培养学生运用控制变量法设计实验的能力

“控制变量法”巧应用安居街小学李振威义务教育课程标准中，要求改变过分强调知识传承的倾向，将科学探究作为学习的目标，让学生在探究过程中，学习科学研究方法培养学生的探索精神、实践能力以及创新意识。在探究式学习科学知识的过程中，研究问题的科学方法很多，其中“控制变量法”是最重要的方法之一，那么如何使学生掌握“控制变量法”呢？一、让学生了解控制变量法的内涵自然界中发生的各种现象,往往是错综复杂的。决定某一个现象的产生和变化的因素常常也很多。为了弄清事物变化的原因和规律,必须设法把其中的一个或几个因素用人为的方法控制起来,使它保持不变,然后来比较,研究其他两个变量之间的关系,这种研究问题的科学方法就是控制变量法。例如在教学《电磁铁》一课中，电磁铁的磁力大小与电池的节数和绕线圈数有关。教材中没有提供可演示的和学生动手的实验。为了提高学生学习科学的兴趣和强化科学方法的教学,在这节课上我为学生准备了如下实验器材:电池若干、导线、铁钉（大小不一）、若干订书针。利用这些实验器材如何用控制变量法来研究呢，当导线粗细相同,绕线圈数相同，铁钉相同，观察电池节数与电磁铁磁力大小的关系。首先引导学生大胆猜想，然后根据猜想设计实验，关键是要确定不变的因素和需要改变的因素，在一轮又一轮循序渐进的与学生交谈、与学生思维碰撞的过程中，共同来确定不变的因素和需要改变的因素。确定好以后学生就明白使用同一根导线，同一根铁钉，绕相同的圈数，把这些因素都控制起来，在这些因素不变的情况下，来研究电池的节数与电磁铁磁力大小的关系，这样学生就真正经历了用“控制变量法”研究问题的思维过程。最后再简述操作的具体过程。电磁铁磁力的大小与其他因素的关系，学生就能自己讨论实验方案并动手操作得出结论。他们同时也体会到用控制变量法研究问题并不难。自己也会用这种方法去研究问题而感到很自信。再如，四年级上册水在加热和冷却后一节中，蒸发的快慢是由三个因素决定的,跟液体温度的高低,液体上方空气流动的快慢,液体表面积的大小有关。在这节课上我为学生准备了如下实验器材:玻璃板、滴管、酒精、酒精灯、扇子,放在学生的课桌上。利用这些实验器材如何用控制变量法来研究当液体温度相同,液体上方液体流动速度相同,观察液体蒸发快慢与液体表面积的大小的关系。要求学生在课桌上放两块玻璃板,分别在两块玻璃板上滴质量相同的酒精,并提醒学生观察考虑液体温度相同,液体上方空气流动的速度相同这两个因素是否控制起来,在这两个因素不变的条件下怎样能使两个液体表面积大小不同。同学们很快的就能领会,只要用滴管把其中一个液体表面划开,这样两液体表面积就不同了。经过相同的时间,观察得到表面积大的液体蒸发快。蒸发的快慢与其他两个因素的关系同学们就能自己讨论实验方案并动手操作得出结论。二、让学生掌握控制变量法及其应用科学方法的掌握比科学知识的掌握更难。通过一堂课的教学,学生能学懂一个科学概念并能理解，但科学方法的掌握不是一次教学就能让学生理解和掌握的,只有在我们有意识的长期熏陶下,学生才能潜移默化地,自觉不自觉地学到一些科学方法。科学方法教育必须与科学知识的教学相结合,以知识传授作为方法教育的载体。教材中科学方法的教育大多是隐形的,所以我们要善于挖掘教材中用控制变量法进行教学的素材,使其明朗化，并切切实实地告诉学生这种研究问题的方法就是“控制变量法”,踏踏实实地教会学生控制变量法是怎样研究问题的。学生一旦掌握了一种研究问题的科学方法其意义远远地超过了学生掌握一个科学概念的用途。经过长期的训练,学生掌握了控制变量法不但对以后学习科学提高了兴趣,而且在遇到新知识,新规律时,也善于用控制变量法去加以研究。例如在四年级下册三单元《物体的运动》一单元中，小车运动的快慢与什么因素有关，摆的快慢与什么有关和四单元《无处不在的力》单元中，如何减小液体的阻力和降落伞下降的快慢和那些因素有关，都用到了控制变量法。今年我命制三四年级下册形成性测试题，关于“摆的快慢与什么有关”我设计了这样一道题。笑笑发现荡秋千是曲线运动，而且秋千的摆动很有规律，为模拟秋千的运动，笑笑制作了一个摆，并研究摆的运动规律。请根据笑笑的实验记录，回答下面的问题。（42分）实验项目摆线摆锤摆角时间第一次20厘米5克60°15秒第二次20厘米10克60°15秒1、第一次实验和第二次实验哪次摆动的次数多？（4分）2、实验能否直接说明“”摆的快慢与摆线的长短有关”？为什么？（8分）3、试着设计一个实验，证明摆的快慢与摆线的长短有关。你的预测：（4分）你做实验所用的实验材料：（5分）保持不变的是：（4分）需要改变的是：（4分）你设计的记录表格。（8分）你的结论：（5分）我们不但在引入新概念,新规律时,教学生用控制变量法去探索,而且在解决科学教学中的重点和难点问题时也要启发学生用控制变量法去解决。我们应该为学生创造实验条件,使学生在学习上变被动为主动,使学生成为知识的探索者和发现者,从而使学生思维、表达、动手、应变等方面能力得到全面的培养和发展。如，我在教六年级上册《洗衣服的学问》一课中，哪种洗涤用品效果好。做这个实验我们要注意控制好变量和不变量，变量很好控制就是洗涤用品不同比如说一个用洗衣粉一个用肥皂粉。这时我就提问学生要控制好哪些不变量呢？学生说了很多，有用的水要一样、用水量一样多、水的温度要一样（用温度计测量）布条大小一样、布条的材质要一样、布条的新旧要一样、布条上污物大小一样、洗涤时间一样多、用的力要一样大、洗涤剂的用量一样多……经过这样长期的训练,学生掌握了控制变量法，遇到类似的问题大部分同学就能用控制变量法自己设计实验并进行研究,归纳实验结果。同时同学们的分析能力,实验能力,归纳能力都有了大幅度的提高。“控制变量法”是小学科学教学中很重要的探究方法。学生对这种方法的感受,了解,掌握需要有一个较长的过程。我们在教学方法的过程中要把握方法教育的层次性,由浅入深,逐步提高,学生就容易接受掌握,学生掌握了控制变量法有利于以后对其他科学方法的学习,有利于研究性的学习,有利于自我发展,学生将终生受益。