将“对比”进行到底

江苏张家港市锦丰中心小学 施建平

对比实验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，它是以正确的实验操作和观察方法为基础，以实验现象为依据，对实验过程中通过人为控制所产生的两个类似现象之间的差异进行对比分析的一种实验教学过程。教师组织学生做好对比实验，既能培养学生实验和观察的技能，又能从小培养学生严谨的科学态度和思维能力，学生还可在实验过程中发现自然事物变化的某种规律，获取新的知识。

一、以意识之严谨导对比实验之航向

对比实验旨在进行单因素比较，看某种因素改变是不是会产生不同结果。实验中必须设法控制其他可能有影响的因素，使这些因素完全相同，也就是说要设法控制好变量。但小学生认识事物的特点决定了他们不可能一下子控制好所有的变量。如果教师把所有需要控制的变量全都事先告诉学生，表面上看学生是走了捷径，但这种少走弯路的代价是学生学习的自主受到抑制，主体性不能发挥，更重要的是没有让学生真正学会实验方法。所以，教师要注重培养学生控制变量的意识。

例如，在“沉浮与什么因素有关”的教学中，教师就可以通过“设置矛盾”“尝试设计方案”“交流修改方案”等步骤来引导学生设计对比实验，培养其控制变量的意识。

设置矛盾。教师出示上节课实验中学生观察过地在水中沉浮的物体：蜡烛、回形针、带盖的空瓶、泡沫、石块、橡皮等，这些物体大小不一、轻重各异。学生分别根据轻重和大小关系对这些物体进行排列，但是很难从中找出物体轻重、大小与沉浮的关系。由此产生疑问：难道物体的沉浮与物体的轻重和体积没有关系吗？可生活经验似乎又告诉他们是有某种联系的，矛盾由此产生。

尝试设计方案。根据出现的矛盾，教师进行适时的引导：我们可以预测出物体的沉浮和哪些因素有关？在预测出“体积”和“质量”两个因素后，继而引导：我们如何根据对比实验的原则来设计这组对比试验？如何通过对比来探究“体积”和“质量”对物体沉浮的影响？这样，学生利用小组形式进行讨论，在对比实验的原则下尝试设计实验方案。

交流修改方案。这一环节重在讨论如何对变量和不变量的控制。学生知道在对比实验中要对可能影响实验结果的因素进行有效的控制，但到了具体实验操作时对于如何准确控制变量又成了一个难题。因此要引导学生交流设计的实验方案，利用集体的智慧，把实验方案考虑周密，把实验器材等因素都考虑在内。周密的实验方案设计过程，强化了学生控制变量的意识，学生在实验过程中的操作自然也就规范了，得出的实验结论的可信度也就高了。

设计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，在这个过程中，学生严谨的科学意识得以树立和培养。教师经常组织这类活动，对学生智力的发展以及科学素养的提升大有裨益。

二、以材料之精备扬对比试验之风帆

实验离不开材料，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。对比实验成功与否，实验材料的设计和准备是关键，它不仅关系到实验的操作和现象的发生，还关系到学生的对比分析，发现实验现象中所包含的事物变化的某种规律。因此，在准备对比实验材料时，教师要比准备其他实验材料时更精心。

例如，在“探索土地被侵蚀的因素”的教学中，通过对比实验探究 “雨量的大小”“有无植被覆盖”“坡度的大小”三个因素对土地被侵蚀的影响。三组实验中的每组实验，都把其中的两个因素作为不变量，一个因素作为变量，从而探究这个因素对土地被侵蚀的影响。在这三个因素中，“有无植被覆盖”“坡度的大小”控制较为容易，但“雨量的大小”作为不变量时却比较难控制。原先利用瓶盖上钻孔的塑料瓶作为降雨器，因学生每次挤压的力度不一样，造成了每次“雨水”的流量不一样，这样就违反了对比试验中“不变量因素保持不变”的重要原则。后来通过尝试，选择了“气压式喷水壶”，这种水壶的优点在于经过充气后，喷出的水流非常均匀，细细的水柱与“雨”非常相似，使每次或每组实验中这个因素都能保持一致。更重要的是，在“雨量大小”作为变量时，可以通过喷嘴的调节选择两种喷水模式，一种是细细的，一种是几股较粗的水柱，模拟“小雨”和“大雨”。喷水壶的使用，使得对比实验得以顺利进行，效果非常明显。

