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摘 要：设计实验是一个思维活动过程，要在学生明确要研究的问题，并对问题进行猜想的基础上，再引导学生设计实验。而对比实验是小学科学阶段较难且应用多处的一种实验方法。如何提高学生设计对比实验的有效性，并通过设计、操作实验达到发展、完善其思维，让学生在做中学，在学中做，是我们值得关注的问题，也是小学科学教学的重点和难点。
关键词：对比实验;设计;有效性
科学课程标准要求学生能根据假想答案，制定简单的科学探究活动计划，如能提出进行探究活动的大致思路，能对自己或小组提出的探究问题作出书面计划。能做控制变量的简单探究性实验，会设计简单的实验报告，绘制简单图表。
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或两个以上类似现象之间的差异进行对比分析的一种实验教学过程，是探究自然事物变化规律的一种有效的方法。实施这种方法时，总要将进行研究的对象分成两个相似的组，一个为对照组，另一个是实验组，然后通过实验（也就是在对照中）判定实验组具有某种性质或受某种影响。教科版小学科学教材对培养学生对比实验的能力非常关注，早在三年级就已经开始渗透对比实验的思想，如“哪种材料硬”、“比较韧性”、“谁流的更快一些”等科学实验活动，都要求学生了解公平实验“一个条件可变其他条件都要求相同”的基本原则。“水在什么情况下蒸发得更快些”？已将公平性实验从简单的探究逐步引向较复杂的实验。
再往后，出现了相对独立的比较典型的对比实验，如《溶解的快与慢》提出搅拌、温度等因素对溶解快慢的影响，《怎样得到更多的光和热》提出的物体颜色、阳光摄入角度等因素对获取光和热的影响，《摆的研究》提出的摆锤重量、摆绳长度、摆动幅度等因素对自由摆动速度的影响，《电磁铁的磁力》提出的线圈圈数、电池节数以及铁芯长短粗细等因素对电磁铁磁力的影响，等等。
在设计对比实验的过程中，由于学生思维的片面性和局限性，大部分学生难以把握好设计实验的要点所在，从而导致实验操作的错误，引发实验的失败，错误的实验结果，不利于科学教学目标的落实。如何提高对比实验设计的有效性，我进行了以下几方面的思考与探究：
1 要让学生学会设计实验，首先要让学生明确一些实验的基本方法
小学科学对比实验多是进行单因素比较，着重分析自变量与因变量之间的因果关系。要使因变量的变化完全是因为这个单一的自变量的变化引起的，设计时要让学生明确，只改变其中一个条件，其他条件都要相同。三年级《谁流的更快一些》是学生第一次接触对比实验，为引导学生明确如何对比，我用两个人进行跑步比赛来启发学生：两个人要同时跑、跑的距离要一样，才能分出谁跑得快;同样地，谁流的更快，就必须同样多的液体、同时滴加，只是液体不同。有了这个基础，就可以让学生自己设计其他液体流动快慢的对比实验。
以《生物与环境》单元里的“种子发芽实验”为例。尽管在探究前，老师已经提醒学生注意控制对比实验的变量问题，学生撰写了研究计划，但在实际操作中却常常不知不觉地偏离了计划，变量增加了也没有留意到。比如，有的小组计划以光照情况作为变量，别的条件相同。但实施中却把对照组的种子放到阳台上，忽略风吹雨淋等因素对种子发芽的影响，这就增加了变量。针对这种现象，在制定对比实验计划时，对实验中的各种因素之间的关系可以用画图的方式表示出来，列出探究提纲，将较复杂的公平实验梳理成明晰的操作步骤。在学生开始实施计划时，我们提供了“对比实验”助学卡，让学生在课外延伸的探究活动中，及时对照助学卡的提示进行自我监控，保证计划与实施中的一致性。
“对比实验”助学卡
1.我研究的是种子发芽和__________的关系对比实验;除了这个因素___________都必须保持相同。
A.阳光 B.空气 C.水 D.温度 E.土壤
2.在实验中，我是否做到只有一个变量？
由于这个探究活动耗时较长，需要在课后延伸，教师难以进行监控指导，因此，在学生完成探究计划后，让学生把助学卡带回家，每日对照检查，反复明确计划中的变量，评价自己的探究是否与计划一致。通过不断评价反馈、调节和修正，保证整个实验过程只有一个变量，其他条件都相同，不但加强学生对“对比实验”的深刻认识，保证了实验的准确性，而且强化了“细致”、“认真”、“严谨”与“实事求是”的科学态度，从“否定之否定”的学习过程中达成认知机能目标。
2 化繁为简，帮助学生寻找变化规律
