【教学中如何把握控制变量法】物理中控制变量法

时间：2019-04-15 03:25:19　来源：柠檬阅读网本文已影响人

　　摘要：针对新课标的要求及学生学习物理过程中面临的问题，在教学中注重知识传授过程中方法的渗透，让学生意识到掌握一定的学习方法对其学习物理能起到事半功倍的作用。教会学生学习物理的科学方法，能自觉探讨知识背后的思想方法，是物理教学的首要任务。本文介绍了初中阶段物理教学中经常用到的典型的物理研究方法——控制变量法。
　　关键词：新课标物理教学教学方法控制变量法
　　1.正确认识控制变量法。
　　影响某个物理量大小的因素（变量）可能有多个，怎样才能确定哪些因素没有影响，哪些因素有影响，以及影响的程度如何呢？在实验中我们采用的是这样一种方法：在研究某个因素的影响时，只改变这个变量的大小，而保持其他的变量不变，从而确定这个因素是否影响物理量的大小，以此类推，对有关变量逐个加以判断，就能找出影响物理量大小的所有因素，这种方法称为控制变量法。控制变量法是解决复杂问题的一种有效方法，在我们的学习和生活中有着广泛的应用。如在学习欧姆定律时，可以开展用控制变量法分别研究导体中的电流与电压和电阻有什么关系的探究活动，让学生进一步用控制变量法进行定量研究，使其能力得到提高。学生将实验数据记录于下面二表，讨论得到两个结论：①保持导体电阻不变时，导体中的电流跟它两端的电压成正比。②保持导体两端的电压不变时，导体中的电流跟导体的电阻成反比。再综合得到结论（欧姆定律）：“一段导体中的电流，跟这段导体两端的电压成正比，跟这段导体的电阻成反比。”
　　它在初中物理中很常用，也是有效的探索问题和分析解决问题的科学方法。如果教学生掌握了控制变量法，这必将有利于学生理解和掌握物理概念和规律，更有利于研究性学习和创新能力的发展。
　　2.控制变量法的在初中阶段的重要性。
　　在科技迅猛发展、知识日新月异、科技竞争日益激烈的今天，我们应该认识到，能力的高低在一定程度上表现为掌握方法的多少和熟练程度的高低。因此，教会学生掌握学习物理的科学方法，自觉探讨知识背后的思想方法，是物理教学的首要任务。初中阶段应用控制变量法研究的物理规律有：音调与乐器弦长、粗细和松紧的关系、滑动摩擦力与压力和接触面粗糙程度的关系、压强（压力产生的效果）与压力和受压面积的关系、通电导体发出的热量与电阻、电流和通电时间的关系（焦耳定律）等。这为提高学生应用控制变量法探究问题答案的能力提供了许多锻炼机会。
　　在教学活动中应有意识地让学生从见识到熟悉再到试着做，去掌握这种研究方法，让他们认识到物理规律是观察实验、物理思维和数学推理的产物，让他们也会用控制变量的方法揭示出有关物理量之间的关系。例如用这种方法研究导体的电阻与哪些因素有关，小结于下表。
　　用这种方法可以定性地研究问题，并为学生将来进行定量研究在方法上打下基础，培养了学生研究问题的能力。
　　3.怎样在教学中有效地应用控制变量法呢？
　　3.1从学生的心理特点入手
　　只有先了解学生的心理特征，根据学生的心理特征对症下药，才能达到事半功倍的效果。初中生对自然规律的探求欲望和逻辑思维能力都逐渐地达到一定层次。可以利用学生的心理特点使学生对控制变量法产生强烈的好奇心和求知欲。所以我们在教学中可通过以下4步渗透控制变量法：（1）介绍著名科学家通过应用控制变量法进行科学探究的成功案例或有趣的事迹，使学生对控制变量法产生深刻的印象和浓厚的兴趣。（2）通过对典型问题的探究过程，教师先演示着应用控制变量法进行探究活动，让学生在不知不觉中认识控制变量法的形式和内涵，使学生初步认识和领会控制变量研究问题的思维过程。如引言中可以探究水中的气泡从哪里来、装满水的杯子最多能装回形针的个数与什么因素有关等。（3）先在教师的引导下让学生应用控制变量法试着探究一些和示例相似的问题，然后让学生独立的探究一些自己喜欢或感兴趣的问题。（4）引导学生在生活中应用控制变量法进行实践活动，如研究植物的生长快慢与阳光、水分、温度因素的关系等。
