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对比实验是对比和实验的有机结合，也称对照实验，是一种重要的实验类型。实验在改变一个可变因素外，其余的因素都保持不变的条件下进行，通常需要两个或两个以上的实验对比，以正确的实验操作和观察为基础，以实验现象为依据，对实验中人为控制而产生的差异现象进行对比分析，发现改变的因素所产生影响的实验教学过程。对比实验可以清楚地帮助我们定性或定量地找出某个量在某个特定条件发生改变时的变化规律。对比实验对于培养学生的观察能力、自主探究能力和严谨的科学态度有着十分重要的作用；对比实验教学对于发展学生逻辑思维能力、实验能力和培养学生的科学实证精神同样有着巨大地作用。但是，在实验中学生实验效果不理想。如何提高学生实验能力，在《摆的研究》一课中笔者进行了新的尝试。
精选材料是做好对比实验的保证
精选实验材料是做好对比实验的关键因素，特别是要精心准备有结构的材料。“有结构的材料”是指经过精心挑选的各种有代表性、有层次性的材料组合，它既要揭示教学内容相关的现象，还要贴近学生生活，呈现趣味性。实验材料有利于学生发现问题，解决问题，获取新知。
在引导学生制作摆的过程中，发现学生做的摆在摆动过程中出现了“晃动”而不是“摆动”。问题出在哪里呢？原来，有两个因素影响了摆的摆动：一是摆绳系在铁架上没系紧，造成摆动时绳子在那儿晃动，影响了摆的摆动；二是下面的擺锤系的重心不稳，也造成了摆在晃动。经过研究在铁架上夹上一根竹筷，在竹筷上刻上一凹槽，把细棉绳在凹槽处绑紧。下面的螺母用细绳绑紧、绑正。这样，在摆角不大时摆就能正常的摆动了。
为使材料搭配更具结构性，在研究摆的过程中，笔者给学生提供了长短不同的细棉绳和轻重不同的螺母，让材料更有层次性和结构性。
任务驱动是识别实验变量的前提
对比实验中，学生对变量的识别是否充分关系到实验能否公正、公平，也关系到数据的收集分析能否实事求是地得出实验结论。影响摆的快慢因素主要有摆绳的长短、摆锤的轻重、摆的角度大小。同一个摆具有等时性，不同的摆摆动快慢不一样。影响摆的快慢到底是哪些因素在起作用呢？如何展开猜测？学生的猜测需要依据，或者是生活经验，或者是直观的观察。为了有效地引发学生进行猜测，笔者在导入时先复习摆的三要素（摆锤、摆绳、摆角）。为了进一步激发学生的探究兴趣，笔者采取比赛的方式，在任务驱动中引导学生进行探究。
上一节课，笔者已经让学生制作了摆，也研究了摆的快慢和摆角大小无关。这节课，让学生把制作好的摆再拿出来，让学生来比一比谁做的摆，摆的快，这一下就激发了学生的兴趣，学生通过比赛发现有的摆快，有的摆慢，怎么才能使自己做的摆摆得更快呢？学生自然进入教师设置的问题中，有的猜摆的快慢跟摆绳的长短有关、有的猜跟摆锤的轻重有关。
设计对比实验方案是实验的基础
学生的想法落实到对比实验方案的设计中需要一个由扶到放、循序渐进的过程，在设计过程中由学生的猜测到落实实验时，需要改变什么条件，不要改变什么条件，对比实验具有很强的逻辑性和公平性。因此，教师要根据学生的认知规律，在教学中循序渐进地指导，让学生充分识别变量，并逐步控制好实验的变量切实设计好对比实验，切实提高学生对比实验的效率。在试教过程中，笔者发现一节课堂上让学生同时完成两个方案的设计与实验，由于时间紧张，根本不能有效完成探究任务，只能走马观花，所以决定一个实验由师生共同完成，另一个实验由学生分组完成。这样既能提高实验效率，也符合学生的学习认知规律。当然也可以让每个小组选择自己感兴趣的一个问题进行探究，这样也可以节约时间。但是，对于小学生来说控制变量的实验难度还是挺大的，还是需要教师进行有效细致的指导，只有经过了从扶到放有序的学习过程，学生才会逐步掌握对比实验的方法。
