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。组织对比实验的步骤可以分为前后两部分，前部分主要是组织学生进行实验的操作和对实验现象进行细致观察的活动。这一步骤具有实验教学的共性，侧重于培养学生实验和观察的技能。后一部分是学生运用对比分析的方法逐渐深入地发现实验现象差异以及这种差异中所包含的事物变化的某种规律，从而学到新的知识。后一部分侧重于培养思维能力和学生获取新知识的过程，属于对比实验的个性。
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《摆的秘密》。
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。事实上在自然教学过程中有很大一部分内容是对前人所探索出的结果予以验证的，通过摸拟重现前人探索的经历，验证某些已有结论，使学生掌握某些探索自然事物的方法。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。教师可以提示对某种实验条件变化加以限制，也可以对任何实验条件及变化都不加以限制，让各个实验小组分别自行设计和操作，自行探究实验所产生不同结果的各自原因，然后再组织各小组进行互相对比，进一步找出产生各自不同差异的原因，得出结论。设计性对比实验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形式，善于运用整体教学设计的原理进行对比实验的教学设计，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。
为了让学生更清楚地发现实验中的现象，有时在实验时还可以进行着色。比如《热胀冷缩》一课，为了让学生清楚地了解物体受热时体积膨胀，受冷时体积变小，我在水里滴入几滴红墨水，使水柱上升与下降现象更明显，学生显而易见懂得了有关“热胀冷缩”的性质。
总之，要真正培养学生的实验能力，就必须在“准”、“透”、“明”上下功夫，让学生易观察，易理解，易操作，从而通过实验去发现和探索大千世界的奥秘。
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