教學(xué)中如何把握控制變量法

　　摘 要： 針對新課標(biāo)的要求及學(xué)生學(xué)習(xí)物理過程中面臨的問題，在教學(xué)中注重知識傳授過程中方法的滲透，讓學(xué)生意識到掌握一定的學(xué)習(xí)方法對其學(xué)習(xí)物理能起到事半功倍的作用。教會學(xué)生學(xué)習(xí)物理的科學(xué)方法，能自覺探討知識背后的思想方法，是物理教學(xué)的首要任務(wù)。本文介紹了初中階段物理教學(xué)中經(jīng)常用到的典型的物理研究方法——控制變量法。
　　關(guān)鍵詞： 新課標(biāo) 物理教學(xué) 教學(xué)方法 控制變量法
　　1.正確認(rèn)識控制變量法。
　　影響某個(gè)物理量大小的因素（變量）可能有多個(gè)，怎樣才能確定哪些因素沒有影響，哪些因素有影響，以及影響的程度如何呢？在實(shí)驗(yàn)中我們采用的是這樣一種方法：在研究某個(gè)因素的影響時(shí)，只改變這個(gè)變量的大小，而保持其他的變量不變，從而確定這個(gè)因素是否影響物理量的大小，以此類推，對有關(guān)變量逐個(gè)加以判斷，就能找出影響物理量大小的所有因素，這種方法稱為控制變量法。控制變量法是解決復(fù)雜問題的一種有效方法，在我們的學(xué)習(xí)和生活中有著廣泛的應(yīng)用。如在學(xué)習(xí)歐姆定律時(shí)，可以開展用控制變量法分別研究導(dǎo)體中的電流與電壓和電阻有什么關(guān)系的探究活動(dòng)，讓學(xué)生進(jìn)一步用控制變量法進(jìn)行定量研究，使其能力得到提高。學(xué)生將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄于下面二表，討論得到兩個(gè)結(jié)論：①保持導(dǎo)體電阻不變時(shí)，導(dǎo)體中的電流跟它兩端的電壓成正比。②保持導(dǎo)體兩端的電壓不變時(shí)，導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體的電阻成反比。再綜合得到結(jié)論（歐姆定律）：“一段導(dǎo)體中的電流，跟這段導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟這段導(dǎo)體的電阻成反比?！?br/>　　它在初中物理中很常用，也是有效的探索問題和分析解決問題的科學(xué)方法。如果教學(xué)生掌握了控制變量法，這必將有利于學(xué)生理解和掌握物理概念和規(guī)律，更有利于研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力的發(fā)展。
　　2.控制變量法的在初中階段的重要性。
　　在科技迅猛發(fā)展、知識日新月異、科技競爭日益激烈的今天，我們應(yīng)該認(rèn)識到，能力的高低在一定程度上表現(xiàn)為掌握方法的多少和熟練程度的高低。因此，教會學(xué)生掌握學(xué)習(xí)物理的科學(xué)方法，自覺探討知識背后的思想方法，是物理教學(xué)的首要任務(wù)。初中階段應(yīng)用控制變量法研究的物理規(guī)律有：音調(diào)與樂器弦長、粗細(xì)和松緊的關(guān)系、滑動(dòng)摩擦力與壓力和接觸面粗糙程度的關(guān)系、壓強(qiáng)（壓力產(chǎn)生的效果）與壓力和受壓面積的關(guān)系、通電導(dǎo)體發(fā)出的熱量與電阻、電流和通電時(shí)間的關(guān)系（焦耳定律）等。這為提高學(xué)生應(yīng)用控制變量法探究問題答案的能力提供了許多鍛煉機(jī)會。
