初中物理教學中控制變量法及其應用論文
【摘 要】以現代研究性學習理論和新課程標準為指導，結合教學實踐，將物理學科中研究問題常用的一種科學方法“控制變量法”，在初中物理中的應用作歸納，并對初中物理教學中正確使用“控制變量法”提出建議與思考。
【關鍵詞】控制變量法應用 科學方法探究
目前，構建主義作為一種新的認知理論，已成為國際科學教育改革的主流理論。構建主義強調學習的自主性、社會性、情景性，由此產生出探究性學習和合作學習等現代學習方式。倡導“記憶的理科”轉向“探究的理科”、“單向教學”轉向“合作學習”。物理課程標準在課程總目標中指出：“義務教育階段的物理教育目標是培養全體學生的科學素養”，特別將科學探究納入內容標準，旨在加強學生科學素養。
在物理學中研究對象往往不是孤立的，總是處于與其他事物和現象的相互聯系之中，因此影響研究對象的因素在許多情況下并不是單一的，而是多種因素相互交錯、共同起作用的。
要想精確地把握研究對象的各種特點，弄清事物變化的原因和規律，單靠自然條件下整體觀察研究對象是遠遠不夠的，還必須對研究對象施加人為的影響，造成特定的便于觀察的條件，也就是當影響某一物理量變化的因素較多時，要研究某一個因素的變化對該物理量的影響，必須保持其它因素不變，否則就無法知道該物理量的變化是由哪個因素的變化引起的。例如：物理量A與B、C、D等因素都有關，得出A與B之間具體關系的方法是：控制C、D不變，只改變B，判斷A的變化，從而得出規律；再采用類似的步驟分析得出A與C、A與D之間的聯系。這就是控制變量的方法，運用“控制變量法”可以使物理量的變化簡化為分別與各個單因素的變化有關的問題，逐一分析、解決，從而降低物理問題的分析難度。
在物理教學中，如何做到以學生為主體，把“控制變量法”有機地融入學生的探究性學習活動中，對于貫徹、實施新課程標準，培養學生的科學探究能力極為重要。近幾年各地中考試題中出現了很多需要利用這一方法解答的考題，本文就“控制變量法”在初中物理教學中的應用作初步探討。
一、控制變量法在建立概念及規律教學中的應用。
控制變量法常用于探究物理規律的實驗教學，例如：“牛頓第一定律”、“阿基米德原理”、“歐姆定律的實驗教學”、“壓強”等都運用了“控制變量法”這一科學方法。
例如：歐姆定律的實驗教學，教師可以組織學生討論怎樣研究I、U、R之間的關系，確定研究對象是電流以后，引導學生采用控制變量法，先控制一個物理量“電阻”不變，研究電流與電壓兩個物理量的關系，再控制另一個物理量“電壓”不變，研究電流與電阻兩個物理量之間的關系，最后將這些單一關系綜合、歸納找出它們之間的規律，得出歐姆定律。
例如：在物理啟蒙教育階段，為了突出路程的大小，時間長短，運動快慢之間的關系。分兩個層次控制變量，第一個層次，選取各種復雜運動中最簡單的勻速直線運動，即控制運動軌跡是一條直線，不反向，且運動快慢不變。第二個層次，在大環境下，分別選擇不同變量控制，研究兩個對應量之間的關系：
（1）控制時間相同時，比較兩物體路程大小來判斷物體運動快慢，學生的生活經驗能讓其得出正確結論：路程越大，運動越快，速度越大。
（2）控制路程相等時，比較兩個運動物體完成全程所用時間的多少來比較物體運動的快慢，通過學生的生活經驗也知道：先到達終點的速度快（即用時少的速度快）；然后通過綜合比較可得表達式V=S/t。
二、控制變量法在探究性實驗中的應用。
探究教學講究發散思維、多方探討、發揮學生的積極主動性，各抒己見；而控制變量法則是對實驗限制條件，只能對某一方面進行探討和研究。兩者看似矛盾，其實質是統一的。控制變量法是有條件的探究，是建立在一定的知識、能力基礎上的探究，它可以去除學生在學習過程中的盲目性，在教師有目的引導下，提出問題，明確分析對象，運用合理的知識和經驗，探索教學中的問題，從而解決問題。