许多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，在实验过程中往往会出现复杂的多种变化，就会影响学生寻找其中的变化规律。因此，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现象中发现某种变化的规律。如在研究物体溶解快慢与哪些因素有关时，实验前先规定几样“同样”的条件：一定量的水、冷热程度相同、定量且颗粒大小相同的溶解物（高锰酸钾或食盐），然后让学生分组进行有搅拌和没有搅拌的实验，观察比较实验过程所发生的变化。这样，学生就比较容易发现并归纳一个结论：搅拌能加快溶解。接下来仍然规定在一定量的水、一定量且颗粒大小相同的溶解物、水的冷热不同的条件下，让学生继续研究溶解快慢有什么不同，使学生认识到水的温度高低会影响溶解的快慢。再接着设定一定量的冷热相同的水、都不搅拌的条件，给学生两小堆同样多的同一种溶解物（如碱块或冰糖），让他们想办法使其中一堆比另一堆溶解地更快。学生想办法自行设计实验，通过对比实验，得出另一个结论：研成粉末可以加快溶解。这样，先扶后放，教师给学生搭建了实验设计思维的“脚手架”，学生在实验过程中不但知道怎么做，而且更重要的是知道了为什么要这样做实验的道理。这对于培养学生应用科学方法，自行探究自然事物变化规律的能力是大有好处的。 3 与材料互动，形成设计实验的思维基础
材料是一种无声的语言，教师提供有结构的材料，能启发学生的设计思维，有时甚至让学生先与材料充分互动，试一试教师提供的材料有什么特性，动手与动脑的相互结合，形成设计实验的思维基础。如《摆的研究》一课，为了让学生自己提出“白的快慢与哪些因素有关”的科学问题并展开实验研究，我为每组准备了一个支架、一个不同材料制成的同体积的摆锤和一根不同长度的线。学生先观察这些材料，然后做一个摆，并让这个摆自由摆动15秒时间。学生通过对比观察发现：每个摆的摆动快慢是不一致;组成每个摆的摆线长短和摆锤轻重是不一样的;各组拉开摆线时的摆幅是不一样的，于是就提出了“为什么有的摆摆动快，有的摆摆动慢”？“摆动快慢与什么有关呢？”等问题，做出了“摆的快慢可能与摆绳长度、摆的快慢可能与摆锤重量有关、摆的快慢可能与摆幅大小有关”的猜测，积极地设计实验进行研究。通过多次对比观察，得出了“摆的快慢与摆绳长短有关，与摆锤的重量和摆幅的大小没有关系”的结论。
4 合理安排对比实验的顺序
组织对比实验要考虑各个不同变化条件的变化顺序，这样有利于学生展开由易到难、由表及里的思维活动。如研究摆的摆动快慢的实验，先是在摆的重量、摆线的长短都不改变的前提下，研究每次摆动的时间是否相同;然后进一步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次数是否相同;最后再改变摆线的长短，让学生研究摆动快慢是否相同。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。到了六年级还有一种系列实验是递进性，如《控制铁生锈的速度》，必须在掌握“铁生锈与空气有关”的基础上，再建立“不同空气与铁生锈速度有关”的假设。前者“铁生锈与空气有关”与后者“不同空气与生锈速度有关”就存在着递进关系。至于以后探究“与空气的哪些因素有关”，就可以从空气的湿度、空气的密度等角度去考虑，又是并列的探索。
5 多留时间给学生思考与分析，注重学生语言表达能力的培养
语言与思维有着密切的关系，语言是思维的外壳。在对比实验中应当要求学生具体地描述出实验现象的变化过程和实验中产生的不同现象差异的原因和经过思考所形成的结论，这样有利于发展学生的逻辑思维能力。
结果的知识不仅要靠教师总结，更需要学生的概括与领悟。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，探究摆的秘密时摆线长度相差要大。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，有助于学生进行对比分析。如：研究摆绳长度这个因素对自由摆动速度的影响每个学生小组记录的“不同长度的摆绳摆动相同次数”时间是不同的，这些数据汇集在一起，学生需要时间去分析与整理，教师不要急于得出结论。有的小组由于实验时间不够，没有再选取更长地摆绳继续实验，教师就可以根据已经出现的数据，让学生延伸推断某个长度的摆绳摆动相同的次数。
6 适当增加实验的趣味性
科学实验的内容和形式往往具有较浓厚的趣味性。对比实验中往往存在着几个可变化的不同条件，也就可能产生不同的有趣的实验现象。如果在组织对比实验时，引导学生用竞赛的形式来开展实验，就更符合学生好胜的心理需求。如《怎样加快溶解》一课，做完三个小实验后再给学生一种新的可溶解的物质，对实验的条件不加限制，让学生想办法使物体尽快溶解，比一比谁最先使物体全部溶解。这种组织竞赛活动的方式，有利于学生综合运用所学的知识，对学生很有吸引力。
参考文献
1 郝京华.科学（3～6年级）课程标准（实验稿）解读[M]. 武汉：湖北教育
