·理化天地·
年第期初中物理控制变量法教学的策略
谭龙飞
（）江苏省邳州市新桥中学，江苏邳州２２１３１４
［摘 要］控制变量法是初中物理重要的研究方法之一。控制变量法的精髓是通过控制无关变量，化复杂为简单；通过穆勒五法，观察判断物理量之间的关系。如何根据初中学生的思维特点和这一研究方法的特点进行教学，是教师亟待解决的问题。本文着重探讨了控制变量法教学的策略及应注意的问题。
［关键词］控制变量；教学策略；注意问题［中图分类号］６２３．６ Ｇ
［（）文献标志码］文章编号］００２１４７７２０１２１１００４００３ Ａ ［ １－－－
控制变量法教学要求与解读 一、
《义务教育物理课程标准》中关于控制变量“的要求是：尝试考虑影响问题的主要因素，有控”制变量的初步意识。
从教学要求来看，首先应使学生认识到，物理学科中的许多问题都是由多个因素共同造成的结果。例如，弦乐器弦振动时音调的高低与弦弦的长短、弦的粗细、弦的材料，这的松紧程度、
些因素共同对弦振动的音调起作用。其次，还应在一定的条件下，有时是某个因使学生认识到，
素在对问题起主要因素。让学生认识当某个因素在对问题起主要作用时是有一定条件的，就是为了使学生能进一步体会，所谓这个条件，就是除主要因素以外的其他因素对问题的影响应该小到可以忽略的程度。实际上，这就是在帮助学
［１］
如要探究弦振动生建立控制变量的初步意识。
适时显性。“隐性方式法的教学应以隐性为主，
重在使学生感受科学方法，受到科学方法的启蒙初步体会到科学研究方法和策教育和熏陶，
［３］
”略。适时显性就是让学生知道这种研究方法
并不严格要求学生说出控制变量是控制变量法，
法的定义。但作为教师应该明确其定义及运用
［４］
）。控制变量法的流程（如图１
图１
的音调与弦的长短、粗细、材料三者中弦的长短关系时，必须保持弦的粗细、材料二个因素不变。
控制变量法是解决复杂物理问题的一种有效方法。所谓的控制变量法就是把一个多因素影响的某一物理量问题，通过控制某几个因素不变，只让其中一个因素改变，从而转化为多个单一因素影响某一物理量的问题的研究方法。控制变量法的精髓是通过控制无关变量，化复杂为
［２］
简单；通过穆勒五法，观察判断物理量之间的
二、控制变量法教学的策略
根据学生的认知特点和初中物理教材的实际，如何进行有效的控制变量法教学，笔者进行了探索，以求教于同行。
在真实情境中，体验控制变量法１．
提出问题：老师拿两个同样的篮球（充气也，一样多）问：哪两位同学愿意来进行拍球比赛？（。问题符合学生实际，学生纷纷举手，跃跃欲试）情境１：老师找两个拍球水平相当的学生Ａ和Ｂ。说明比赛规则：老师说开始时，学生开始拍
关系。因初中学生感性认识不足，所以控制变量
，作者简介］谭龙飞（男，江苏邳州人，中学高级教师，徐州市课改先进个人、邳州市中青年明星教师。１９６４－） ［
·４０·
球，说停止时，停止拍球。南面第一排的四位学北面第一排的四生齐声数出Ａ同学的拍球个数，
位学生齐声数出Ｂ同学的拍球个数。拍球比赛老师故意让Ａ先停止，数出Ａ同学的拍球个时，数；然后再让Ｂ停止，数出Ｂ同学的拍球个数。老师根据两组数出的拍球个数，宣布这次拍球比赛Ｂ同学获胜。
预期：这次拍球比赛，老师通过控制不同的比赛时间，使Ｂ同学获胜。让学生认识到拍球比赛时，拍球时间是影响拍球比赛的其中一个因必须控制时间素。要进行合理的拍球比赛，相同。
问题１：在拍球比赛时，Ｂ同学为什么获胜？这样比赛合理吗？你认为怎样比赛才算合理呢？
情境２：老师再找两个拍球水平相当的学生Ｃ和Ｄ。向学生解释第一次比赛的缺陷是拍球的时间不相同，第二次比赛一定要让两个同学Ｃ和同时开始、同时结束，比赛规则Ｄ拍球时间相同：
