探究教学与控制变量法

【前言】探究教学与控制变量法由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。如探究滑动摩擦阻力大小与接触面积粗糙程度和压力大小的关系时，因为影响滑动摩擦阻力的因素较多，因此，在探究过程中要用到变量控制的方法。在研究滑动摩擦阻力与压力的关系时，要控制不变的量是接触面粗糙程度等因素，要改变的量（变量）是压力的大小。而在探究滑动...

在探究教学中，探索问题，分析、解决问题的科学方法很多。控制变量法是一种最常用，最有效的科学方法之一。应用好这一方法将在探究教学效果中，取到事半功倍的作用。哪什么是控制变量法？在探究教学中如何应用控制变量法？关键是什么？现浅析如下。

当研究的问题与多个因素有关时，往往先控制其它几个因素不变，集中研究其中一个因素变化而产生的影响，这种方法叫控制变量法。自然界中发生的各种物理现象往往是错综复杂的。影响物理学研究对象的因素在许多情况下并不是单一的，而是多种因素共同起作用的，为了确定各个不同物理量之间的关系，就需要控制某些量使其保持不变，而改变某一个量，得出所研究的物理量与该物理量之间的关系。探究性教学是在教师的指导下，学生运用科学探究的方法，进行学习，主动去获取知识，从而形成科学概念。探究性学习是学生用以获取知识、领悟科学的思想观念，领悟科学家研究自然界所用的方法而进行的各种活动，包括提出问题、假设猜想、设计实验、进行实验、分析论证、评估交流等。

探究教学讲究发散思维、多方探讨、发挥学生的积极主动性，各抒己见；而控制变量法则是对实验限制条件，只能对某一方面进行探讨和研究。两者看似矛盾，其实质是统一的。控制变量法是有条件的探究，是建立在一定的知识、能力基础上的探究，它可以去除学生在学习过程中的盲目性，在教师有目的引导下，提出问题，明确分析对象，运用合理的知识和经验，探索教学中的问题，从而解决问题。

在教学探究教学过程中，应用控制变量法时，成功与否关键是确定什么是要控制不变的量，什么是变量（要改变的量）。一般情况下，在研究什么与什么时，前面的什么是研究的对象，而后面的什么是与之有关的因素是变量，其它的是要控制不变的量。分清这些关系，将使探究的问题迎刃而解。

在许多概念、规律的探索实验中应用了“控制变量法”这一科学方法。

如探究滑动摩擦阻力大小与接触面积粗糙程度和压力大小的关系时，因为影响滑动摩擦阻力的因素较多，因此，在探究过程中要用到变量控制的方法。在研究滑动摩擦阻力与压力的关系时，要控制不变的量是接触面粗糙程度等因素，要改变的量（变量）是压力的大小。而在探究滑动摩擦阻力与接触面粗糙程度时，则要改变的量（变量）是接触面的粗糙程度，此时要控制不变的量是压力等因素。又如探究压力产生的效果与压力、受力面积关系时，先控制受力面积大小一样，而改变压力的大小如图甲、乙，可得出当受力面积相同时，压力越大，压力作用的效果越明显。探究压力产生的效果与受力面积关系时，要控制压力大小不变，而改变受力面积大小如图乙、丙。这样可得出当压力相同时，受力面积越小，压力产生的效果越明显。

在物理实验过程中，控制变量法是一种最常用、最有效的方法。

如在探究导体阻值大小与导体材料、横截面积、长度以及温度等关系时，可先控制导体的材料、横截面积等因素保持不变，而改变导体的长度，得出导体阻值大小与导体长度的关系。如此依次逐一进行探究，结论就非常清楚。

其次，在利用物理知识去分析和解决一些实际问题时，如能灵活运用“控制变量法”进行分析，有时可起到事半功倍的效果。

在初中物理中，可用“控制变量”去分析和解决的实际问题是很多的，这就为这一科学方法的教学和应用提供了很好的机会。例如，有这样一道题：质量相同的水和煤油，吸收相同的热量，谁的温度升高较大？对于这一道习题，初看起来似乎有一定的难度，因为这样简短的一句话中包含了四个相互关联的物理量，也就是说，要比较谁的温度升高较大，就要同时分析其它三个物理量（质量、热量、比热容）对它的综合影响，如果没有一种科学的分析方法，要解决这样一个实际问题，不仅费时费力，且准确率不高，但如能对学生加以恰当的引导，让他们考虑是否可用物理实验中常用的科学方法来解决这道实际问题，经过思考及同学间的相互讨论，许多同学便会想到用“控制变量法”结合公式Q=cmΔt来解决这个问题，思路是这样的：因为这个问题要解决的是Δt（升高的温度）的大小，所以先将此公式变成Δt=Q/cm的形式，再分析题目发现，m（质量）、Q（热量）相同，即这个问题中Δt仅取决于c（比热容），且从Δt=Q/cm这一关系式中可以看出，Δt与c成反比，而水的比热容大于煤油的比热容，因此很容易得出这个问题的答案是：“煤油升高的温度比水大”。可见，在解决物理问题时，如能恰当运用科学方法进行分析，确实能起到提高解题速度与准确率的良好效果。更为重要的是，通过这一实际问题的解决过程，使学生对如何应用“控制变量法”等科学方法去分析、解决问题作了有益的尝试。

如（2005重庆市）下表是小莉同学用如图11所示装置分别测得水和盐水在不同深度时，压强计（U形管中是水）两液柱的液面高度情况。

（1）分析表中序号为1、2、3三组数据要控制不变的量是取相同的 要改变的量是金属盒在水中的 这样可得到的结论是：同种液体的压强随深度的增加而__________，比较表中序号为3、4两组数据要控制不变的量是金属盒在液体中相同的 要改变的是不同的液体水和盐水，可得到的结论是：不同液体的压强还跟液体的___________有关。

（2）为了进一步研究在同一深度，液体向各个方向的压强是否相等，他们应控制的量是金属盒在水中的____________ ，要改变的是金属盒在水中的____________。

（3）小莉同学在学了液体压强公式后，用公式对以上实验的数据进行分析计算（g=10N/kg），得出金属盒在30mm深处水的压强是__________Pa，而从压强计测出的压强为__________Pa，由此她发现按液面高度差计算的压强值小于按液体深度计算的压强值，你认为造成的原因是什么？ 答： 。

在初中物理（如在力学、电学、热学）中，可用“控制变量”这一科学方法去分析解决的实际问题还很多，这就为学生灵活应用这一科学方法解决问题提供了保证。

探究性教学能让学生充分开动脑筋，发挥个人潜质。控制变量法是探究教学中重要方法之一，合理运用主动引导会使探究教学效果更理想。