控制變量法在中學(xué)物理教學(xué)中的應(yīng)用

摘 要：在中學(xué)物理教學(xué)過程中，控制變量法是一種非常重要的教學(xué)方法，是學(xué)生運(yùn)用物理知識解題的重要思路，也是學(xué)生進(jìn)行研究論證、解決問題的重要方法和手段，是學(xué)生探究學(xué)習(xí)中必須掌握的基本方法、技能。在中學(xué)物理教學(xué)過程中，應(yīng)該科學(xué)運(yùn)用控制變量法，不斷優(yōu)化學(xué)生的物理學(xué)習(xí)能力。

關(guān)鍵詞：控制變量法；中學(xué)物理；教學(xué)實(shí)踐

控制變量法主要是指在中學(xué)物理的教學(xué)過程中，需要研究或論證某一知識點(diǎn)時(shí)，該知識點(diǎn)存在若干個(gè)變量。為了提升研究的速率，更有效地快速切入，就需要利用控制變量法。在實(shí)踐過程中往往控制其他幾個(gè)因素不變，集中研究其中一個(gè)因素變化所產(chǎn)生的影響。

在中學(xué)物理教學(xué)過程中，迎合新課改的需求，教師不僅僅要傳授給學(xué)生科學(xué)的物理知識，同時(shí)更應(yīng)該向?qū)W生傳授科學(xué)的學(xué)習(xí)方法和探究方法。控制變量法就是一種非常科學(xué)的學(xué)習(xí)方法，它是中學(xué)物理學(xué)習(xí)的方法論，在中學(xué)物理教學(xué)中得到了廣泛的應(yīng)用。

一、 控制變量法在教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用原則分析

控制變量法是一種非常科學(xué)的研究方法和論證方法，是中學(xué)生必須掌握的學(xué)習(xí)方法。在中學(xué)物理中，運(yùn)用控制變量法能夠快速地引導(dǎo)學(xué)生切入研究項(xiàng)目，能夠指導(dǎo)學(xué)生在分析問題的過程中，善于抓住主要矛盾。利用控制變量法，應(yīng)該遵循什么樣的科學(xué)原則呢？

首先，在研究過程中，應(yīng)該明確研究的內(nèi)容和方向。一般有若干個(gè)變量存在，只有明確研究的方向，才能找出控制的方向和內(nèi)容。

其次，合理猜想可能產(chǎn)生作用的自變量。在中學(xué)物理教學(xué)實(shí)踐中，利用這種方法，需要分析兩個(gè)以上的自變量。比如電流做功的影響因子包括電壓、電流和通電時(shí)間。

最后，在控制變量法的運(yùn)用過程中，因變量與自變量的研究要彼此對照來進(jìn)行。待所有對照都完成后，再進(jìn)行分析與總結(jié)，進(jìn)而得出準(zhǔn)確的結(jié)果。

二、 控制變量法在中學(xué)物理教學(xué)中的應(yīng)用

在中學(xué)物理教學(xué)過程中，控制變量法的運(yùn)用是非常普遍的，從物理概念性知識到物理應(yīng)用題型的解答過程中，都可以運(yùn)用控制變量法。中學(xué)物理教學(xué)在應(yīng)用控制變量法的過程中，必須善于結(jié)合案例來進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)，以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的認(rèn)知能力。

（一） 控制變量法在物理概念性知識中的教學(xué)應(yīng)用

中學(xué)物理中包含著豐富的概念性知識，這些概念性的知識，學(xué)生不容易理解，只能依靠死記硬背的方式來強(qiáng)化記憶，這自然難以提升中學(xué)物理的整體教學(xué)效率，也難以培養(yǎng)中學(xué)生科學(xué)的實(shí)踐精神。在中學(xué)物理概念性知識、規(guī)律等教學(xué)過程中，利用控制變量法具有關(guān)鍵性的作用。

1. 概念教學(xué)