与第一次相同。开始拍球比赛时，让Ｃ同学在水泥地上拍，Ｄ同学在木板上拍。老师根据学生数出拍球的个数进行评判，宣布第二次比赛Ｃ同学获胜。
预期：拍球比赛，老师通过控制拍球使用的不同地面，使Ｃ同学获胜。让学生认识到拍球比拍球使用的地面是影响拍球比赛的另一个赛时，
因素。要进行合理的拍球比赛，在时间相同的情况下，还必须控制拍球使用的地面相同。
问题２：在拍球比赛时，Ｃ同学为什么获胜？通过第一次、第二次比赛，你认为怎样比赛才算合理呢？
情境３：在第一次、第二次比赛的基础上，让全班学生自由讨论到底应该怎样进行合理的拍球比赛。学生自主制定比赛规则、选择比赛学生、自己主持。讨论的结果是：比赛时间相同、都在水泥地面上、两个学生拍球水平相当。这时我宣布偷偷地用气针把一个篮球的气放掉一部分，比赛开始。比赛结果令同学惊讶。
预期：影响拍球比赛的因素很多，分析影响、因素，要有“扶”有“放”相信学生，学生才能真正成为学习的主人，使学生体验具体的生活中的问题都是有多个因素共同造成的结果。
问题３：通过拍球比赛，你能总结影响拍球个
数的因素有哪些吗？
在这一系列的拍球比赛活动过程中，教师创设学生感兴趣的生活情境，通过问题链启发引导给学生充分自由的思考空间，使学生思维学生，
活跃、自主思考、表达和交流，真正理解要进行公必须先将拍球时间、拍球使用的平的拍球比赛，
地面、篮球、学生的拍球水平等因素都相同的时候才能进行。这就为今后学习控制变量法提供了丰富的知识背景和卓有成效的意义准备。避免了把本来富有潜在意义和丰富内涵的控制变使意义学习产生量法当做机械的知识来灌输，功效。
在探究活动中，渗透控制变量法２．
学生学习一种方法或技能需要进行模仿性训练，控制变量法的学习也不例外。教师为学生学习控制变量法提供了丰富的知识背景，即为学“习控制变量法建立丰富的表象，由于表象具有
［５］
，动摇性、模糊性”所以教师还应反复呈现表
以期表象更加丰富、稳定和清晰。因此教学象，
时，教师需要布置一些探究活动来固化这种表探究皮球的反弹高度与象。如苏科物理教材中“
哪些因素有关，请你自己设计实验做一做，证实。要求学生课外实验，你的其中一个猜想”并完成实验报告。然后在课内进行交流、反馈。最后师生共同总结：皮球的反弹高度与地面的硬度、皮球距地面的高度、皮球中气的多少、开始下落时是否用力等因素有关。要验证皮球的反弹高度与皮球距地面的高度有关，就要让其他的三个因素不变，只改变皮球到地面的高度，观察皮球的反弹高度，就可以得出结论；要验证皮球的反弹高度与地面硬度有关，只需变地面的硬度，让其他的三个因素不变，观察皮球的反弹高度……学生在体验控制变量法的基础上，又进一步渗透在探究活动中并尝试运用，这样就可以在学生的头脑中形成较稳定的认知结构，为其应用到物理知识的学习及显性化控制变量法教学奠定了丰厚的基础。
在概念规律的建立中，运用控制变量法３．
初中物理知识以概念和规律为主，而物理概念、规律大多是在实验的基础上通过归纳、总结而建立的。实验方案的设计一般蕴含着控制变量法。教学时，应注重知识发生的过程，以重要
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物理概念、物理规律的建立过程为契机，让学生使学生掌握物理知识的过主动运用控制变量法，
程成为运用科学研究方法的过程。让“知识和技过程与方法”融为一体，相得益彰。能、
如教学苏教版教科书物理“１４．２探究影响导时，可按照科学探究的步骤体电阻大小的因素”
（进行实施：猜想与假设、控制变量法）设计实验、进行实验、得出结论。首先引导学生猜想：影响导体电阻大小的因素可能有哪些？经过分析、讨论、教师筛选得出：猜想１．影响导体的电阻可能猜想２．影响导体的电阻跟导体的横截面积有关；
