將“對(duì)比”進(jìn)行到底

江蘇張家港市錦豐中心小學(xué) 施建平

對(duì)比實(shí)驗(yàn)是運(yùn)用比較的方法來揭示事物的性質(zhì)和變化規(guī)律的一種實(shí)驗(yàn)方法，它是以正確的實(shí)驗(yàn)操作和觀察方法為基礎(chǔ)，以實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為依據(jù)，對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中通過人為控制所產(chǎn)生的兩個(gè)類似現(xiàn)象之間的差異進(jìn)行對(duì)比分析的一種實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程。教師組織學(xué)生做好對(duì)比實(shí)驗(yàn)，既能培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)和觀察的技能，又能從小培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和思維能力，學(xué)生還可在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)自然事物變化的某種規(guī)律，獲取新的知識(shí)。

一、以意識(shí)之嚴(yán)謹(jǐn)導(dǎo)對(duì)比實(shí)驗(yàn)之航向

對(duì)比實(shí)驗(yàn)旨在進(jìn)行單因素比較，看某種因素改變是不是會(huì)產(chǎn)生不同結(jié)果。實(shí)驗(yàn)中必須設(shè)法控制其他可能有影響的因素，使這些因素完全相同，也就是說要設(shè)法控制好變量。但小學(xué)生認(rèn)識(shí)事物的特點(diǎn)決定了他們不可能一下子控制好所有的變量。如果教師把所有需要控制的變量全都事先告訴學(xué)生，表面上看學(xué)生是走了捷徑，但這種少走彎路的代價(jià)是學(xué)生學(xué)習(xí)的自主受到抑制，主體性不能發(fā)揮，更重要的是沒有讓學(xué)生真正學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)方法。所以，教師要注重培養(yǎng)學(xué)生控制變量的意識(shí)。

例如，在“沉浮與什么因素有關(guān)”的教學(xué)中，教師就可以通過“設(shè)置矛盾”“嘗試設(shè)計(jì)方案”“交流修改方案”等步驟來引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)其控制變量的意識(shí)。

設(shè)置矛盾。教師出示上節(jié)課實(shí)驗(yàn)中學(xué)生觀察過地在水中沉浮的物體：蠟燭、回形針、帶蓋的空瓶、泡沫、石塊、橡皮等，這些物體大小不一、輕重各異。學(xué)生分別根據(jù)輕重和大小關(guān)系對(duì)這些物體進(jìn)行排列，但是很難從中找出物體輕重、大小與沉浮的關(guān)系。由此產(chǎn)生疑問：難道物體的沉浮與物體的輕重和體積沒有關(guān)系嗎？可生活經(jīng)驗(yàn)似乎又告訴他們是有某種聯(lián)系的，矛盾由此產(chǎn)生。

嘗試設(shè)計(jì)方案。根據(jù)出現(xiàn)的矛盾，教師進(jìn)行適時(shí)的引導(dǎo)：我們可以預(yù)測(cè)出物體的沉浮和哪些因素有關(guān)？在預(yù)測(cè)出“體積”和“質(zhì)量”兩個(gè)因素后，繼而引導(dǎo)：我們?nèi)绾胃鶕?jù)對(duì)比實(shí)驗(yàn)的原則來設(shè)計(jì)這組對(duì)比試驗(yàn)？如何通過對(duì)比來探究“體積”和“質(zhì)量”對(duì)物體沉浮的影響？這樣，學(xué)生利用小組形式進(jìn)行討論，在對(duì)比實(shí)驗(yàn)的原則下嘗試設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。

交流修改方案。這一環(huán)節(jié)重在討論如何對(duì)變量和不變量的控制。學(xué)生知道在對(duì)比實(shí)驗(yàn)中要對(duì)可能影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的因素進(jìn)行有效的控制，但到了具體實(shí)驗(yàn)操作時(shí)對(duì)于如何準(zhǔn)確控制變量又成了一個(gè)難題。因此要引導(dǎo)學(xué)生交流設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案，利用集體的智慧，把實(shí)驗(yàn)方案考慮周密，把實(shí)驗(yàn)器材等因素都考慮在內(nèi)。周密的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)過程，強(qiáng)化了學(xué)生控制變量的意識(shí)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的操作自然也就規(guī)范了，得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論的可信度也就高了。

設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)對(duì)于培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造性思維和獨(dú)立實(shí)驗(yàn)?zāi)芰τ兄厥獾淖饔?，在這個(gè)過程中，學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)意識(shí)得以樹立和培養(yǎng)。教師經(jīng)常組織這類活動(dòng)，對(duì)學(xué)生智力的發(fā)展以及科學(xué)素養(yǎng)的提升大有裨益。