　　在教學(xué)活動(dòng)中應(yīng)有意識地讓學(xué)生從見識到熟悉再到試著做，去掌握這種研究方法，讓他們認(rèn)識到物理規(guī)律是觀察實(shí)驗(yàn)、物理思維和數(shù)學(xué)推理的產(chǎn)物，讓他們也會用控制變量的方法揭示出有關(guān)物理量之間的關(guān)系。例如用這種方法研究導(dǎo)體的電阻與哪些因素有關(guān)，小結(jié)于下表。
　　用這種方法可以定性地研究問題，并為學(xué)生將來進(jìn)行定量研究在方法上打下基礎(chǔ)，培養(yǎng)了學(xué)生研究問題的能力。
　　3.怎樣在教學(xué)中有效地應(yīng)用控制變量法呢？
　　3.1從學(xué)生的心理特點(diǎn)入手
　　只有先了解學(xué)生的心理特征，根據(jù)學(xué)生的心理特征對癥下藥，才能達(dá)到事半功倍的效果。初中生對自然規(guī)律的探求欲望和邏輯思維能力都逐漸地達(dá)到一定層次?？梢岳脤W(xué)生的心理特點(diǎn)使學(xué)生對控制變量法產(chǎn)生強(qiáng)烈的好奇心和求知欲。所以我們在教學(xué)中可通過以下4步滲透控制變量法：（1）介紹著名科學(xué)家通過應(yīng)用控制變量法進(jìn)行科學(xué)探究的成功案例或有趣的事跡，使學(xué)生對控制變量法產(chǎn)生深刻的印象和濃厚的興趣。（2）通過對典型問題的探究過程，教師先演示著應(yīng)用控制變量法進(jìn)行探究活動(dòng)，讓學(xué)生在不知不覺中認(rèn)識控制變量法的形式和內(nèi)涵，使學(xué)生初步認(rèn)識和領(lǐng)會控制變量研究問題的思維過程。如引言中可以探究水中的氣泡從哪里來、裝滿水的杯子最多能裝回形針的個(gè)數(shù)與什么因素有關(guān)等。（3）先在教師的引導(dǎo)下讓學(xué)生應(yīng)用控制變量法試著探究一些和示例相似的問題，然后讓學(xué)生獨(dú)立的探究一些自己喜歡或感興趣的問題。（4）引導(dǎo)學(xué)生在生活中應(yīng)用控制變量法進(jìn)行實(shí)踐活動(dòng)，如研究植物的生長快慢與陽光、水分、溫度因素的關(guān)系等。
　　3.2立足于教材
　　在課程改革的大背景下對于探究性學(xué)習(xí)要求越來越高，過程與方法目標(biāo)是教學(xué)的三維目標(biāo)之一，而利用控制變量法的探究活動(dòng)則是教材中最為基礎(chǔ)探究方法。初中階段的大部分概念的定義規(guī)律的建立中都蘊(yùn)含著控制變量法這一科學(xué)方法，這就要求我們的教學(xué)不能就知識而講知識，也不能單純地就方法而講方法，科學(xué)方法教育必須與物理知識教學(xué)相結(jié)合，方法教育要以知識傳授為載體。
　　教材中有部分內(nèi)容是直接通過控制變量法教學(xué)的，如探究壓力作用效果與哪些因素有關(guān)、探究液體壓強(qiáng)大小的影響因素、探究浮力大小的影響因素、探究動(dòng)能、勢能大小的影響因素、歐姆定律、焦耳定律等。通過這些直接應(yīng)用控制變量法，學(xué)生不但能很好地掌握這些物理規(guī)律，更能系統(tǒng)地學(xué)習(xí)科學(xué)探究方法，培養(yǎng)自身的科學(xué)素養(yǎng)。教材中在許多概念或規(guī)律的探索和推導(dǎo)的過程中，都隱性地運(yùn)用了控制變量法這一科學(xué)方法。例如，對“比熱容”下定義時(shí)，把“單位質(zhì)量”和“溫度升高1℃”這兩點(diǎn)作為基本條件，這樣就突出了物質(zhì)吸收的熱量跟物質(zhì)種類的關(guān)系，使“比熱容”這一概念能反映“物質(zhì)吸熱（或放熱）的本領(lǐng)”這一物理意義。還有，在研究速度、密度等知識的教學(xué)過程中都隱含了控制變量法。所以，教師要善于挖掘教材中用控制變量法進(jìn)行教學(xué)的素材，抓住知識和方法的結(jié)合點(diǎn)，這是通過知識教學(xué)滲透控制變量法教育的憑借點(diǎn)。