对比的前提要有差异，但学生对于一些对比实验中所产生的微小的现象差异不一定能很快发现。为了帮助学生尽快发现对比实验中的某种差异，教师应创设能产生较明显差异现象的实验条件，差异明显的实验现象有助于学生进行对比分析。

三、以顺序之渐进护对比实验之远航

学生的思维活动是有序的。组织对比实验要讲究各个不同变化条件的逐一变化顺序，这有利于学生进行有序地由易到难、由表及里的思维活动。

例如，在“摆的研究”的教学中，教材做了改动，以前是把“摆幅”“摆长”“摆锤”三个因素放在一起进行探究的，这样在控制“摆幅”这个变量的时候具有一定的困难，学生需要借助量角器进行实验。而现在的教材将该部分内容编排在前一课 “机械摆钟”中的“观察我们的摆”的实验中，学生在研究单摆的等时性的实验中，通过数据分析，在得出单摆的等时性的结论的同时，得出了“摆幅不影响摆的快慢”的结论。因此，后面在进行摆的研究时，就只要探究“摆线长度”和“摆锤重量”对摆的快慢的影响。在这两组实验中，我们可以先研究当摆线长短相同，摆锤轻重不同时，在相同的时间内摆动的次数是否相同；再在摆锤重量相同，摆线不同的条件下研究摆动快慢是否相同的对比实验。前后两节课三个实验，第一个实验是基础，不但引导学生掌握了摆的实验的操作方法，而且通过实验剔除了“摆幅”因素，使得后面的对比实验更加简洁。后面的两个实验，安排的顺序也有难易之分，在排除了摆锤重量对摆的快慢的影响后，学生通过改变摆绳的长短的对比实验，掌握了摆绳长短（后来又修正成“摆长”）影响摆的快慢的规律。这样的实验安排，使得学生的思维随着对比实验的进程，由表及里，由浅入深，逐渐到达本质。所以说，合理安排实验中各个环节对于学生的思维发展有着很大影响。

四、以分析之完善达对比实验之彼岸

对比实验由两部分组成，前部分主要是组织学生进行实验的操作和对实验现象进行细致的观察，后一部分是学生运用对比分析的方法逐渐深入地发现实验现象的差异以及这种差异中所包含的事物变化的某种规律，从而学到新的知识。

在对有差异的两个实验进行对比分析时，教师要注重引导学生对实验条件的不同进行对比，对实验过程所发生的不同现象进行对比，以及对不同的实验结果进行对比。要让学生知道对比什么，怎样比，对比的结果与实验过程中条件的变化存在着哪些因果关系。

实验观察法。一些对比实验结果非常直观，只要学生注意观察就可得出结论，如“种子发芽实验”，不同的条件使得种子发芽的状态不同，有充足水分和阳光的豆苗长得又高又绿，有充足水分但不见阳光的豆苗长得较高但颜色嫩黄，见阳光但水分不足的豆苗颜色绿色但长得矮小，既不见阳光又没有水分的种子没有发芽……通过对这些豆苗的观察，对照实验中的对比条件，学生很快得出了实验结论——种子的发芽需要充足的阳光和水。

数据对比法。在对比实验中采集的数据，是进行实验分析、得出实验结论的重要依据，利用表格式分析法，进行纵向和横向分析，可以产生非常明显的对比效果。例如，在“做一个钟摆”的教学中，可以通过对比试验采集到以下数据：

15秒内摆动的次数

以上表格中的数据，纵向分析，可以再次证明“单摆的等时性”，横向分析，可以得出“改变后的摆长，比原来的摆长长，摆动变慢；改变后的摆长，比原来的摆长短，摆动变快”的实验结论。

折线图分析法。例如，在“怎样得到更多的光和热”的教学中，在对不同颜色的纸袋内的温度进行数据采集后，要求学生根据这些数据制作成折线图，再分析这些不同颜色的纸袋在随着时间推移的过程中温度的上升情况，绘制的折线图非常形象地反映了这种变化趋势，使得实验结果对比非常清晰。

科学实验教学以全面培养学生的科学素养为宗旨，科学方法的学习是科学素养养成的重要途径。在实验教学中，教师要指导学生更好地掌握对比性实验的方法，使得实验的周密性、精确性、成功率都得到提高。在这过程中有效地培养学生的观察、比较、分析问题、解决问题的能力，从而为其今后的科学学习打下良好的基础。♪