初中科学探究实验基本理论的思考

初中科学探究实验基本理论的思考实验，是在人为控制条件下，研究对象的一种科学方法；是依据假设，在人为控制条件下，对实验变量（以下称自变量）的变化和结果进行捕获解释的科学方法。以下是本人在科学教学实践中对一些实验要素及原则的思考。

一、假设与与假设验证原则

实验的第一个要素是“假设”；第一项原则是“假设验证原则”。

通常，科学探究起源于假设。假设亦称假说，指用来说明某种现象但未经证实的论题。假设一般分为三个步骤，即：提出假设；作出预期（或推断）；验证假设。如果假设得到证实，预期得以实现，则假设或假说就可以转化为科学理论，故假说是科学发展的基本形式。假设是科学发展的第一个要素。同理，假设验证是科学实验的必要环节和应遵循的程序准则，故假设验证是科学实验的第一项原则。

二、变量与单一变量原则

实验的第二个要素是“变量”，第二项原则是“单一变量原则”。

变量，亦称因子，指实验操纵控制的特定因素或条件。按性质不同，通常有以下两类四种变量，即：1、自变量与因变量。自变量指实验中由实验者所操纵、给定的因素或条件；因变量指实验中由于自变量而引起的变化和结果，二者有因果关系。实验的目的在于捕获解释这种前因后果。2、无关变量与额外变量。无关变量，

亦称控制变量，指实验中除自变量以外的能影响实验变化和结果的因素或条件；额外变量，亦称干扰变量，指实验中由于无关变量所引起的变化和结果。显然，额外变量会对因变量起干扰作用。

单一变量原则，是处理科学探究实验中复杂变量关系的准则之一。它有两层意思：一是确保“单一变量”的实验观测；二是确保“单一变量”的操作规范。在初中科学探究实验中几乎都涉及这一原则。

三、控制与平衡控制原则

实验的第三个要素是“控制”；第三项原则是“平衡控制原则”。

控制，是处理实验中变量关系的又一准则，指实验要严格地操纵自变量，以获取因变量；与此同时，还要严格地均衡无关变量，以消除额外变量。一句话，通过实验控制，尽量消除实验误差，以取得较为精确的实验结果。

如果说“单一变量原则”主要是对无关变量和额外变量的控制而言，而这里的“平衡控制原则”，则主要是对无关变量与额外变量的控制而言。意思是说，实验中的无关变量的因素条件很难避免，只有设法平衡和抵消它们的影响。常用的方法有：单组实验法、等组实验法、轮组实验法。

四、对照与实验对照原则

实验的第四个要素是”对照”，第四项原则是“实验对照原则”。

对照是实验控制的有效手段之一，目的在于消除无关变量对实

验结果的影响。实验对照原则是设计和实施实验的准则之一。通过设置实验对照对比，既可排除无关变量的影响，又可增加实验结果的可信度和说服力。

通常，一个实验总分为实验组和对照组。至于哪一个作为实验组，哪一个作为对照组，一般是随机决定的。这样，从理论上说，由于实验组与对照组的无关变量的影响是相等的、被平衡了的，故实验组与对照组两者之差异，则可以认定为是来自自变量的效果，这样的实验结果是可信的。实验对照可分为以下四种形式，即：1、空白对照；2、自身对照；3、条件对照；4、相互对照。

五、捕获解释和真实客观原则

实验的第五个要素是“捕获”和“解释”，第五项原则是“客观真实原则”。

观察、实验的实质即在于捕获事实和解释事实。捕获，即捕捉、记录实验中的事实、现象和数据，用术语说，即捕捉记录由自变量带来的因变量。解释，即论证、说明实验中的事实、现象、数据，用术语说，即论证、说明实验中的自变量与因变量的因果关系，从而得出结论进行讨论。

真实客观原则是科学实验所必须遵循的基本准则，即实验中的捕获、解释一定要实事求是，一切从实际出发，使获取的材料（事实、现象、数据）尽可能地反映客观事物的本来面目，不能主观臆造，不能凭空胡诌，不能片面武断。所谓事实，有两类性质：一类

是“客观事实”，一类是“经验事实”。实验即在于捕获真实客观的能反映客观事物本来面目的经验事实，并加以合理的解释。

六、实验与观察的联系与区别

实验离不开观察。观察是在自然条件下研究对象的方法，或者说观察是在自然条件下对研究对象的事实现象进行捕获、解释的方法。实验是在控制条件下研究对象的方法，通常包括观察。观察与实验在结构要素和方法要素等方面既有联系，有共同之处，又有区别和差异。其共同点为：都是有主体有目的有计划的能动活动；都要使用感官、仪器、设备等中介手段；都是研究对象的事实现象；都在于对研究对象进行捕获和解释。其不同点为：1、观察以不变革对象为特征，处于自然常态条件下；而实验以变革对象为特征，处于控制操纵条件下。2、观察的方法控制变量比较直观、简单，观测比较被动；而实验是使用假设、变量、控制、对照等中介手段，能使对象纯化、强化，增进了可观测性和可重复性等。

以上实验的五个要素、五项原则是相互联系、整合为一体的。它们是进行实验设计、制定实验方案的理论依据。实验基本理论的探讨，为改进实验教学，推行素质教育，特别是为发展学生的探索能力、动手能力、创造意识、创新能力、科学态度和科学精神，提高实验教学质量，提供了理论依据和实验指南。

（作者单位：浙江仙居县广严初中）