可能跟导体的长度有关；猜想３．影响导体的电阻在几可能跟导体的材料有关。教师进一步追问：个因素中，如何研究其中的一个因素是否影响电阻的大小呢？引导学生设计实验方案。并告诉学生这种研究方法叫控制变量法。让学生阅读“——控制变量法”。最后让学生明教材，方法—确，探究影响导体电阻大小的因素时运用的是控影响压力作用的制变量法。如以前学习的探究“
、“影响浮力大小的因素”等都运用了控制效果”
变量法。此时，控制变量法的教学实现了由“隐性到显性”的循环。当然，这种循环不是单向的、而是循环往复的。至于何时“显性”最恰当，教师应根据教材和所教学生实际掌握的程度来确定时机，没有一成不变的模式，因为“教学有法，但。教无定法”
在应用训练中，掌握控制变量法４．
学生学习任何知识需要有内化的过程。控制变量法不可能单靠教师以讲授、告诉的方式让学生理解掌握，需要学生通过自己进行适量的操作、练习内化才能形成自己的认知结构，进而达到运用自如的程度。因此，适度的变式练习与反馈对于掌握控制变量法显得尤其重要。变式练习可以从提供与学习情境相似的问题情境逐渐演变为情境完全不同的多种新情境，让学生熟知控制变量法适用各种不同类型。试题类型做到条件化试题与开放试题相结正例与反例相结合、
合，有利于模式识别的概括化和分化。运用控制变量法解答的类型题很多，往往是中考的必考内容，一般出现在实验设计和阅读探究试题中。解决这类习题的关键，首先要明确试题中有哪些物
理现象，在这些物理现象中有哪些现象变化了、哪些物理现象没有变化，然后运用控制变量法设。计探究方案和探究结论（解答略）
三、控制变量法教学应注意的问题
控制变量法是初中物理教学中最常用的、而在教学中首且是比较重要的研究问题方法之一，
先应注意循序渐进性。由于控制变量法属于程具有抽象性和概括性，所以控序性知识的范畴，
制变量法的学习和掌握是一个由浅入深、由形象到抽象、循序渐进不断深化的过程。教学时宜采分散、根据物理教材实际和学生认知顺用长期、
序，把物理知识与控制变量法教学有机结合。其学次应注意反复性。从一个较长的学习过程看，习对控制变量法的认识都是在反复理解和运用中逐渐形成的，其间有一个由低级到高级的螺旋上升过程，对控制变量法应该注意在不同知识阶段的再现，以加深学生对控制变量法特征的理解。一蹴而就、急功近利的方法是不可能的、也是不可取的。最后应适当渗透控制变量法教学
［６］
运用控制变量法研究初中物理问题其缺陷性。
确实是行之有效的，但单因素的控制变量法并不能解决所有多因素问题。教学时，可以适当让学生看到控制变量法的局限性，尝试用非控制变量法研究一些简单多因素问题，让学生拓宽研究思路，培养学生辩证思维的观点。
［参考文献］
［］廖伯琴，《张大昌．全日制义务教育物理课程标准》解读１
［武汉：湖北教育出版社，Ｍ］．２００２：３９．
［］陈刚．］归纳法的启发式教育［上海教育科研，２Ｊ．２００１
（）：１５０５３．－
［］何静，邢红军，郑鹉．高中物理教材中科学方法的显化研３
］（）：究［教学与管理，Ｊ．２００９６７４７６．－
［］张论．］控制变量法在初中物理教学中的应用［宿州教４Ｊ．
（）：育学院学报，２００８６１１８１１９．－
［邢红军．物理教育心理学［南宁：广西教育５］乔际平，Ｍ］．
出版社，２００２：５０．
［］罗国忠．］关于科学探究中的多因素问题研究［浙江教６Ｊ．
（）：育科学，２００７２３２３４．－
［责任编辑：陈学涛］
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年第期初中物理控制变量法教学的策略