对比设计引导，“扶”有策略 研究影响摆的快慢是一个控制变量的实验。学生虽然多次接触到对比实验，但是在上课过程中，还是发现会同时改变两个条件进行实验。怎么让学生更准确地控制实验的变量，让实验更精准呢？本节课主要探究两个因素：摆绳的长短和摆锤的轻重。为了更好地引导学生设计对比实验方案，笔者采取一扶一放的教学策略。影响摆的快慢因素之一摆绳的长短的对比探究，笔者采取了“扶”的策略。
笔者让摆的最快的组和摆的最慢的组把摆拿上来，学生很自然地就发现摆的快的摆其摆绳较短。如果再比赛一次如何使你的摆摆得更快？学生大胆猜测摆的快慢跟摆绳的长短有关，可以把摆绳缩短，这样摆就会摆的快。如何证明呢？把问题抛出去，学生在问题驱动下提出了自己的看法：只要做对比实验，一个摆绳长，一个摆绳短，通过测量数据就能解决问题。至此学生已经能充分识别影响实验的因素，实验过程中需要改变的条件是摆绳的长短。笔者又抛出问题：这样做就行了吗？引导学生进一步学会控制无关变量。在讨论交流中引导学生完成对比实验，这样不但交给了方法，学生的探究兴趣也比较浓，为下一步独自设计摆锤的轻重对摆快慢影响的实验方案奠定了基础。
自主对比实验，“ 放”有空间 摆锤的轻重对摆的快慢影响采取“放”策略。学生完成第一个对比实验后，让学生自己思考，摆锤的轻重对摆的快慢地影响，教师可以完全放手不必启发提出有关的问题，而是应该发挥学生自主探究和小组合作的能力，让学生自己去分析确定哪些是“改变的条件”，哪些是“不改变的条件”，小组设计对比实验方案，并在全班交流汇报实验方案，并通过实验收集数据比较分析得出结论。
分析处理数据，培养实证意识
在科学探究过程中，如何培养学生的实证意识呢？科学的结论需要证据来支撑，在研究摆的快慢实验中，数据的收集、记录、分析是关键的因素。本节课，笔者让学生研究摆在15秒的摆动次数，引导学生在数据收集时必须做三次取平均值，通过数据对比得出实验的结论。摆的快慢跟摆锤的轻重无关，摆绳长的摆动慢，摆绳短的摆动快。
在科学探究过程中，不是每次实验都能得到正确的数据，有时学生会得到意外的数据，这些数据是实验误差造成的。在这节课中，一组学生在研究摆的轻重跟摆的快慢是否有关时，他们的猜测是摆的轻重跟摆的快慢有关，实验数据是：摆锤重第一次12，第二次13，第三次13；摆锤轻第一次13，第二次14，第三次13；得出实验结论是摆绳长度不变，摆角大小不变。摆锤越重，次数越少，摆锤越轻，次数越多。尽管数据误差不是很大，可是由于逻辑推理不严谨，结果实验结论错了。针对这个现象，教师在教学过程中一定要注意对于学生汇报与其他组数据不一样的，要细究实验过程中是什么因素造成的误差，同时引导学生进一步分析数据，摆锤重第一次12次、摆锤轻13次；摆锤重第二次13次、摆锤轻14次，这个可以说明摆锤轻的摆摆得快，可是第三次摆锤重13次、摆锤轻13次，试验现象说明摆的快慢跟摆锤的轻重无关。既然实验数据分析得出两种结论，有时间还可以让学生重新再做一次，培养学生严谨的科学态度。
结束语
对比实验在低段主要让学生感受对比实验的要求，体会到公平的思想；中段学生可以在实验中体会对比实验的方法，有感性的认识，在教师指导下进行简单的对比实验；高段学生可以初步接触变量，识别实验中的变量，设计单变量实验，并在实验中学会单变量控制的实验方法。教师要根据不同学段，善于创设情境，激发学生探究的热情；精心准备实验材料；在问题驱动下引导学生充分识别实验变量；在实验过程中注意控制无关的变量确保实验公平、公正，真正提高对比实验效率；在数据上引导学生注重实证意识确保数据收集准确，这样实验教学得以创新，实验效率得以提高。