出版社，2002
2 李秀.有效组织对比实验[J].科学课，2012（7）
3 任存宝.小学科学对比实验中的变量设计与调控[J]. 科学课，2012（10）
（责任编辑 舒末蓝）
关键词：对比实验;设计;有效性
科学课程标准要求学生能根据假想答案，制定简单的科学探究活动计划，如能提出进行探究活动的大致思路，能对自己或小组提出的探究问题作出书面计划。能做控制变量的简单探究性实验，会设计简单的实验报告，绘制简单图表。
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或两个以上类似现象之间的差异进行对比分析的一种实验教学过程，是探究自然事物变化规律的一种有效的方法。实施这种方法时，总要将进行研究的对象分成两个相似的组，一个为对照组，另一个是实验组，然后通过实验（也就是在对照中）判定实验组具有某种性质或受某种影响。教科版小学科学教材对培养学生对比实验的能力非常关注，早在三年级就已经开始渗透对比实验的思想，如“哪种材料硬”、“比较韧性”、“谁流的更快一些”等科学实验活动，都要求学生了解公平实验“一个条件可变其他条件都要求相同”的基本原则。“水在什么情况下蒸发得更快些”？已将公平性实验从简单的探究逐步引向较复杂的实验。
再往后，出现了相对独立的比较典型的对比实验，如《溶解的快与慢》提出搅拌、温度等因素对溶解快慢的影响，《怎样得到更多的光和热》提出的物体颜色、阳光摄入角度等因素对获取光和热的影响，《摆的研究》提出的摆锤重量、摆绳长度、摆动幅度等因素对自由摆动速度的影响，《电磁铁的磁力》提出的线圈圈数、电池节数以及铁芯长短粗细等因素对电磁铁磁力的影响，等等。
在设计对比实验的过程中，由于学生思维的片面性和局限性，大部分学生难以把握好设计实验的要点所在，从而导致实验操作的错误，引发实验的失败，错误的实验结果，不利于科学教学目标的落实。如何提高对比实验设计的有效性，我进行了以下几方面的思考与探究：
1 要让学生学会设计实验，首先要让学生明确一些实验的基本方法
小学科学对比实验多是进行单因素比较，着重分析自变量与因变量之间的因果关系。要使因变量的变化完全是因为这个单一的自变量的变化引起的，设计时要让学生明确，只改变其中一个条件，其他条件都要相同。三年级《谁流的更快一些》是学生第一次接触对比实验，为引导学生明确如何对比，我用两个人进行跑步比赛来启发学生：两个人要同时跑、跑的距离要一样，才能分出谁跑得快;同样地，谁流的更快，就必须同样多的液体、同时滴加，只是液体不同。有了这个基础，就可以让学生自己设计其他液体流动快慢的对比实验。
以《生物与环境》单元里的“种子发芽实验”为例。尽管在探究前，老师已经提醒学生注意控制对比实验的变量问题，学生撰写了研究计划，但在实际操作中却常常不知不觉地偏离了计划，变量增加了也没有留意到。比如，有的小组计划以光照情况作为变量，别的条件相同。但实施中却把对照组的种子放到阳台上，忽略风吹雨淋等因素对种子发芽的影响，这就增加了变量。针对这种现象，在制定对比实验计划时，对实验中的各种因素之间的关系可以用画图的方式表示出来，列出探究提纲，将较复杂的公平实验梳理成明晰的操作步骤。在学生开始实施计划时，我们提供了“对比实验”助学卡，让学生在课外延伸的探究活动中，及时对照助学卡的提示进行自我监控，保证计划与实施中的一致性。
“对比实验”助学卡
1.我研究的是种子发芽和__________的关系对比实验;除了这个因素___________都必须保持相同。
A.阳光 B.空气 C.水 D.温度 E.土壤
2.在实验中，我是否做到只有一个变量？
由于这个探究活动耗时较长，需要在课后延伸，教师难以进行监控指导，因此，在学生完成探究计划后，让学生把助学卡带回家，每日对照检查，反复明确计划中的变量，评价自己的探究是否与计划一致。通过不断评价反馈、调节和修正，保证整个实验过程只有一个变量，其他条件都相同，不但加强学生对“对比实验”的深刻认识，保证了实验的准确性，而且强化了“细致”、“认真”、“严谨”与“实事求是”的科学态度，从“否定之否定”的学习过程中达成认知机能目标。
2 化繁为简，帮助学生寻找变化规律