二、以材料之精備揚(yáng)對(duì)比試驗(yàn)之風(fēng)帆

實(shí)驗(yàn)離不開材料，精心準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料是上好實(shí)驗(yàn)課的首要條件，這一點(diǎn)在對(duì)比實(shí)驗(yàn)中尤為重要。對(duì)比實(shí)驗(yàn)成功與否，實(shí)驗(yàn)材料的設(shè)計(jì)和準(zhǔn)備是關(guān)鍵，它不僅關(guān)系到實(shí)驗(yàn)的操作和現(xiàn)象的發(fā)生，還關(guān)系到學(xué)生的對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中所包含的事物變化的某種規(guī)律。因此，在準(zhǔn)備對(duì)比實(shí)驗(yàn)材料時(shí)，教師要比準(zhǔn)備其他實(shí)驗(yàn)材料時(shí)更精心。

例如，在“探索土地被侵蝕的因素”的教學(xué)中，通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)探究 “雨量的大小”“有無植被覆蓋”“坡度的大小”三個(gè)因素對(duì)土地被侵蝕的影響。三組實(shí)驗(yàn)中的每組實(shí)驗(yàn)，都把其中的兩個(gè)因素作為不變量，一個(gè)因素作為變量，從而探究這個(gè)因素對(duì)土地被侵蝕的影響。在這三個(gè)因素中，“有無植被覆蓋”“坡度的大小”控制較為容易，但“雨量的大小”作為不變量時(shí)卻比較難控制。原先利用瓶蓋上鉆孔的塑料瓶作為降雨器，因?qū)W生每次擠壓的力度不一樣，造成了每次“雨水”的流量不一樣，這樣就違反了對(duì)比試驗(yàn)中“不變量因素保持不變”的重要原則。后來通過嘗試，選擇了“氣壓式噴水壺”，這種水壺的優(yōu)點(diǎn)在于經(jīng)過充氣后，噴出的水流非常均勻，細(xì)細(xì)的水柱與“雨”非常相似，使每次或每組實(shí)驗(yàn)中這個(gè)因素都能保持一致。更重要的是，在“雨量大小”作為變量時(shí)，可以通過噴嘴的調(diào)節(jié)選擇兩種噴水模式，一種是細(xì)細(xì)的，一種是幾股較粗的水柱，模擬“小雨”和“大雨”。噴水壺的使用，使得對(duì)比實(shí)驗(yàn)得以順利進(jìn)行，效果非常明顯。

對(duì)比的前提要有差異，但學(xué)生對(duì)于一些對(duì)比實(shí)驗(yàn)中所產(chǎn)生的微小的現(xiàn)象差異不一定能很快發(fā)現(xiàn)。為了幫助學(xué)生盡快發(fā)現(xiàn)對(duì)比實(shí)驗(yàn)中的某種差異，教師應(yīng)創(chuàng)設(shè)能產(chǎn)生較明顯差異現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)條件，差異明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有助于學(xué)生進(jìn)行對(duì)比分析。

三、以順序之漸進(jìn)護(hù)對(duì)比實(shí)驗(yàn)之遠(yuǎn)航

學(xué)生的思維活動(dòng)是有序的。組織對(duì)比實(shí)驗(yàn)要講究各個(gè)不同變化條件的逐一變化順序，這有利于學(xué)生進(jìn)行有序地由易到難、由表及里的思維活動(dòng)。

例如，在“擺的研究”的教學(xué)中，教材做了改動(dòng)，以前是把“擺幅”“擺長(zhǎng)”“擺錘”三個(gè)因素放在一起進(jìn)行探究的，這樣在控制“擺幅”這個(gè)變量的時(shí)候具有一定的困難，學(xué)生需要借助量角器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。而現(xiàn)在的教材將該部分內(nèi)容編排在前一課 “機(jī)械擺鐘”中的“觀察我們的擺”的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生在研究單擺的等時(shí)性的實(shí)驗(yàn)中，通過數(shù)據(jù)分析，在得出單擺的等時(shí)性的結(jié)論的同時(shí)，得出了“擺幅不影響擺的快慢”的結(jié)論。因此，后面在進(jìn)行擺的研究時(shí)，就只要探究“擺線長(zhǎng)度”和“擺錘重量”對(duì)擺的快慢的影響。在這兩組實(shí)驗(yàn)中，我們可以先研究當(dāng)擺線長(zhǎng)短相同，擺錘輕重不同時(shí)，在相同的時(shí)間內(nèi)擺動(dòng)的次數(shù)是否相同；再在擺錘重量相同，擺線不同的條件下研究擺動(dòng)快慢是否相同的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。前后兩節(jié)課三個(gè)實(shí)驗(yàn)，第一個(gè)實(shí)驗(yàn)是基礎(chǔ)，不但引導(dǎo)學(xué)生掌握了擺的實(shí)驗(yàn)的操作方法，而且通過實(shí)驗(yàn)剔除了“擺幅”因素，使得后面的對(duì)比實(shí)驗(yàn)更加簡(jiǎn)潔。后面的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，安排的順序也有難易之分，在排除了擺錘重量對(duì)擺的快慢的影響后，學(xué)生通過改變擺繩的長(zhǎng)短的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，掌握了擺繩長(zhǎng)短（后來又修正成“擺長(zhǎng)”）影響擺的快慢的規(guī)律。這樣的實(shí)驗(yàn)安排，使得學(xué)生的思維隨著對(duì)比實(shí)驗(yàn)的進(jìn)程，由表及里，由淺入深，逐漸到達(dá)本質(zhì)。所以說，合理安排實(shí)驗(yàn)中各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)于學(xué)生的思維發(fā)展有著很大影響。