【备注：本文系闽教继指[2018] 3号“福建省中小学名师名校长工作室专项课题”《小学科学实验教学说课的实践与研究》课题编号GZS180131的研究成果。】
（作者单位：福建省漳州市长泰县岩溪中心小学）
精选材料是做好对比实验的保证
精选实验材料是做好对比实验的关键因素，特别是要精心准备有结构的材料。“有结构的材料”是指经过精心挑选的各种有代表性、有层次性的材料组合，它既要揭示教学内容相关的现象，还要贴近学生生活，呈现趣味性。实验材料有利于学生发现问题，解决问题，获取新知。
在引导学生制作摆的过程中，发现学生做的摆在摆动过程中出现了“晃动”而不是“摆动”。问题出在哪里呢？原来，有两个因素影响了摆的摆动：一是摆绳系在铁架上没系紧，造成摆动时绳子在那儿晃动，影响了摆的摆动；二是下面的擺锤系的重心不稳，也造成了摆在晃动。经过研究在铁架上夹上一根竹筷，在竹筷上刻上一凹槽，把细棉绳在凹槽处绑紧。下面的螺母用细绳绑紧、绑正。这样，在摆角不大时摆就能正常的摆动了。
为使材料搭配更具结构性，在研究摆的过程中，笔者给学生提供了长短不同的细棉绳和轻重不同的螺母，让材料更有层次性和结构性。
任务驱动是识别实验变量的前提
对比实验中，学生对变量的识别是否充分关系到实验能否公正、公平，也关系到数据的收集分析能否实事求是地得出实验结论。影响摆的快慢因素主要有摆绳的长短、摆锤的轻重、摆的角度大小。同一个摆具有等时性，不同的摆摆动快慢不一样。影响摆的快慢到底是哪些因素在起作用呢？如何展开猜测？学生的猜测需要依据，或者是生活经验，或者是直观的观察。为了有效地引发学生进行猜测，笔者在导入时先复习摆的三要素（摆锤、摆绳、摆角）。为了进一步激发学生的探究兴趣，笔者采取比赛的方式，在任务驱动中引导学生进行探究。
上一节课，笔者已经让学生制作了摆，也研究了摆的快慢和摆角大小无关。这节课，让学生把制作好的摆再拿出来，让学生来比一比谁做的摆，摆的快，这一下就激发了学生的兴趣，学生通过比赛发现有的摆快，有的摆慢，怎么才能使自己做的摆摆得更快呢？学生自然进入教师设置的问题中，有的猜摆的快慢跟摆绳的长短有关、有的猜跟摆锤的轻重有关。
设计对比实验方案是实验的基础
学生的想法落实到对比实验方案的设计中需要一个由扶到放、循序渐进的过程，在设计过程中由学生的猜测到落实实验时，需要改变什么条件，不要改变什么条件，对比实验具有很强的逻辑性和公平性。因此，教师要根据学生的认知规律，在教学中循序渐进地指导，让学生充分识别变量，并逐步控制好实验的变量切实设计好对比实验，切实提高学生对比实验的效率。在试教过程中，笔者发现一节课堂上让学生同时完成两个方案的设计与实验，由于时间紧张，根本不能有效完成探究任务，只能走马观花，所以决定一个实验由师生共同完成，另一个实验由学生分组完成。这样既能提高实验效率，也符合学生的学习认知规律。当然也可以让每个小组选择自己感兴趣的一个问题进行探究，这样也可以节约时间。但是，对于小学生来说控制变量的实验难度还是挺大的，还是需要教师进行有效细致的指导，只有经过了从扶到放有序的学习过程，学生才会逐步掌握对比实验的方法。
对比设计引导，“扶”有策略 研究影响摆的快慢是一个控制变量的实验。学生虽然多次接触到对比实验，但是在上课过程中，还是发现会同时改变两个条件进行实验。怎么让学生更准确地控制实验的变量，让实验更精准呢？本节课主要探究两个因素：摆绳的长短和摆锤的轻重。为了更好地引导学生设计对比实验方案，笔者采取一扶一放的教学策略。影响摆的快慢因素之一摆绳的长短的对比探究，笔者采取了“扶”的策略。
