浅谈对比实验在小学科学课堂的应用

张强 李晶波

一、对比实验是探究自然事物变化规律的一种有效的方法

对比实验是以正确的实验操作和观察的方法为基础，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。改变条件和控制条件对于很多学生来说是一个难点。

在对有差异的同实验组两个实验进行对比分析时，要注重引导学生选择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条件的变化存在着哪些因果关系。

义务教育高年级自然教材中有关对比实验的内容比较丰富，主要有：1.种子发芽实验；2.觀察绿豆芽的生长；3.蚯蚓的选择；4.改变生态瓶；5.光是怎样传播的；摆的研究；等等。

二、组织对比实验要与儿童智能的发展相符合

小学高年级学生在学习新知识时需要经历由浅入深，从易到难，由具体的感知到能运用语言描述在大脑形成的表象，再由具体的表象到抽象和概括的思维活动过程。

1.合理安排对比实验的顺序。儿童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。教材对于对比实验开展的顺序通常都作了较合理的安排。如《摆的研究》研究摆的摆动快慢的实验，先是研究当摆线长短相同，摆线下拴着的物体轻重不同时，在相同的时间内摆动的次数是否相同，最后再突出改变摆线长短的条件让学生自行进行在不同长短的摆线条件下研究摆动快慢是否相同的对比实验。从整个实验过程来看，没有第一个实验所获得的知识作为基础，就无法很好地进行后两个对比实验，而后两个实验安排的顺序也有难易之分。从这个例子可以看出，合理安排实验中各个环节对于学生的思维发展有着很大关系。

2.化繁为简，帮助学生寻找变化的规律。大多数对比实验中的可变化的条件比较多，如果在教学中对实验的条件不加限制，那么，在实验过程中往往会出现复杂的多种变化的不同现象，这样，常会影响学生寻找其中变化的规律。这种情况下教师要适当控制实验条件的变化，简化实验过程，排除次要因素的干扰，尽可能让学生从简化的实验产生的现象中发现某种变化的规律。以《观察绿豆芽的生长》一课中研究绿豆芽的生长需要阳光的实验，用对比实验的方法观察，记录影响植物生长的条件。在这一课中，学生将先对绿豆芽的生长进行观察，细心的同学会发现，并不是种到土壤里的绿豆芽都长的一样好，这就意味着学生又将经历一个提出问题，设计实验，动手做实验，观察记录，整理分析实验结果，用实验数据说明问题的过程。

3.适当增加实验的趣味性。自然实验的内容和形式具有较浓厚的趣味性。对比实验中由于存在着几个可变化的不同条件，可能会产生实验现象的某些差异，如果在组织对比实验时把要进行对比这种差异的过程以竞赛的形式表现出来，就更符合学生好胜的心理需求。如《做一个生态瓶》一课，学生通过自己的观察、思考给生物营造一个“家”，在这个过程中，有的“家”可能适于生物生活，有的可能不行，在对比中体会到，生物与生物之间是相互依存、相互作用和相互制约的。

4.对比分析需要差异明显的实验现象。有差异就有对比。然而中年级学生对于一些对比实验中所产生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，如溶解物体实验中的水温差别要大；《摆的秘密》中的摆线长度相差要大。在这种差异明显的条件下进行实验才有利于学生发现变化的规律。差异明显的实验现象有助于学生进行对比分析。

5.在对比实验中要注重语言能力的发展。语言与思维有着密切的关系，语言是思维活动的工具。在对比实验中可以要求中年级学生具体地描述出实验现象的变化过程和实验中产生不同实验现象的差异，还可以更进一步地要求学生能具体叙述出产生实验现象差异的原因和经过思维所形成的结论。在对比实验中对学生语言表达能力的培养，有利于发展学生的逻辑思维。

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《摆的研究》。

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。验证性对比实验在中年级自然教材中也有较丰富的内容，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，这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。

总之，要在对比实验教学过程中取得较好的教学效果，就必须根据教材内容、学生认知水平和实验教学设备等，不拘一格地灵活选择适当的教学方法、形式，学生快乐参与，努力使教学设计过程与科学探究过程实现互相和谐的统一。