谭龙飞
（）江苏省邳州市新桥中学，江苏邳州２２１３１４
［摘 要］控制变量法是初中物理重要的研究方法之一。控制变量法的精髓是通过控制无关变量，化复杂为简单；通过穆勒五法，观察判断物理量之间的关系。如何根据初中学生的思维特点和这一研究方法的特点进行教学，是教师亟待解决的问题。本文着重探讨了控制变量法教学的策略及应注意的问题。
［关键词］控制变量；教学策略；注意问题［中图分类号］６２３．６ Ｇ
［（）文献标志码］文章编号］００２１４７７２０１２１１００４００３ Ａ ［ １－－－
控制变量法教学要求与解读 一、
《义务教育物理课程标准》中关于控制变量“的要求是：尝试考虑影响问题的主要因素，有控”制变量的初步意识。
从教学要求来看，首先应使学生认识到，物理学科中的许多问题都是由多个因素共同造成的结果。例如，弦乐器弦振动时音调的高低与弦弦的长短、弦的粗细、弦的材料，这的松紧程度、
些因素共同对弦振动的音调起作用。其次，还应在一定的条件下，有时是某个因使学生认识到，
素在对问题起主要因素。让学生认识当某个因素在对问题起主要作用时是有一定条件的，就是为了使学生能进一步体会，所谓这个条件，就是除主要因素以外的其他因素对问题的影响应该小到可以忽略的程度。实际上，这就是在帮助学
［１］
如要探究弦振动生建立控制变量的初步意识。
适时显性。“隐性方式法的教学应以隐性为主，
重在使学生感受科学方法，受到科学方法的启蒙初步体会到科学研究方法和策教育和熏陶，
［３］
”略。适时显性就是让学生知道这种研究方法
并不严格要求学生说出控制变量是控制变量法，
法的定义。但作为教师应该明确其定义及运用
［４］
）。控制变量法的流程（如图１
图１
的音调与弦的长短、粗细、材料三者中弦的长短关系时，必须保持弦的粗细、材料二个因素不变。
控制变量法是解决复杂物理问题的一种有效方法。所谓的控制变量法就是把一个多因素影响的某一物理量问题，通过控制某几个因素不变，只让其中一个因素改变，从而转化为多个单一因素影响某一物理量的问题的研究方法。控制变量法的精髓是通过控制无关变量，化复杂为
［２］
简单；通过穆勒五法，观察判断物理量之间的
二、控制变量法教学的策略
根据学生的认知特点和初中物理教材的实际，如何进行有效的控制变量法教学，笔者进行了探索，以求教于同行。
在真实情境中，体验控制变量法１．
提出问题：老师拿两个同样的篮球（充气也，一样多）问：哪两位同学愿意来进行拍球比赛？（。问题符合学生实际，学生纷纷举手，跃跃欲试）情境１：老师找两个拍球水平相当的学生Ａ和Ｂ。说明比赛规则：老师说开始时，学生开始拍
关系。因初中学生感性认识不足，所以控制变量
，作者简介］谭龙飞（男，江苏邳州人，中学高级教师，徐州市课改先进个人、邳州市中青年明星教师。１９６４－） ［
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球，说停止时，停止拍球。南面第一排的四位学北面第一排的四生齐声数出Ａ同学的拍球个数，
位学生齐声数出Ｂ同学的拍球个数。拍球比赛老师故意让Ａ先停止，数出Ａ同学的拍球个时，数；然后再让Ｂ停止，数出Ｂ同学的拍球个数。老师根据两组数出的拍球个数，宣布这次拍球比赛Ｂ同学获胜。
预期：这次拍球比赛，老师通过控制不同的比赛时间，使Ｂ同学获胜。让学生认识到拍球比赛时，拍球时间是影响拍球比赛的其中一个因必须控制时间素。要进行合理的拍球比赛，相同。
问题１：在拍球比赛时，Ｂ同学为什么获胜？这样比赛合理吗？你认为怎样比赛才算合理呢？
