小学科学教材中不同类型的实验

小学科学是一门以实验为主的学科，据不完全统计，八册教材中共设置了三百多个的实验活动。通过这些实验活动的成功实施，可以提高学生的科学素养，进而帮助学生了解科学、认识世界。鉴于实验在小学科学中有着举足轻重的地位，因此非常有必要对不同类型的科学实验作一梳理，以帮助小学科学教师开展好实验教学。

科学实验根据不同的划分标准，有以下几种类型：

1　实验的精确性和实验环境

1.1　实验室实验

所谓实验室实验，是指在实验室内，通过各种实验仪器和设备，人为地控制或改变实验对象的状态和条件，来考察和研究实验对象的一种有目的、有计划的实践活动。

如科学五(上)“植物的根具有向水性”实验，就可归类为实验室实验。

具体的实验方法是，在实验室里放置一个透明的塑料盘子，再铺上几层吸水纸，然后把五粒刚发芽的绿豆成一条直线放在吸水纸上，并保持吸水纸一端湿润。三至五天后，学生就可以清楚地观察到绿豆的根都伸向有水的一端。

1.2　自然态实验

所谓自然态实验，是指在研究对象处于自然环境中和自然状态下对其加以考察的一种实践活动。

如科学三(下)“种植黄豆”这一实验。为了让学生清楚地观察到黄豆发芽、生长、开花、结果、成熟的全过程，就需要指导学生在学校的种植园里，亲自栽种和观察黄豆，此实验就可归类为自然态实验。

2　实验的直接目的

2.1　探索性实验

所谓探索性实验，是指探索研究对象的未知属性、特征以及与其他因素关系的实验方法。

在小学科学中，纯粹的探索性实验较少，主要原因是这类实验有着一定的难度，小学生往往不具备这方面的探究能力。小学科学中出现的所谓探索性实验，从严格意义上讲，只不过实验结果对学生来说是通过自主探究而获得的。如“探索磁铁的性质”实验，学生通过对教师提供的磁铁和器材进行研究，进而发现磁铁的相关性质，就可以划归为探索性实验。又如“种植黄豆”实验，也可以归为探索性实验，因为在观察黄豆的生长过程中，学生会发现很多未曾知道的东西，如刚出土的子叶会变成绿色；豆苗一般出现十三片叶子后就会开花；豆苗茎上的叶是对称的；黄豆成熟后，如果把黄豆拔起来，会发现根部有细小的瘤，即根瘤菌。

2.2　验证性实验

所谓验证性实验，是指对研究对象有一定了解，并形成了一定认识或提出了某种假说，为验证这种认识或假说是否正确而进行的实验。验证性实验大多是在理论分析之后为寻求实验验证时才使用。如科学五(上)“光是怎样传播的”一课中，为验证“光是沿直线传播”这一观点，可以用手电筒照射有着大小、位置相同的小孔的四张卡纸。第一次照射时，让四张卡纸排成一条直线；第二次照射时，让四张卡纸的排列不成一条直线。结果会发现，第一次实验中手电筒的光线能通过，第二次实验中手电筒的光线不能通过，从而验证光是沿直线传播这一观点。像验证“光是沿直线传播”这样一类的实验，就可划归为验证性实验。

3　实验中质和量

3.1　定性实验

所谓定性实验，是指判断研究对象具有哪些性质，并判定某种物质的成分、结构或者鉴别某种因素是否存在，以及某些因素之间是否具有某种关系的一种实验方法。定性实验是一种最基本的实验方法。一般来说，定性实验要解决的是“有或无”、“是与否”的问题。如，为证明土壤中有没有空气，实验者把土壤放入盛有水的烧杯中，结果发现有气泡冒出来，实验证明土壤中有空气；又如为了探索流水对岩石的作用，实验者把几块表面粗糙、有棱角的岩石放入盛有水的矿泉水瓶中剧烈晃动，结果发现岩石的表面变光滑，棱角被磨去，从而证明流水的作用和岩石被磨蚀之间存在某种关系。像上面这两个实验都可归为定性实验。

3.2　定量实验

所谓定量实验，是指为了对研究对象的性质、组成及影响因素有更深入的认识，而对它们之间的数量关系所进行的探究，这种揭示各因素之间数量关系的实验称为定量实验。在定量实验中，测量是其重要的手段和方法。如科学五(上)“光与热”一课中，为探究“光的强弱与温度之间关系”，需用温度计分别测量一面镜子、两面镜子、三面镜子和四面镜子所反射的光斑的温度，再把光斑的强弱和相应的温度制成柱状图，就可以得出“光的强弱与温度之间存在什么关系。”这个实验就可以归为定量实验。

4　实验在科学认识中的作用

4.1　析因实验

所谓析因实验是为了寻找、探索影响某事物的发生和变化过程的主要原因而安排的一种实验。这种实验的特点是：“实验的结果是已知的，而影响实验结果的因素是未知的。”如科学五(上)“坚硬的岩石会改变模样吗”一课中，为“探索岩石变化的原因”实验就可归为析因实验。实验的目的是为探索“看起来十分坚硬的岩石，是什么力量使它们发生了变化?”这一问题。实验的方法是将烧热的岩石立即放入冷水中，反复几次后，发现岩石会破碎；将几块岩石放入装有水的矿泉水瓶内剧烈晃动后，发现岩石的表面变圆变光滑了；往纸杯内倒入石膏糊，撒入几粒豌豆，再倒入一些石膏糊，然后把结成块的石膏糊放入盛水的盘子中，几天后观察到豌豆因发芽把石膏胀裂了。由这三个实验的结论，就可解释岩石为什么会出现裂缝的原因。

4.2　对照实验

所谓对照实验也叫对比实验，它是通过对照或比较来研究和揭示研究对象某种属性或某种原因的一种实验方法。对照实验的具体操作方法是，先把实验对象分成两个或两个以上的相似组群，其中一个是实验组，另一个是对照组，作为比较的对象，然后，通过一定的实验步骤，在对照中判定实验组具有某种性质或受某种因素的影响。如科学五(上) “种子发芽实验(一)”一课中，为研究“绿豆种子发芽必须要有水吗?”这一问题，就可以通过设计一个对照实验来进行研究。实验中，要改变的条件是水，即让一组绿豆得到水，保持湿润，称为实验组；让另一组绿豆得不到水，保持干燥，称为对照组；不改变的条件是土壤、温度、空气、光照、绿豆等。几天后会发现，实验组绿豆发芽，对照组绿豆不发芽，从而得出绿豆发芽必须要有水。

4.3　模拟实验

在科学实验中遇到因受客观条件限制而无法对某些自然现象进行直接试验时，人们便寻求间接试验的方法，如设计出与该自然现象或过程(称作原型)相似的模型，然后通过模型来间接地研究原型的规律性，这种实验方法称之为模拟实验。如科学五(上)“坚硬的岩石会改变模样吗”一课中，为研究“冷和热、流水、植物”对岩石的风化作用，进行了三个模拟实验。第一个模拟实验是，用酒精灯给岩石加热，来模拟太阳对岩石的暴晒，把加热的岩石放入冷水中，来模拟岩石在夜间受冷。第二个模拟实验是，用剧烈晃动装有岩石和水的矿泉水瓶，来模拟自然界中流水对岩石的冲刷作用。第三个实验是，在石膏糊中放入豌豆，来模拟植物的根对岩石的作用。

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