初中物理控制变量教学的几点体会

蔡网林

摘 要：控制变量法的关键是控制无关变量的变化，将复杂的问题简单化，然后去研究物理量之间的内在关系。控制变量法是在物理研究中应用非常广泛的一种方法，由于影响物理量的因素往往不是一个，就这些因素单独探究，能够深入了解这些因素内在的关系。本文将对这种方法进行阐述，探讨控制变量法在教学中应用的方法。

关键词：初中物理；控制变量法；教学策略

控制变量法是研究物理的一种重要方法，通过在物理公式中的应用这一方法，学生们能够掌握一种思维方式。教师通过教学，让学生拓展思想，掌握控制变量这一常用的解决物理问题的方法。“授人以鱼不如授人以渔”，学生在学习欧姆定律的过程中去探索这种方法，这种方法在以后实验探究物理公式正比、反比关系中非常适用，能够让学生在以后学习其他新知识的时候事半功倍。

一、创设情境，激发体验

学生在此前没有接触过有关控制变量的内容。在正式讲解用控制变量法掌握欧姆定律之前，教师可以在教学的开始阶段开展比较浅显的探究活动，通过调动学生们的积极性，成功引入这种新的思想。这样的方法，可以给学生提前创设出应用的氛围，提前感知，在大脑中形成浅显的印象，激发学生体验。

在引入欧姆定律的时候，我训练学生运用控制变量法，通过教师的简单引导，让学生们自己设计，培养学生探究科学方法的意识。在课堂上，我首先展示了一个简单的发光小灯泡电路，让学生去改变电路中的某个条件让灯泡变暗。有学生们说减少电池的数量，这样通过改变小灯泡的电压U进而让灯泡变暗。我问学生们在这种情况下，电路中还有什么发生了变化，学生回答：电压U变小了，在电路中电阻R不变的情况下就会让电流I变小。也就是说，在其他条件不变的情况下，改变小灯泡两端的电压U就会影响灯泡两端的电流I，进而改变灯泡的亮度。我让学生们再想想其他的方法，有学生说在电路中加一个滑动变阻器，这样通过改变电路中的总电阻R，从而改变电流。学生说的这两种方法都是正确的，教师就应该让学生在课堂上多发言，提高他们在课堂的主体地位。学生其实已经有控制变量法的思想了，只是还没有进行系统的认识，不懂得在其他方面应用。教师先提供给学生新的探究情景，让学生开动脑筋，既能训练他们的思维，还能激发他们对之后探究的热情。

学生通过探究电阻R和电压U对电流I的影响，逐渐的萌生出控制变量的思想。在此种情景中，虽然只是简单的认识，但是已经提高了学生的思维活跃性，让学生认识到物理实验的有趣，产生参与的想法。学生从熟悉的电路入手，积极地参与到课堂教学中，有利于活跃课堂气氛。

二、演绎探究，形成认知

学生了解了控制变量法的使用情况，教师就可以在实际操作中引导学生运用控制变量法，去研究各项因素是怎样影响物理量的。教师通过在课堂上设计探究实验，让学生体验控制变量法，进一步深入了解这个科学方法。

在探究欧姆定律的时候，我进一步问学生：“小灯泡的电阻会改变吗？”学生回答：“小灯泡是白炽灯，它的电阻R会随着温度的变化而变化。”这是我让学生提前阅读教材的结果。这样做能够让学生在听讲的时候变轻松。所以我让学生选用定值电阻，来探究定值电阻I和导体两端电压U之间的关系。为了不老是换电池，有学生提出在电路中加一个滑动变阻器，这样既可以保护电路还能改变定值电阻两端的电压U。学生自己动手实验，及时记录电流表和电压表的数据I1，U1，教师在旁边指导。学生每改变一次滑动变阻器的阻值，都可以得到一组新的数据。学生记录完数据之后，根据刚才的实验，我让他们用图像法来研究，画出I-U的图像，得到了当电阻不变时，电流I和导体两端的电压U是成正比的结论。在整个探究的过程中，首先要让学生考虑影响整个实验的其他因素，排出了这些因素，然后进行研究，再通过记录数据进行分析，最终通过图像等辅助工具来得出结论。

欧姆定律是电学的一个基本规律，学生在探究的时候正确地运用了滑动变阻器，大大降低了实验的难度。学生和老师一起合作完成实验设计，学生既动手又动脑，课堂变得生动活泼，教学的效率大大提高。