　　3.3多方面滲透
　　學(xué)生要完全地掌握控制變量法，使之成為自身能力的一部分，必須經(jīng)歷一個(gè)長期的循序漸進(jìn)的過程，不但需要在了解學(xué)生心理特征的基礎(chǔ)上，立足于教材，而且要多方面地持之以恒地進(jìn)行訓(xùn)練。
　　3.3.1通過物理概念的學(xué)習(xí)逐漸滲透
　　物理概念是從大量同類物理現(xiàn)象和物理過程中抽象出來的，所提示的是客觀事物的共同性質(zhì)和本質(zhì)特征，物理概念的形成過程就是應(yīng)用科學(xué)方法思維的過程，這為我們提供了滲透控制變量法的教育素材。
　　3.3.2結(jié)合物理規(guī)律進(jìn)行控制變量法滲透
　　生活中的各種現(xiàn)象都是有著內(nèi)在的規(guī)律的，而這種規(guī)律往往是由多種因素復(fù)雜的、共同的影響所表現(xiàn)出來的。在生活中讓學(xué)生關(guān)注這些規(guī)律的變化與各種因素的關(guān)系，在教學(xué)中再結(jié)合控制變量法去探索、總結(jié)物理規(guī)律，效果很好。
　　3.3.3結(jié)合物理學(xué)史進(jìn)行控制變量法滲透
　　利用學(xué)生對物理學(xué)家的尊崇的感情來滲透控制變量法的應(yīng)用，效果會更好。例如介紹著名的物理學(xué)家焦耳研究焦耳定律的過程，如何研究出電熱與電流的平方成正比、與電阻成正比、與通電時(shí)間成正比的結(jié)論。
　　3.3.4結(jié)合物理習(xí)題進(jìn)行控制變量法滲透
　　在初中物理的中控制變量法的習(xí)題很多，這也是中考重點(diǎn)考查的內(nèi)容之一，所以在平時(shí)練習(xí)時(shí)就要注意控制變量法的練習(xí)，使學(xué)生不但在生活中、科學(xué)探究中會應(yīng)用控制變量法，更能應(yīng)用控制變量法分析題目。例如2010年株洲市的中考試題：在“探究影響液體壓強(qiáng)大小的因素”實(shí)驗(yàn)中，老師用壓強(qiáng)計(jì)做了如圖10所示的（a）、（b）、（c）三次實(shí)驗(yàn)。比較實(shí)驗(yàn)（a）、（b）可知液體壓強(qiáng)與液體的密度有關(guān)；比較實(shí)驗(yàn)（b）、（c）可知液體壓強(qiáng)與液體的深度有關(guān)。
　　圖10
　　控制變量法制是初中物理教學(xué)中的一種典型方法，其他如觀察與實(shí)驗(yàn)法、類比法、假說的方法、抽象與概括的方法、分類比較法、理論推導(dǎo)法等，也可在教學(xué)中適當(dāng)向?qū)W生介紹，讓學(xué)生在預(yù)習(xí)新課和解答習(xí)題時(shí)進(jìn)行嘗試。
　　在初中物理教學(xué)中，方法的運(yùn)用與知識的傳輸同樣重要。只有教會學(xué)生正確的學(xué)習(xí)方法，才能培養(yǎng)他們的自學(xué)能力，達(dá)到事半功倍的學(xué)習(xí)效果。
　　參考文獻(xiàn)：
　?。?］周琳.活動(dòng)式教學(xué)法初探.中國教育學(xué)會物理教學(xué)專業(yè)委員會，2002.5.
　?。?］吳善法.滲透控制變量法的四個(gè)關(guān)鍵點(diǎn).中國教育學(xué)會物理教學(xué)專業(yè)委員會，2005.1.
　?。?］陳剛，舒信隆.新編物理教學(xué)論.華東師范大學(xué)出版社，2006.