与观察),探索结果在后(对比、分析、归纳)。在不同的教学内容和教学设备条件下,可以有不同的教学形式。对比实验的教学形式主要有以下几类:
1.按实验的操作者不同可分为演示对比实验、学生分组对比实验和演示实验与分组实验相结合的教学形式。最后一种教学形式还可以是师生之间分别在不同实验条件下同时或先后进行各自的实验,然后再对比师生各自实验产生现象中所存在的差异。
2.按实验中对质与量分析的具体要求可分为定性对比实验和定量对比实验。定性对比实验主要是研究实验中某种条件变化与产生现象的因果关系;而定量对比实验主要是通过实验获得具体的数值,然后从测得的数值与实验条件的关系中寻找变化过程的某种规律。如《摆的秘密》。
3.按组织实验过程步骤的不同方式可分为异步对比实验和同步对比实验。异步对比实验是让所有学生实验小组先统一进行某种实验条件的实验,再统一进行该实验的某个条件发生了变化的操作,然后组织对比前后两次实验存在的差异。同步对比实验则是把学生的所有实验小组分成两大组,同时进行不同实验条件的实验,然后组织两大组互相对比实验中产生种种现象之间的所有差异。
4.按实验的研究方法又可分为探究性对比实验、验证性对比实验和设计性对比实验。
探究性对比实验是在教师的引导下,先通过组织实验观察活动,然后对比分析实验中产生现象的某些差异,帮助学生自行探究产生这些差异的因果关系,形成某种结论,发现某种规律。这种实验的研究方法对于培养学生科学的正确的学习方法和实验能力有很大的帮助。
验证性对比实验是在教师的启发下,用对比实验的方法来验证有关结论、规律。也可以针对学生所提出的种种猜想或假设通过对比实验予以验证。事实上在自然教学过程中有很大一部分内容是对前人所探索出的结果予以验证的,通过摸拟重现前人探索的经历,验证某些已有结论,使学生掌握某些探索自然事物的方法。如水的压力变化与深度关系的实验等。
设计性对比实验是根据实验内容和目的,让学生自己设计和操作。教师可以提示对某种实验条件变化加以限制,也可以对任何实验条件及变化都不加以限制,让各个实验小组分别自行设计和操作,自行探究实验所产生不同结果的各自原因,然后再组织各小组进行互相对比,进一步找出产生各自不同差异的原因,得出结论。设计性对比实验对于培养和发展学生的创造性思维和独立实验能力有着特殊的作用。教师经常组织这类对比实验,对儿童智能的发展大有裨益。