三、建立概念，引导归纳

在学习了控制变量法之后，为了能让学生进一步的深化理解、建立控制变量法的概念，教师可以让学生使用这种方法去验证其他的公式。我突破教材的限制，增加了一个补充实验：让学生探究电阻的计算公式R= ，来加深他们对这种方法的印象。

这次我让学生自己去设计实验，学生你一言我一语的积极发言，基本把实验的步骤说全了。之后我让学生用实验来检测，学生借助之前研究欧姆定律的电路图，这次通过更换定值电阻的电阻丝，得到几组电压表和电流表的示数IX、UX。我给学生提供了相同电阻率，不同横截面积的电阻丝，通过在课堂上随机剪断电阻丝来改变长度L。有的学生研究的是保持电阻的长度不变探究横截面积和电阻之间的关系，有的学生研究的是保持电阻的横截面积相同探究电阻的长度和电阻之前的关系。在学生将得到的数据IX、UX进行整理，算出电阻丝的电阻R之后，再去做R-S和R-L的图像，就可以去检测公式R=的正确性。学生运用控制变量法，发现电阻丝的电阻R和长度L成正比，和横截面积S成反比。通过检测，验证了控制变量法的必要性，学生就可以通过这两个实验去体会控制变量法在探究实验中的应用，将这个方法融入到自己的思想中去。

最后我告诉同学们，要在实验中正确地找到自变量和因变量，就必须理清哪个量的改变是由于谁的变化而变化的。只要学生们掌握了这样的逻辑关系，分清自变量和因变量，就能很好地运用控制变量法了。

四、开放试题，学以致用

物理知识不是只靠教师的讲解就能让学生掌握的，要想让学生将这些知识真正地内化，做题是唯一的途径。在做题的过程中，学生才能发现自己的问题，在听讲的过程中并不一定能够发现这些问题，通过练习才可以提高运用知识的能力。

控制变量法的考查多设置在实验题中，我以“密度”为载体，让学生进行练习。物体的密度公式为p=—，不难发现：同种物质组成的物体，质量与体积成正比；不同种物质组成的不同物体，质量一定时，密度与体积是成反比的。就通过这一结论来做题。首先题目中给出了四个物块，铝块1的质量为54g，体积为20cm3，密度为2.7g/cm3，铝块2的质量为108g，体积为40cm3，松木1的质量为108g，体积为216 cm3，密度未知，松木2的质量为10g，体积为20 cm3，密度为0.5 g/cm3。松木的密度很容易就能求得，为0.5 g/cm3。通过比较两个铝块，可以发现质量和体积有什么关系？不难发现，两个物块的密度是相同的，根据公式m=pV，可知两者是呈正比关系的。通过比较铝块2和松木1，质量相同的不同物质，密度和体积是什么关系？显然体积是不同的，因为密度不同，在质量相等的情况下，密度越大，体积越小。通过比较铝块和松木，可以得出什么结论？这两种物体的质量、体积、密度都不一定相同，完全可以写“同种物质的密度是一样的”“不同物质的密度一般是不一样的”。就这道题来说，就是运用了控制变量法，铝块1、铝块2的密度是相同的，当质量增大一倍，体积也会相应的增大一倍。而对于铝块2和松木1，两者的质量是相同的，根据对应关系m=pV，就可知松木的密度会小。这道题虽然简单，学生通过观察数据，已经慢慢地在接触这种研究方法。在之后练习到难的问题时，就会有坚实的基础，比如探究压强、液体內部的压强的问题，学生必须分析不同的数据，然后进行整合，才能解决问题。

知识必须要在实践中得到升华，只有经过不断地练习，才能将其融会贯通。教师可以将题型变化形式，将不变的原理装入不同的“外套”里去，让学生真正学会这种方法。通过训练做题，学生不断精益求精，不断进步。

通过对不同物理公式的探究，学生接触到新的科学方法——控制变量法。通过学习这种方法，学生可以认识不同物理量之间的关系，进而加深对公式的理解。在整个过程中，教师都要以重点知识作为切入点，注重培养学生主体的行为和思维，目的是提高学生的科学素养。

参考文献：

[1]张 论.控制变量法在初中物理教学中的应用[J].宿州教育学院学报，2008（3）.

[2]罗国忠.关于科学探究中的多因素问题研究[J].浙江教育科学，2007（2）.

（作者单位：江苏省泰州市大冯初级中学）endprint