情境２：老师再找两个拍球水平相当的学生Ｃ和Ｄ。向学生解释第一次比赛的缺陷是拍球的时间不相同，第二次比赛一定要让两个同学Ｃ和同时开始、同时结束，比赛规则Ｄ拍球时间相同：
与第一次相同。开始拍球比赛时，让Ｃ同学在水泥地上拍，Ｄ同学在木板上拍。老师根据学生数出拍球的个数进行评判，宣布第二次比赛Ｃ同学获胜。
预期：拍球比赛，老师通过控制拍球使用的不同地面，使Ｃ同学获胜。让学生认识到拍球比拍球使用的地面是影响拍球比赛的另一个赛时，
因素。要进行合理的拍球比赛，在时间相同的情况下，还必须控制拍球使用的地面相同。
问题２：在拍球比赛时，Ｃ同学为什么获胜？通过第一次、第二次比赛，你认为怎样比赛才算合理呢？
情境３：在第一次、第二次比赛的基础上，让全班学生自由讨论到底应该怎样进行合理的拍球比赛。学生自主制定比赛规则、选择比赛学生、自己主持。讨论的结果是：比赛时间相同、都在水泥地面上、两个学生拍球水平相当。这时我宣布偷偷地用气针把一个篮球的气放掉一部分，比赛开始。比赛结果令同学惊讶。
预期：影响拍球比赛的因素很多，分析影响、因素，要有“扶”有“放”相信学生，学生才能真正成为学习的主人，使学生体验具体的生活中的问题都是有多个因素共同造成的结果。
问题３：通过拍球比赛，你能总结影响拍球个
数的因素有哪些吗？
在这一系列的拍球比赛活动过程中，教师创设学生感兴趣的生活情境，通过问题链启发引导给学生充分自由的思考空间，使学生思维学生，
活跃、自主思考、表达和交流，真正理解要进行公必须先将拍球时间、拍球使用的平的拍球比赛，
地面、篮球、学生的拍球水平等因素都相同的时候才能进行。这就为今后学习控制变量法提供了丰富的知识背景和卓有成效的意义准备。避免了把本来富有潜在意义和丰富内涵的控制变使意义学习产生量法当做机械的知识来灌输，功效。
在探究活动中，渗透控制变量法２．
学生学习一种方法或技能需要进行模仿性训练，控制变量法的学习也不例外。教师为学生学习控制变量法提供了丰富的知识背景，即为学“习控制变量法建立丰富的表象，由于表象具有
［５］
，动摇性、模糊性”所以教师还应反复呈现表
以期表象更加丰富、稳定和清晰。因此教学象，
时，教师需要布置一些探究活动来固化这种表探究皮球的反弹高度与象。如苏科物理教材中“
哪些因素有关，请你自己设计实验做一做，证实。要求学生课外实验，你的其中一个猜想”并完成实验报告。然后在课内进行交流、反馈。最后师生共同总结：皮球的反弹高度与地面的硬度、皮球距地面的高度、皮球中气的多少、开始下落时是否用力等因素有关。要验证皮球的反弹高度与皮球距地面的高度有关，就要让其他的三个因素不变，只改变皮球到地面的高度，观察皮球的反弹高度，就可以得出结论；要验证皮球的反弹高度与地面硬度有关，只需变地面的硬度，让其他的三个因素不变，观察皮球的反弹高度……学生在体验控制变量法的基础上，又进一步渗透在探究活动中并尝试运用，这样就可以在学生的头脑中形成较稳定的认知结构，为其应用到物理知识的学习及显性化控制变量法教学奠定了丰厚的基础。
在概念规律的建立中，运用控制变量法３．
初中物理知识以概念和规律为主，而物理概念、规律大多是在实验的基础上通过归纳、总结而建立的。实验方案的设计一般蕴含着控制变量法。教学时，应注重知识发生的过程，以重要
·４１·
物理概念、物理规律的建立过程为契机，让学生使学生掌握物理知识的过主动运用控制变量法，
程成为运用科学研究方法的过程。让“知识和技过程与方法”融为一体，相得益彰。能、
如教学苏教版教科书物理“１４．２探究影响导时，可按照科学探究的步骤体电阻大小的因素”
（进行实施：猜想与假设、控制变量法）设计实验、进行实验、得出结论。首先引导学生猜想：影响导体电阻大小的因素可能有哪些？经过分析、讨论、教师筛选得出：猜想１．影响导体的电阻可能猜想２．影响导体的电阻跟导体的横截面积有关；