物理概念是比較難理解的，學(xué)生在物理概念的學(xué)習(xí)過程中，只能通過死記硬背的方式來進(jìn)行學(xué)習(xí)。但其實(shí)，在概念性教學(xué)過程中，教師可以利用控制變量法來優(yōu)化學(xué)生對概念的認(rèn)知。比如在密度教學(xué)過程中，作為中學(xué)物理的一個(gè)關(guān)鍵性的概念，就可以運(yùn)用控制變量法來進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)。

首先，教師應(yīng)該讓學(xué)生自行準(zhǔn)備生活中的物體，經(jīng)過加工作業(yè)后，將兩種物品的體積設(shè)計(jì)成為相同的，如冰塊、塑料泡沫。然后教師引導(dǎo)學(xué)生通過直觀感覺來認(rèn)知兩類物品的體積。學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)，體積一致的東西，因密度的差異，其質(zhì)量也會(huì)存在差異，密度越大，質(zhì)量越大。

其次，教師自行準(zhǔn)備質(zhì)量一致的兩類物品，1 kg的白砂糖與同等質(zhì)量的棉花。教師引導(dǎo)學(xué)生仍通過直觀觀察的方式來判定二者的體積大小。學(xué)生會(huì)輕松地發(fā)現(xiàn)，質(zhì)量相同的物品，因構(gòu)成的物質(zhì)存在差異，所以它的密度不同，密度與體積是呈負(fù)相關(guān)的，密度小，體積大。

最后，教師還可以讓學(xué)生準(zhǔn)備大小不一的兩塊橡皮，再引導(dǎo)學(xué)生測量它們的體積與質(zhì)量。學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)，同一物質(zhì)的東西，體積與質(zhì)量是正相關(guān)的，體積增大n倍，質(zhì)量同樣增大n倍，即m/V的值不變。在這些實(shí)驗(yàn)都結(jié)束的條件下，教師便可以引導(dǎo)出新的課程——密度。當(dāng)然在概念性教學(xué)過程中，還有諸多課程可以運(yùn)用控制變量法，比如速度、壓強(qiáng)等。在這些概念性知識的教學(xué)過程中，控制變量法的運(yùn)用能夠讓學(xué)生清晰地把握概念中各個(gè)變量之間的關(guān)系，進(jìn)而理解概念，認(rèn)知概念。

2. 規(guī)律教學(xué)

在中學(xué)物理的教學(xué)過程中，一大部分規(guī)律是客觀存在的，物理先知們已經(jīng)探究出恒定不變的規(guī)律，學(xué)生在認(rèn)知規(guī)律的過程中，往往存在著先入為主的問題。教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生積極運(yùn)用控制變量法來認(rèn)知規(guī)律，理解規(guī)律。如在“電流與電壓和電阻的關(guān)系”教學(xué)實(shí)踐中，教師就可以分步驟來應(yīng)用控制變量法。

第一，首先將電阻設(shè)定為恒定不變的，然后對電阻兩端的電壓進(jìn)行調(diào)控，重點(diǎn)分析電壓值增大或減小時(shí)，電路內(nèi)的電流情況。以此來引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)分析電壓與電流之間的關(guān)系。

第二，將電路中的電壓轉(zhuǎn)變?yōu)轭~定電壓，在實(shí)驗(yàn)過程中，電路兩側(cè)的電壓是固定不變的。但電路中的電阻則是變量，在具體實(shí)驗(yàn)過程中，可以調(diào)整電阻的大小，通過更換的方式或者其他科學(xué)的方式，通過明顯的數(shù)據(jù)對比，引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)認(rèn)知電阻與電流之間的關(guān)系，繼而引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)知?dú)W姆定律。