许多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，在实验过程中往往会出现复杂的多种变化，就会影响学生寻找其中的变化规律。因此，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现象中发现某种变化的规律。如在研究物体溶解快慢与哪些因素有关时，实验前先规定几样“同样”的条件：一定量的水、冷热程度相同、定量且颗粒大小相同的溶解物（高锰酸钾或食盐），然后让学生分组进行有搅拌和没有搅拌的实验，观察比较实验过程所发生的变化。这样，学生就比较容易发现并归纳一个结论：搅拌能加快溶解。接下来仍然规定在一定量的水、一定量且颗粒大小相同的溶解物、水的冷热不同的条件下，让学生继续研究溶解快慢有什么不同，使学生认识到水的温度高低会影响溶解的快慢。再接着设定一定量的冷热相同的水、都不搅拌的条件，给学生两小堆同样多的同一种溶解物（如碱块或冰糖），让他们想办法使其中一堆比另一堆溶解地更快。学生想办法自行设计实验，通过对比实验，得出另一个结论：研成粉末可以加快溶解。这样，先扶后放，教师给学生搭建了实验设计思维的“脚手架”，学生在实验过程中不但知道怎么做，而且更重要的是知道了为什么要这样做实验的道理。这对于培养学生应用科学方法，自行探究自然事物变化规律的能力是大有好处的。 3 与材料互动，形成设计实验的思维基础
材料是一种无声的语言，教师提供有结构的材料，能启发学生的设计思维，有时甚至让学生先与材料充分互动，试一试教师提供的材料有什么特性，动手与动脑的相互结合，形成设计实验的思维基础。如《摆的研究》一课，为了让学生自己提出“白的快慢与哪些因素有关”的科学问题并展开实验研究，我为每组准备了一个支架、一个不同材料制成的同体积的摆锤和一根不同长度的线。学生先观察这些材料，然后做一个摆，并让这个摆自由摆动15秒时间。学生通过对比观察发现：每个摆的摆动快慢是不一致;组成每个摆的摆线长短和摆锤轻重是不一样的;各组拉开摆线时的摆幅是不一样的，于是就提出了“为什么有的摆摆动快，有的摆摆动慢”？“摆动快慢与什么有关呢？”等问题，做出了“摆的快慢可能与摆绳长度、摆的快慢可能与摆锤重量有关、摆的快慢可能与摆幅大小有关”的猜测，积极地设计实验进行研究。通过多次对比观察，得出了“摆的快慢与摆绳长短有关，与摆锤的重量和摆幅的大小没有关系”的结论。
4 合理安排对比实验的顺序
组织对比实验要考虑各个不同变化条件的变化顺序，这样有利于学生展开由易到难、由表及里的思维活动。如研究摆的摆动快慢的实验，先是在摆的重量、摆线的长短都不改变的前提下，研究每次摆动的时间是否相同;然后进一步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次数是否相同;最后再改变摆线的长短，让学生研究摆动快慢是否相同。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。到了六年级还有一种系列实验是递进性，如《控制铁生锈的速度》，必须在掌握“铁生锈与空气有关”的基础上，再建立“不同空气与铁生锈速度有关”的假设。前者“铁生锈与空气有关”与后者“不同空气与生锈速度有关”就存在着递进关系。至于以后探究“与空气的哪些因素有关”，就可以从空气的湿度、空气的密度等角度去考虑，又是并列的探索。
5 多留时间给学生思考与分析，注重学生语言表达能力的培养
语言与思维有着密切的关系，语言是思维的外壳。在对比实验中应当要求学生具体地描述出实验现象的变化过程和实验中产生的不同现象差异的原因和经过思考所形成的结论，这样有利于发展学生的逻辑思维能力。
结果的知识不仅要靠教师总结，更需要学生的概括与领悟。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，探究摆的秘密时摆线长度相差要大。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，有助于学生进行对比分析。如：研究摆绳长度这个因素对自由摆动速度的影响每个学生小组记录的“不同长度的摆绳摆动相同次数”时间是不同的，这些数据汇集在一起，学生需要时间去分析与整理，教师不要急于得出结论。有的小组由于实验时间不够，没有再选取更长地摆绳继续实验，教师就可以根据已经出现的数据，让学生延伸推断某个长度的摆绳摆动相同的次数。
6 适当增加实验的趣味性
科学实验的内容和形式往往具有较浓厚的趣味性。对比实验中往往存在着几个可变化的不同条件，也就可能产生不同的有趣的实验现象。如果在组织对比实验时，引导学生用竞赛的形式来开展实验，就更符合学生好胜的心理需求。如《怎样加快溶解》一课，做完三个小实验后再给学生一种新的可溶解的物质，对实验的条件不加限制，让学生想办法使物体尽快溶解，比一比谁最先使物体全部溶解。这种组织竞赛活动的方式，有利于学生综合运用所学的知识，对学生很有吸引力。
参考文献
1 郝京华.科学（3～6年级）课程标准（实验稿）解读[M]. 武汉：湖北教育
出版社，2002
2 李秀.有效组织对比实验[J].科学课，2012（7）
3 任存宝.小学科学对比实验中的变量设计与调控[J]. 科学课，2012（10）
（责任编辑 舒末蓝）