　　3.2立足于教材
　　在课程改革的大背景下对于探究性学习要求越来越高，过程与方法目标是教学的三维目标之一，而利用控制变量法的探究活动则是教材中最为基础探究方法。初中阶段的大部分概念的定义规律的建立中都蕴含着控制变量法这一科学方法，这就要求我们的教学不能就知识而讲知识，也不能单纯地就方法而讲方法，科学方法教育必须与物理知识教学相结合，方法教育要以知识传授为载体。
　　教材中有部分内容是直接通过控制变量法教学的，如探究压力作用效果与哪些因素有关、探究液体压强大小的影响因素、探究浮力大小的影响因素、探究动能、势能大小的影响因素、欧姆定律、焦耳定律等。通过这些直接应用控制变量法，学生不但能很好地掌握这些物理规律，更能系统地学习科学探究方法，培养自身的科学素养。教材中在许多概念或规律的探索和推导的过程中，都隐性地运用了控制变量法这一科学方法。例如，对“比热容”下定义时，把“单位质量”和“温度升高1℃”这两点作为基本条件，这样就突出了物质吸收的热量跟物质种类的关系，使“比热容”这一概念能反映“物质吸热（或放热）的本领”这一物理意义。还有，在研究速度、密度等知识的教学过程中都隐含了控制变量法。所以，教师要善于挖掘教材中用控制变量法进行教学的素材，抓住知识和方法的结合点，这是通过知识教学渗透控制变量法教育的凭借点。
　　3.3多方面渗透
　　学生要完全地掌握控制变量法，使之成为自身能力的一部分，必须经历一个长期的循序渐进的过程，不但需要在了解学生心理特征的基础上，立足于教材，而且要多方面地持之以恒地进行训练。
　　3.3.1通过物理概念的学习逐渐渗透
　　物理概念是从大量同类物理现象和物理过程中抽象出来的，所提示的是客观事物的共同性质和本质特征，物理概念的形成过程就是应用科学方法思维的过程，这为我们提供了渗透控制变量法的教育素材。
　　3.3.2结合物理规律进行控制变量法渗透
　　生活中的各种现象都是有着内在的规律的，而这种规律往往是由多种因素复杂的、共同的影响所表现出来的。在生活中让学生关注这些规律的变化与各种因素的关系，在教学中再结合控制变量法去探索、总结物理规律，效果很好。
　　3.3.3结合物理学史进行控制变量法渗透
　　利用学生对物理学家的尊崇的感情来渗透控制变量法的应用，效果会更好。例如介绍著名的物理学家焦耳研究焦耳定律的过程，如何研究出电热与电流的平方成正比、与电阻成正比、与通电时间成正比的结论。
　　3.3.4结合物理习题进行控制变量法渗透
　　在初中物理的中控制变量法的习题很多，这也是中考重点考查的内容之一，所以在平时练习时就要注意控制变量法的练习，使学生不但在生活中、科学探究中会应用控制变量法，更能应用控制变量法分析题目。例如2010年株洲市的中考试题：在“探究影响液体压强大小的因素”实验中，老师用压强计做了如图10所示的（a）、（b）、（c）三次实验。比较实验（a）、（b）可知液体压强与液体的密度有关；比较实验（b）、（c）可知液体压强与液体的深度有关。
　　图10
　　控制变量法制是初中物理教学中的一种典型方法，其他如观察与实验法、类比法、假说的方法、抽象与概括的方法、分类比较法、理论推导法等，也可在教学中适当向学生介绍，让学生在预习新课和解答习题时进行尝试。
　　在初中物理教学中，方法的运用与知识的传输同样重要。只有教会学生正确的学习方法，才能培养他们的自学能力，达到事半功倍的学习效果。
　　参考文献：
　　［1］周琳.活动式教学法初探.中国教育学会物理教学专业委员会，2002.5.
　　［2］吴善法.渗透控制变量法的四个关键点.中国教育学会物理教学专业委员会，2005.1.
　　［3］陈刚，舒信隆.新编物理教学论.华东师范大学出版社，2006.5.

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