可能跟导体的长度有关；猜想３．影响导体的电阻在几可能跟导体的材料有关。教师进一步追问：个因素中，如何研究其中的一个因素是否影响电阻的大小呢？引导学生设计实验方案。并告诉学生这种研究方法叫控制变量法。让学生阅读“——控制变量法”。最后让学生明教材，方法—确，探究影响导体电阻大小的因素时运用的是控影响压力作用的制变量法。如以前学习的探究“
、“影响浮力大小的因素”等都运用了控制效果”
变量法。此时，控制变量法的教学实现了由“隐性到显性”的循环。当然，这种循环不是单向的、而是循环往复的。至于何时“显性”最恰当，教师应根据教材和所教学生实际掌握的程度来确定时机，没有一成不变的模式，因为“教学有法，但。教无定法”
在应用训练中，掌握控制变量法４．
学生学习任何知识需要有内化的过程。控制变量法不可能单靠教师以讲授、告诉的方式让学生理解掌握，需要学生通过自己进行适量的操作、练习内化才能形成自己的认知结构，进而达到运用自如的程度。因此，适度的变式练习与反馈对于掌握控制变量法显得尤其重要。变式练习可以从提供与学习情境相似的问题情境逐渐演变为情境完全不同的多种新情境，让学生熟知控制变量法适用各种不同类型。试题类型做到条件化试题与开放试题相结正例与反例相结合、
合，有利于模式识别的概括化和分化。运用控制变量法解答的类型题很多，往往是中考的必考内容，一般出现在实验设计和阅读探究试题中。解决这类习题的关键，首先要明确试题中有哪些物
理现象，在这些物理现象中有哪些现象变化了、哪些物理现象没有变化，然后运用控制变量法设。计探究方案和探究结论（解答略）
三、控制变量法教学应注意的问题
控制变量法是初中物理教学中最常用的、而在教学中首且是比较重要的研究问题方法之一，
先应注意循序渐进性。由于控制变量法属于程具有抽象性和概括性，所以控序性知识的范畴，
制变量法的学习和掌握是一个由浅入深、由形象到抽象、循序渐进不断深化的过程。教学时宜采分散、根据物理教材实际和学生认知顺用长期、
序，把物理知识与控制变量法教学有机结合。其学次应注意反复性。从一个较长的学习过程看，习对控制变量法的认识都是在反复理解和运用中逐渐形成的，其间有一个由低级到高级的螺旋上升过程，对控制变量法应该注意在不同知识阶段的再现，以加深学生对控制变量法特征的理解。一蹴而就、急功近利的方法是不可能的、也是不可取的。最后应适当渗透控制变量法教学
［６］
运用控制变量法研究初中物理问题其缺陷性。
确实是行之有效的，但单因素的控制变量法并不能解决所有多因素问题。教学时，可以适当让学生看到控制变量法的局限性，尝试用非控制变量法研究一些简单多因素问题，让学生拓宽研究思路，培养学生辩证思维的观点。
［参考文献］
［］廖伯琴，《张大昌．全日制义务教育物理课程标准》解读１
［武汉：湖北教育出版社，Ｍ］．２００２：３９．
［］陈刚．］归纳法的启发式教育［上海教育科研，２Ｊ．２００１
（）：１５０５３．－
［］何静，邢红军，郑鹉．高中物理教材中科学方法的显化研３
］（）：究［教学与管理，Ｊ．２００９６７４７６．－
［］张论．］控制变量法在初中物理教学中的应用［宿州教４Ｊ．
（）：育学院学报，２００８６１１８１１９．－
［邢红军．物理教育心理学［南宁：广西教育５］乔际平，Ｍ］．
出版社，２００２：５０．
［］罗国忠．］关于科学探究中的多因素问题研究［浙江教６Ｊ．
（）：育科学，２００７２３２３４．－
［责任编辑：陈学涛］
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