笔者让摆的最快的组和摆的最慢的组把摆拿上来，学生很自然地就发现摆的快的摆其摆绳较短。如果再比赛一次如何使你的摆摆得更快？学生大胆猜测摆的快慢跟摆绳的长短有关，可以把摆绳缩短，这样摆就会摆的快。如何证明呢？把问题抛出去，学生在问题驱动下提出了自己的看法：只要做对比实验，一个摆绳长，一个摆绳短，通过测量数据就能解决问题。至此学生已经能充分识别影响实验的因素，实验过程中需要改变的条件是摆绳的长短。笔者又抛出问题：这样做就行了吗？引导学生进一步学会控制无关变量。在讨论交流中引导学生完成对比实验，这样不但交给了方法，学生的探究兴趣也比较浓，为下一步独自设计摆锤的轻重对摆快慢影响的实验方案奠定了基础。
自主对比实验，“ 放”有空间 摆锤的轻重对摆的快慢影响采取“放”策略。学生完成第一个对比实验后，让学生自己思考，摆锤的轻重对摆的快慢地影响，教师可以完全放手不必启发提出有关的问题，而是应该发挥学生自主探究和小组合作的能力，让学生自己去分析确定哪些是“改变的条件”，哪些是“不改变的条件”，小组设计对比实验方案，并在全班交流汇报实验方案，并通过实验收集数据比较分析得出结论。
分析处理数据，培养实证意识
在科学探究过程中，如何培养学生的实证意识呢？科学的结论需要证据来支撑，在研究摆的快慢实验中，数据的收集、记录、分析是关键的因素。本节课，笔者让学生研究摆在15秒的摆动次数，引导学生在数据收集时必须做三次取平均值，通过数据对比得出实验的结论。摆的快慢跟摆锤的轻重无关，摆绳长的摆动慢，摆绳短的摆动快。
在科学探究过程中，不是每次实验都能得到正确的数据，有时学生会得到意外的数据，这些数据是实验误差造成的。在这节课中，一组学生在研究摆的轻重跟摆的快慢是否有关时，他们的猜测是摆的轻重跟摆的快慢有关，实验数据是：摆锤重第一次12，第二次13，第三次13；摆锤轻第一次13，第二次14，第三次13；得出实验结论是摆绳长度不变，摆角大小不变。摆锤越重，次数越少，摆锤越轻，次数越多。尽管数据误差不是很大，可是由于逻辑推理不严谨，结果实验结论错了。针对这个现象，教师在教学过程中一定要注意对于学生汇报与其他组数据不一样的，要细究实验过程中是什么因素造成的误差，同时引导学生进一步分析数据，摆锤重第一次12次、摆锤轻13次；摆锤重第二次13次、摆锤轻14次，这个可以说明摆锤轻的摆摆得快，可是第三次摆锤重13次、摆锤轻13次，试验现象说明摆的快慢跟摆锤的轻重无关。既然实验数据分析得出两种结论，有时间还可以让学生重新再做一次，培养学生严谨的科学态度。
结束语
对比实验在低段主要让学生感受对比实验的要求，体会到公平的思想；中段学生可以在实验中体会对比实验的方法，有感性的认识，在教师指导下进行简单的对比实验；高段学生可以初步接触变量，识别实验中的变量，设计单变量实验，并在实验中学会单变量控制的实验方法。教师要根据不同学段，善于创设情境，激发学生探究的热情；精心准备实验材料；在问题驱动下引导学生充分识别实验变量；在实验过程中注意控制无关的变量确保实验公平、公正，真正提高对比实验效率；在数据上引导学生注重实证意识确保数据收集准确，这样实验教学得以创新，实验效率得以提高。
【备注：本文系闽教继指[2018] 3号“福建省中小学名师名校长工作室专项课题”《小学科学实验教学说课的实践与研究》课题编号GZS180131的研究成果。】
（作者单位：福建省漳州市长泰县岩溪中心小学）