例如：“探究影響液體蒸發快慢的因素”時，學生會猜想：影響液體蒸發快慢的因素可能有溫度的高低，液體表面積大小，液體的質量大小，液體種類等因素。諸多因素中，要讓學生通過實驗去驗證猜想，無疑會增加學生的盲目性，因為受影響因素太多，對初學者來說，會覺得每個因素都有影響，而各因素之間又相互受影響，學生根本無法從中找到正確的結論，此時教師應該主動引導，幫助學生排除相關的干擾因素，采用控制變量法。讓學生通過比較對照、分析、觀察，實際發現真正的影響因素。比如引導學生用兩杯質量相同、體積相同、表面積相同的水，都放在同一室內，一杯用塑料膜罩住，另一杯不罩，同時放在電風扇下吹風。學生很快就會發現，用電風扇吹一段時問后，罩塑料膜的那杯水，體積幾乎不變，而沒罩塑料膜的那杯水，體積明顯減少，學生一下子就可分析出表面空氣流動的速度對水的蒸發的影響了。以此類推，學生很容易探得其它因素的影響關系。
三、控制變量法在習題教學中的應用。
在利用物理知識去分析和解決一些實際問題時，如能靈活應用“控制變量”進行分析，就會起到事半功倍的效果。在初中物理教學中，可用“控制變量”去分析和解決的實際問題是很多的，這就為這一科學的教學方法和應用提供了很好的機會。
例如：質量相等的水和煤油，吸收相同的熱量后誰的溫度升高較大？
分析：這道題初看起來似乎有一定的難度，因為這句話中包含了四個物理量，也就是說，要比較誰的溫度升高較大，就要同時分析其它三個物理量（質量、熱量、比熱容）對它的綜合影響，如果沒有一種科學的分析方法，要解決這樣一個實際問題不僅費時且準確率不高，但如果能對學生加以恰當的引導，讓他們考慮是否可用物理實驗常用的科學方法來解決這道實際問題，經過思考及同學間的相互討論，許多同學會想到用“控制變量法”，結合公式Q=cm△t解決這個問題。思路如下：因為這個問題要解決的是△t（升高的溫度）的大小，所以先將此公式變成△t=Q/ cm的形式，在分析題目發現m、Q相同，即這個問題中△t僅取決于c，且從△t=Q/Cm這個關系式中可以看出，當m、Q相同時△t與c成反比，而水的比熱容大于煤油的比熱容，因此很容易得出這個問題的答案是：“煤油的升高溫度比水大”。
在解決物理問題時，如能恰當運用科學方法進行分析，確實能起到提高解題的速度與準確率的良好效果。更為重要的是，通過這些實際問題的解決過程，使學生對如何應用“控制變量法”等科學方法去分析、解決問題作了有益的嘗試。在初中物理（如在力學、電學、熱學）中，一個物理量往往與多個變量有關，一般不可能同時研究多個變量對研究對象的綜合影響，只能采取控制變量逐個分析的方法。這些物理量主要有弦的.音調、聲音的響度、固體液體氣體壓強、浮力、杠桿平衡條件、動能及重力勢能因素、功率、機械效率、影響內能的因素、熱量（燃燒燃料）、影響電阻的因素、歐姆定律、電磁鐵磁性、電功、電功率……所以，“控制變量法”是研究物理問題的最重要、應用最廣泛的科學方法，學生必須對“控制變量法”不斷加深理解，并逐步達到有意識地去應用的目的。
四、建議與思考
1、探究過程中使用控制變量法應注意：①教師在課前要做好大量的準備工作，為所探究的問題設種種可產生的結果，做好充分的思想準備和解決方案。②備教材的同時備學生，因材施教，因材施控。要循循善誘，密切引導，一步步將他們引入成功的殿堂。③善于發現學生的細微進步，為探究教學進一步的開展奠定思想基礎。
2、“控制變量法”的應用應注意變量的可控性及有效控制無關變量。根據研究的需要，借助各種方法技術減少或消除各種可能影響實驗科學性的無關因素的干擾，在簡化純化的狀態下認識研究對象。
3、注意應用能力的遷移，“控制變量法”作為物理學中的研究方法，在教學中要注意“授人以魚”與“授人以漁”的關系。宏觀上可采用“一學習、二模仿、三創造”的教學模式，最終將學過的科學方法獨立地遷移到新知識的學習中，或應用于解決自己遇到的新問題，從而達到培養能力、提高科學素質的目的。
參考文獻
[1] 廖伯琴、張大昌主編《初中物理課程標準》解讀
[2] 項紅專編著《中學教研論文寫作指導》
[3] 裴娣娜著《教育研究方法導論》.
[4] 閻金鐸等著《中學教師物理教育研究方法》
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