四、以分析之完善達(dá)對(duì)比實(shí)驗(yàn)之彼岸

對(duì)比實(shí)驗(yàn)由兩部分組成，前部分主要是組織學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的操作和對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行細(xì)致的觀察，后一部分是學(xué)生運(yùn)用對(duì)比分析的方法逐漸深入地發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的差異以及這種差異中所包含的事物變化的某種規(guī)律，從而學(xué)到新的知識(shí)。

在對(duì)有差異的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比分析時(shí)，教師要注重引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)條件的不同進(jìn)行對(duì)比，對(duì)實(shí)驗(yàn)過程所發(fā)生的不同現(xiàn)象進(jìn)行對(duì)比，以及對(duì)不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。要讓學(xué)生知道對(duì)比什么，怎樣比，對(duì)比的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)過程中條件的變化存在著哪些因果關(guān)系。

實(shí)驗(yàn)觀察法。一些對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果非常直觀，只要學(xué)生注意觀察就可得出結(jié)論，如“種子發(fā)芽實(shí)驗(yàn)”，不同的條件使得種子發(fā)芽的狀態(tài)不同，有充足水分和陽(yáng)光的豆苗長(zhǎng)得又高又綠，有充足水分但不見陽(yáng)光的豆苗長(zhǎng)得較高但顏色嫩黃，見陽(yáng)光但水分不足的豆苗顏色綠色但長(zhǎng)得矮小，既不見陽(yáng)光又沒有水分的種子沒有發(fā)芽……通過對(duì)這些豆苗的觀察，對(duì)照實(shí)驗(yàn)中的對(duì)比條件，學(xué)生很快得出了實(shí)驗(yàn)結(jié)論——種子的發(fā)芽需要充足的陽(yáng)光和水。

數(shù)據(jù)對(duì)比法。在對(duì)比實(shí)驗(yàn)中采集的數(shù)據(jù)，是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析、得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論的重要依據(jù)，利用表格式分析法，進(jìn)行縱向和橫向分析，可以產(chǎn)生非常明顯的對(duì)比效果。例如，在“做一個(gè)鐘擺”的教學(xué)中，可以通過對(duì)比試驗(yàn)采集到以下數(shù)據(jù)：

15秒內(nèi)擺動(dòng)的次數(shù)

以上表格中的數(shù)據(jù)，縱向分析，可以再次證明“單擺的等時(shí)性”，橫向分析，可以得出“改變后的擺長(zhǎng)，比原來的擺長(zhǎng)長(zhǎng)，擺動(dòng)變慢；改變后的擺長(zhǎng)，比原來的擺長(zhǎng)短，擺動(dòng)變快”的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

折線圖分析法。例如，在“怎樣得到更多的光和熱”的教學(xué)中，在對(duì)不同顏色的紙袋內(nèi)的溫度進(jìn)行數(shù)據(jù)采集后，要求學(xué)生根據(jù)這些數(shù)據(jù)制作成折線圖，再分析這些不同顏色的紙袋在隨著時(shí)間推移的過程中溫度的上升情況，繪制的折線圖非常形象地反映了這種變化趨勢(shì)，使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比非常清晰。

科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)以全面培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)為宗旨，科學(xué)方法的學(xué)習(xí)是科學(xué)素養(yǎng)養(yǎng)成的重要途徑。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要指導(dǎo)學(xué)生更好地掌握對(duì)比性實(shí)驗(yàn)的方法，使得實(shí)驗(yàn)的周密性、精確性、成功率都得到提高。在這過程中有效地培養(yǎng)學(xué)生的觀察、比較、分析問題、解決問題的能力，從而為其今后的科學(xué)學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。?