第三，在教師的展示性實(shí)驗(yàn)或者引導(dǎo)性實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師應(yīng)該充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，延長實(shí)驗(yàn)的時(shí)長，讓學(xué)生嘗試運(yùn)用控制變量法來認(rèn)知以上三者之間的關(guān)聯(lián)性。在思考與實(shí)踐的基礎(chǔ)上，學(xué)生便能夠準(zhǔn)確地自我認(rèn)知到，電阻值額定時(shí)，電壓與電流是正相關(guān)的關(guān)系，電壓越大電流越大；當(dāng)電壓額定時(shí)，電阻與電流是負(fù)相關(guān)的關(guān)系，電阻越大電流越小，反之也成立。

可見，在中學(xué)物理教學(xué)過程中，尤其是規(guī)律性知識的教學(xué)過程中，教師應(yīng)該轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)灌輸式教育，積極引導(dǎo)學(xué)生利用控制變量法，通過自我實(shí)驗(yàn)、積極探究來正確認(rèn)知規(guī)律，科學(xué)把握規(guī)律。

（二） 控制變量法在物理解題過程中的應(yīng)用

控制變量法是中學(xué)物理教學(xué)大綱的主要內(nèi)容，也是各類大小型考試的核心題型。在中學(xué)物理教學(xué)過程中，尤其是在解題思路、解題方法、解題步驟的教學(xué)實(shí)踐中，教師應(yīng)該積極引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)利用控制變量法，準(zhǔn)確把握控制變量法來正確解答題型。

1. 在比大小題型中的應(yīng)用

在中學(xué)物理教學(xué)中，一些大小對比的題型時(shí)常運(yùn)用到控制變量法，通過控制某些因素來重點(diǎn)分析核心因素從而判定二者的大小差異。比如在題目“若煤油與水的質(zhì)量是一致的，若二者同時(shí)吸收了相同的熱量，它們的溫度變化范圍哪個(gè)比較大？”中，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生積極將解答題型轉(zhuǎn)換為物理課本中的公式定義，然后運(yùn)用控制變量法的方法來進(jìn)行解答。若學(xué)生的思路僅停留在題型上，而沒有引申到物理公式上，則學(xué)生的思路會(huì)受阻，不利于快速性的解答。在上述題目中，學(xué)生將“比熱容”這個(gè)概念添加進(jìn)去，分析四種變量之間的關(guān)系，自然很容易得出結(jié)論。

2. 精準(zhǔn)獲取題目解題思路

在中學(xué)物理的教學(xué)過程中，解題思路是非常重要的，學(xué)生快速地分析題干內(nèi)容，快速進(jìn)行解題思路的確定，能夠幫助學(xué)生快速切入，進(jìn)而提升解答的效率。運(yùn)用控制變量法在快速抓準(zhǔn)解題思路的過程中具有關(guān)鍵性的作用。

一方面，在物理題型的解答過程中，學(xué)生運(yùn)用控制變量法，將題目中的抽象的內(nèi)容轉(zhuǎn)換為具象的圖形，通過快速分析找準(zhǔn)題干中的各種變量，然后再進(jìn)行深入的控制變量法的分析。

另一方面，在解題思路的確定過程中，比如電阻與電壓的關(guān)系、壓力與摩擦力的關(guān)系等題型中，學(xué)生可以快速通過控制變量法，找出分析的內(nèi)容，然后再確定可控制的各種變量，再結(jié)合題干的要求，控制某兩個(gè)以上的變量，重點(diǎn)研判題干要求的變量。

總結(jié)

在中學(xué)物理教學(xué)實(shí)踐中，控制變量法是一種非常普遍的教學(xué)方法，也是學(xué)生分析物理知識、解答物理題型的學(xué)習(xí)方法。因此，作為物理教師，應(yīng)該在平時(shí)的物理教學(xué)中，注重實(shí)踐與理論的結(jié)合，注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)的運(yùn)用，全面提升學(xué)生控制變量法的運(yùn)用水平。

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作者簡介：魏祖珠，福建省建甌市東游中學(xué)。endprint