用控制變量法教學(xué)，發(fā)展學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)

呂建林

物理學(xué)中對于多因素（多變量）的問題，常常采用控制因素（變量）的方法，把多因素的問題變成多個單因素的問題。每一次只改變其中的某一個因素，而控制其余幾個因素不變，從而研究被改變的這個因素對事物的影響，分別加以研究，最后再綜合解決，這種方法叫控制變量法。它是科學(xué)探究中的重要思想方法，廣泛地運(yùn)用在各種科學(xué)探索和科學(xué)實驗研究之中。生發(fā)現(xiàn)漸近線，為獲取漸近線的方程、探討漸近線的性質(zhì)做好鋪墊。

2教學(xué)反思

2.1科學(xué)方法引入教學(xué)，使探究落到實處

課堂教學(xué)的有效性基于教師良好的課堂教學(xué)設(shè)計。精巧合理的教學(xué)設(shè)計能有效激發(fā)學(xué)生思考，輔助學(xué)生自主建構(gòu)，有利于學(xué)生的課堂生成和知識內(nèi)化。合理的教學(xué)設(shè)計，既需要教師對教學(xué)內(nèi)容的準(zhǔn)確理解、教學(xué)目標(biāo)的準(zhǔn)確分析、學(xué)生學(xué)情的準(zhǔn)確把握，又需要教師有豐富的教學(xué)手段和敢于超越的教學(xué)方法。

在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中引入“控制變量法”等自然科學(xué)的研究方法，通過設(shè)計實驗幫助學(xué)生形成直觀感知和初步判斷，通過軟件工具或其他實驗器材對猜想的結(jié)論進(jìn)行深入分析，探討量的變化帶來的影響，變量之間的關(guān)系與聯(lián)合作用、獨(dú)立作用，在感性認(rèn)知的基礎(chǔ)上抽象數(shù)學(xué)模型，把握因果關(guān)系與問題實質(zhì)，進(jìn)行理性論證，這符合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，不僅能激發(fā)學(xué)生的探究熱情，巧妙破解教學(xué)難點(diǎn)問題，還能幫助學(xué)生掌握一套簡單有效的科學(xué)研究方法。“控制變量法”易于理解，容易上手，學(xué)生完全可以掌握，有了這樣的研究方法，學(xué)生就可以針對多變量（因子）的問題自主設(shè)計實驗，自己開展研究，而不是停留于聽老師講，看老師做，或者跟著老師做。真正實現(xiàn)不只授人以魚，而且授人以漁。學(xué)生在實驗一和實驗二的操作體驗后自主設(shè)計實驗三，就是方法內(nèi)化，活學(xué)活用的具體體現(xiàn)。

2.2實驗與引導(dǎo)有效結(jié)合，使探究得以深入

“控制變量法”是科學(xué)研究中常用的實驗觀察的方法，它有利于我們從實驗現(xiàn)象中觀測不同因素對事物的影響，得出初步的判斷和推論。但是僅停留于現(xiàn)象的認(rèn)知是片面的，實驗難免受制于實驗對象的特殊性而不能涵蓋全體，實驗設(shè)計是否覆蓋全面，設(shè)計是否有針對性，是否安排得當(dāng)、操作簡便，也是影響實驗結(jié)果的重要因素。

因為缺乏鍛煉嘗試和有意識的訓(xùn)練，學(xué)生設(shè)計實驗的意愿不足，能力還有欠缺，還需要教師針對具體教學(xué)問題，恰當(dāng)?shù)匾龑?dǎo)實驗探究，實驗四的探究就是在學(xué)生探究無法進(jìn)一步深入下去的情況下，在教師抽象出雙曲線系模型后展開的。在教師的及時引導(dǎo)后，學(xué)生借助實驗現(xiàn)象自然地發(fā)現(xiàn)了漸近線，使教學(xué)難點(diǎn)變得水到渠成。

2.3打破學(xué)科之間的藩籬，使素養(yǎng)得以延伸

目前，國際上普遍將科學(xué)素養(yǎng)概括為三個組成部分，即對于科學(xué)知識達(dá)到基本的了解程度；對科學(xué)的研究過程和方法達(dá)到基本的了解程度；對于科學(xué)技術(shù)對社會和個人所產(chǎn)生的影響達(dá)到基本的了解程度。國際學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)測試大綱（PISA）中提出，科學(xué)素養(yǎng)的測試應(yīng)該有三個方面組成：科學(xué)基本觀念、科學(xué)實踐過程、科學(xué)場景；在測試范圍上由科學(xué)知識、科學(xué)研究的過程和科學(xué)對社會的作用三個方面組成。

教育是影響公民科學(xué)素養(yǎng)的主要因素，當(dāng)前的學(xué)校教學(xué)中，各學(xué)科在自身的教學(xué)大綱中都會明確相應(yīng)的學(xué)科核心素養(yǎng)要求，但是在實際教學(xué)中也存在著相互孤立、甚至割裂的現(xiàn)象，學(xué)生往往只會在本學(xué)科固有的情境中使用一些方法，一旦離開常見的情境，便想不到或者不會用。改變現(xiàn)狀的一個現(xiàn)實可行的重要途徑，是改變教學(xué)觀念，在教學(xué)設(shè)計中打破學(xué)科之間的隔閡，豐富知識、方法使用的情境，將科學(xué)方法附著于各種可能的學(xué)科場景，創(chuàng)造更多的實踐機(jī)會，滲透科學(xué)方法的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)質(zhì)疑、探究精神，在實踐中培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，使學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)充分延伸，形成高尚的科學(xué)情懷，更好地服務(wù)于社會、服務(wù)于現(xiàn)實生活。

備注：本文系國家社科基金“十二五”規(guī)劃教育學(xué)一般課題“普通高中學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)發(fā)展的研究”（編號BHA140112）研究成果。