学会在对比实验中控制变量

摘要：对比实验是小学阶段科学课上较常用的一种实验方法。要想科学的完成对比实验，需要控制变量。变量是指在实验中可以发生变化的因素。控制是对比实验的灵魂，实验中变量控制的好坏决定着对比实验的成败。

关键词：小学科学课； 对比实验； 控制变量

中图分类号：G623．6 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2012）09-089-001

控制是对比实验的灵魂，实验中变量控制的好坏决定着对比实验的成败。

一、对比实验中变量的确定

1.引导学生认识实验中的变量

在教科版五年级上册教材里，当学生第一次接触对比实验时，教材结合“绿豆种子发芽是否需要水”的实验，通过卡通人物对话和“实验计划”，引导学生认识对比实验。卡通人物的对话让学生明白实验时只能改变一个条件——水，而保持其他条件不变——温度、空气、大小相同的绿豆种子。初步认识对比实验只能改变一个条件而保持其他条件不变。教材通过出示完整的“实验计划”直观地告诉学生对比实验离不开“对比”——至少需要两个组进行：“让一组种子得到水，保持湿润，叫实验组；让一组种子得不到水，保持干燥，叫对照组。”后来教材在出示“绿豆芽的生长是否需要阳光”的实验计划时，只是写出了实验的方法，对于实验计划中“改变的条件”和“不改变的条件”没有写出，留待学生补充。这样由浅入深引导学生认识和关注实验中的变量。

2.引导学生分清实验中的变量

对比实验中的变量包括：实验变量和无关（控制）变量等。不过在小学科学教材中没有出现“变量”这个词。出现的只是“相同（不变）的条件”和“不同（改变）的条件”。实验变量是实验中要研究的问题，即为“改变的条件”。无关变量就是要控制统一的变量，即为实验中的“相同的条件”。确定变量就是分清对比实验中“相同的条件”和“不同的条件”。如“种子发芽是否需要水”的实验中，“不同的条件”是一个组有水和一个组无水，水的变化是要研究的因素，即实验变量。水的有无变化不是唯一影响实验的因素。其他因素如光、温度、种子的情况、实验的装置、人员操作的方法等等诸多因素也会对发芽造成影响，这些就是实验中要保持不变的“相同条件”，即无关变量。不同的条件需要改变，相同的条件需要不变，这两种变量都需要控制。分清了实验中实验变量和无关变量，才能有效控制它们。

二、准确控制实验变量

操纵实验变量，让改变的条件合理改变是对比实验的中心问题。我们正是通过实验变量来得到实验结果的变化。

1.让模糊控制为精确操控。在对比实验设计中，表述实验变量的改变有时是很含糊的，这为准确判断实验变量带来难度。如“绿豆种子发芽是否需要水”的实验时，老师让学生讨论：如何改变“水”这个变量。有学生说“给一组种子加适量的水，一组种子不加水”，这样的表述是正确的，但又是很含糊的。“适量的水”是多少？如何把握这个度？这需要定下标准。这时教师一定要引导学生分析这样做可能会出现什么结果，是否符合问题的需要，是否能有效的研究要研究的问题。所以在操纵实验变量时，要关注细节，把握准尺度，让模糊性的操作指令变得清楚明了，这样改变准确到位，研究结果才科学。

2.成倍改变让对比更鲜明。在对比实验中，当实验变量是以不同量变的形成改变的，控制实验变量时应让量变程度尽量大些，最好是成倍增加的改变，即当次实验变量的变化是上一次实验变化的2倍。

三、严格操纵无关变量

无关变量如果不统一，会影响实验结果。必须对无关变量加以控制，以消除无关变量对实验结果的影响。这是实施对比实验必须遵循的准则。公平是对比实验的基本原则。

1.全面控制，确保公平。学生在做“水、食用油、洗发液，谁流得最快”的实验时，有个组的结论与别组不同：水流最快，洗发液第二，食用油第三。为什么洗发液比食用油流得快呢？原来是洗发液滴得太多了，体积大重量沉，所以流下的速度快了。液滴大小本应相同。在这儿液滴的大小不同，使得实验不公平，出现了错误的实验结论。一个看似简单的测试液体流动快慢的实验，要想让相同的条件都相同，还是较为麻烦的。在实验中需要控制的无关变量有：（1）相同接触面，（2）相同液体的量，（3）同样高度，（4）同时流动，（5）倾斜同样的角度，（6）同一起点和统一终点。如何做到所有条件都相同呢?可以引导学生讨论，形成共识。在同一物体的表面上流动可以保证接触面相同。使用滴管可以滴相同数量的液体，可以做到液体的量相同。总之，想得越周全，找的相同点越多，就能控制得越全面，实验才更公平。

2.精选材料，保障公平。一套好的材料就是一节好课，说明材料对于科学实验的重要性，而在对比实验中，精选最好、最合适的材料，可以保障实验“公平”。如在“探究摩擦力的大小与接触面光滑程度关系”的实验中，可以采用砂纸作为粗糙面，光滑的桌面或砂纸的背面作为光滑面。用砂纸作为粗糙面比用毛巾作为粗糙面效果要强多了。教师还应引导学生不迷信书本，可以结合实际选用更好的器材完成对比实验。教材在“比较不同形状的橡皮泥排开的水量”的实验中，用了规格为300ml的烧杯，盛放了200ml的水，来测试不同形状的橡皮泥放入水中后排开的水量。用这种规格的烧杯是不太合适的，如果采用规格更小的烧杯，测量不同形状的橡皮泥的排水量就更精确了。另外橡皮泥也应该精选，因为有的橡皮泥在水中会松散，这样的橡皮泥不能用。在“摆长怎样影响摆动次数”的研究中，有“金属圆片在木条上固定的位置不同，对摆动快慢影响”的实验，如果用钢锯条代替木条，环形磁铁代替金属圆片进行实验，会更省时、更便捷，效果更明显。因此精选材料，能有效保障公平。

3.教师示范，引导公平。实验中如果操作的方法不正确，操作技巧不掌握，就可能控制不住有关的变量，难以保证学生公平地操作。这时，教师的演示操作十分必要。“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验，尽管老师讲述出了测量摩擦力的方法，但学生还不能正确规范地使用测力计测量摩擦力。老师就利用实物投影，边演示操作边讲述：“用测力计测量物体的摩擦力时，为了防止拉动时手的抖动，可以用左手从底部握住测力计，然后轻轻地、水平拉动物体……当物体刚好动起来时，测力计的读数就是物体受到的摩擦力。” 经过教师这样直观的演示和清晰的表述，学生就能很快的掌握科学规范的测量方法，掌握读数的技巧，确保了实验公平，有效地控制了相关变量。