淺談對比實驗在小學科學課堂的應用

張強 李晶波

一、對比實驗是探究自然事物變化規律的一種有效的方法

對比實驗是以正確的實驗操作和觀察的方法為基礎，以實驗現象為依據，對實驗過程中通過人為控制所產生的兩個類似現象之間的差異進行對比分析的一種實驗教學過程。改變條件和控制條件對于很多學生來說是一個難點。

在對有差異的同實驗組兩個實驗進行對比分析時，要注重引導學生選擇對實驗條件的不同進行對比，對實驗過程所發生的不同現象進行對比，以及對不同的實驗結果進行對比。要讓學生知道對比什么，怎樣比，對比的結果與實驗過程條件的變化存在著哪些因果關系。

義務教育高年級自然教材中有關對比實驗的內容比較豐富，主要有：1.種子發芽實驗；2.觀察綠豆芽的生長；3.蚯蚓的選擇；4.改變生態瓶；5.光是怎樣傳播的；擺的研究；等等。

二、組織對比實驗要與兒童智能的發展相符合

小學高年級學生在學習新知識時需要經歷由淺入深，從易到難，由具體的感知到能運用語言描述在大腦形成的表象，再由具體的表象到抽象和概括的思維活動過程。

1.合理安排對比實驗的順序。兒童的思維活動是有序的。組織對比實驗要講究各個不同變化條件的逐一變化順序，這有利于學生進行有序地由易到難、由表及里的思維活動。教材對于對比實驗開展的順序通常都作了較合理的安排。如《擺的研究》研究擺的擺動快慢的實驗，先是研究當擺線長短相同，擺線下拴著的物體輕重不同時，在相同的時間內擺動的次數是否相同，最后再突出改變擺線長短的條件讓學生自行進行在不同長短的擺線條件下研究擺動快慢是否相同的對比實驗。從整個實驗過程來看，沒有第一個實驗所獲得的知識作為基礎，就無法很好地進行后兩個對比實驗，而后兩個實驗安排的順序也有難易之分。從這個例子可以看出，合理安排實驗中各個環節對于學生的思維發展有著很大關系。

2.化繁為簡，幫助學生尋找變化的規律。大多數對比實驗中的可變化的條件比較多，如果在教學中對實驗的條件不加限制，那么，在實驗過程中往往會出現復雜的多種變化的不同現象，這樣，常會影響學生尋找其中變化的規律。這種情況下教師要適當控制實驗條件的變化，簡化實驗過程，排除次要因素的干擾，盡可能讓學生從簡化的實驗產生的現象中發現某種變化的規律。以《觀察綠豆芽的生長》一課中研究綠豆芽的生長需要陽光的實驗，用對比實驗的方法觀察，記錄影響植物生長的條件。在這一課中，學生將先對綠豆芽的生長進行觀察，細心的同學會發現，并不是種到土壤里的綠豆芽都長的一樣好，這就意味著學生又將經歷一個提出問題，設計實驗，動手做實驗，觀察記錄，整理分析實驗結果，用實驗數據說明問題的過程。

3.適當增加實驗的趣味性。自然實驗的內容和形式具有較濃厚的趣味性。對比實驗中由于存在著幾個可變化的不同條件，可能會產生實驗現象的某些差異，如果在組織對比實驗時把要進行對比這種差異的過程以競賽的形式表現出來，就更符合學生好勝的心理需求。如《做一個生態瓶》一課，學生通過自己的觀察、思考給生物營造一個“家”，在這個過程中，有的“家”可能適于生物生活，有的可能不行，在對比中體會到，生物與生物之間是相互依存、相互作用和相互制約的。

4.對比分析需要差異明顯的實驗現象。有差異就有對比。然而中年級學生對于一些對比實驗中所產生的現象差異不一定能很快發現。為了幫助學生盡快發現對比實驗中的某種差異，教師應創設能產生較明顯差異現象的實驗條件，如溶解物體實驗中的水溫差別要大；《擺的秘密》中的擺線長度相差要大。在這種差異明顯的條件下進行實驗才有利于學生發現變化的規律。差異明顯的實驗現象有助于學生進行對比分析。

5.在對比實驗中要注重語言能力的發展。語言與思維有著密切的關系，語言是思維活動的工具。在對比實驗中可以要求中年級學生具體地描述出實驗現象的變化過程和實驗中產生不同實驗現象的差異，還可以更進一步地要求學生能具體敘述出產生實驗現象差異的原因和經過思維所形成的結論。在對比實驗中對學生語言表達能力的培養，有利于發展學生的邏輯思維。

三、注重對比實驗的教學設計與教學形式的選擇

對比實驗的設計也是以實驗教學過程最優化為目的的。因此在對比實驗的教學前必須根據教材的內容、學生認知水平和教學設備的條件進行具體設計。

對比實驗一般是探索過程在前（實驗與觀察），探索結果在后（對比、分析、歸納）。在不同的教學內容和教學設備條件下，可以有不同的教學形式。對比實驗的教學形式主要有以下幾類：

1.按實驗的操作者不同可分為演示對比實驗、學生分組對比實驗和演示實驗與分組實驗相結合的教學形式。最后一種教學形式還可以是師生之間分別在不同實驗條件下同時或先后進行各自的實驗，然后再對比師生各自實驗產生現象中所存在的差異。

2.按實驗中對質與量分析的具體要求可分為定性對比實驗和定量對比實驗。定性對比實驗主要是研究實驗中某種條件變化與產生現象的因果關系；而定量對比實驗主要是通過實驗獲得具體的數值，然后從測得的數值與實驗條件的關系中尋找變化過程的某種規律。如《擺的研究》。

3.按組織實驗過程步驟的不同方式可分為異步對比實驗和同步對比實驗。異步對比實驗是讓所有學生實驗小組先統一進行某種實驗條件的實驗，再統一進行該實驗的某個條件發生了變化的操作，然后組織對比前后兩次實驗存在的差異。同步對比實驗則是把學生的所有實驗小組分成兩大組，同時進行不同實驗條件的實驗，然后組織兩大組互相對比實驗中產生種種現象之間的所有差異。

4.按實驗的研究方法又可分為探究性對比實驗、驗證性對比實驗和設計性對比實驗。

探究性對比實驗是在教師的引導下，先通過組織實驗觀察活動，然后對比分析實驗中產生現象的某些差異，幫助學生自行探究產生這些差異的因果關系，形成某種結論，發現某種規律。這種實驗的研究方法對于培養學生科學的正確的學習方法和實驗能力有很大的幫助。

驗證性對比實驗是在教師的啟發下，用對比實驗的方法來驗證有關結論、規律。也可以針對學生所提出的種種猜想或假設通過對比實驗予以驗證。驗證性對比實驗在中年級自然教材中也有較豐富的內容，如水的壓力變化與深度關系的實驗等。

設計性對比實驗是根據實驗內容和目的，讓學生自己設計和操作，這對于培養和發展學生的創造性思維和獨立實驗能力有著特殊的作用。教師經常組織這類對比實驗，對兒童智能的發展大有裨益。

總之，要在對比實驗教學過程中取得較好的教學效果，就必須根據教材內容、學生認知水平和實驗教學設備等，不拘一格地靈活選擇適當的教學方法、形式，學生快樂參與，努力使教學設計過程與科學探究過程實現互相和諧的統一。