“控制變量法”在物理教學中的運用

　　物理是一門自然科學，而自然界中的各種現象，往往是錯綜復雜的，一個現象的產生和變化常常隨多個因素的變化而變化。為了弄清現象產生的原因和規律，必須把引起變化的一個或多個因素，用人為的方法控制起來使之保持不變，從而排除這些因素對變化現象的干擾，集中精力來探究變化現象與其中一個因素的關系，這種研究問題的方法就是“控制變量法”。它的好處是把一個復雜的問題，分解成幾個簡單的問題，使研究的問題簡單化，便于研究。我認為，讓學生掌握這種方法，應從以下兩個方面進行引導。
　　一、引導學生大膽猜想引起現象變化的因素
　　教師要根據學生已有的知識、經驗提出問題，學生根據已有的知識經驗，對教師所提出的問題，對現象的自身可變因素和外部可變因素，經過認真思考，提出自己的猜想，即讓學生通過自己的努力，猜想出引起現象變化的可能因素。在這里，學生所得出的結論，有時是前人已有的，有時是幼稚的、甚至是錯誤的。這都不要緊，因為這是學生思維的結果，是學生創新的發端，教師對學生這種積極思考和敢于創新的精神要加以保護和鼓勵。由于問題是學生自己提出的，學生想迫切知道自己猜想的是對還是錯，這樣會大大提高學生的求知欲和學習的積極性。
　　如在學習“影響蒸發快慢的三要素”時，教材中沒有提供可供演示的實驗和學生實驗。為了提高學生的學習積極性和探究物理問題的能力，我們可以先向學生提問：“怎樣晾曬衣服，衣服干得快些?”學生自然會根據生活經驗說散開、放在通風、向陽的地方干得快一些。干得快說明蒸發快，教師在此基礎上進行引導：把衣服散開并放在通風向陽的地方，衣服自身因素上的水的溫度、表面積有什么改變，周圍的外部因素(液體表面的空氣流動)有什么改變，進而學生會猜想出蒸發的快慢可能由液體溫度的高低、表面積的大小、液體表面空氣流動的速度三個因素決定。或者學生會猜想出更多。
　　二、引導學生設計控制條件的實驗探究猜想
　　學生通過猜想得出的結論是否正確，必須通過實驗的檢驗，物理學家研究物理問題也是這樣做的。因為猜想是學生自己提出來的，此時學生從心理上來看迫切想知道自己的猜想是否正確，大腦反應興奮。這時，教師應因勢利導，讓學生自己去設想驗證實驗的方法、步驟、觀察重點和期望得出的可能的結論。
　　如上面“影響蒸發快慢的因素”的猜想實驗，可安排分組實驗，為學生準備玻璃板、滴管、酒精、酒精燈、火柴等放在學生實驗桌上。先引導學生把影響蒸發快慢的三因素，分解成三個簡單的問題：
　　①液體的溫度相同，上方空氣流動速度相同時，液體蒸發的快慢與液體表面積的關系。
　　②液體的表面積相同、溫度相同時，蒸發快慢與液體上方空氣流動速度的關系。
　　③液體表面積和液體上方空氣流動速度相同時，液體蒸發快慢與溫度高低的關系。
　　在引導學生設計以上三個問題的研究實驗時（即如何用“控制變量法”來研究），讓學生思考怎樣保持液體上方空氣流速相同、溫度和表面積相同：可以在兩塊玻璃板上分別滴上同樣質量的兩小滴酒精。在研究第①個問題時，怎樣改變液體表面積的大小？可用滴管將其中一小塊玻璃上的酒精撥開，兩液體的表面積就不同了，接著學生進行實驗。經過相同時間后觀察實驗現象，學生就能得出液體表面積越大，蒸發越快的結論。同理，在引導第②、③個問題時，改變液體表面空氣流速，可用書本扇其中的一塊玻璃；改變液體的溫度，可用酒精燈給其中一塊玻璃加熱。
　　觀察哪一塊玻璃上的酒精干得快，學生很快得出結論：液體的溫度越高，表面積越大，液體表面空氣流動越快，蒸發越快。這樣，證實了學生自己的猜想是正確的。這樣，使學生學到了知識，更重要的是讓學生學會了探究物理問題的方法。再如：學生做完用天平和量筒測量鹽水密度的實驗后，可向學生提問：“若沒有量筒，只有天平和燒杯，能否測出鹽水的密度?”讓有興趣的同學想一想，做一做。一些聰明的同學就會認真思考，并按自己的想法進行實驗。最后測出鹽水的密度。學生通過探究，在獲取知識的同時也得到了求知的愉悅感和成就自我的自信心，從而培養學生研究的習慣和創新能力。
　　
　　（晉州市第四中