小學(xué)科學(xué)探究中控制變量法的實(shí)踐探索

謝俏沖

摘要：在科學(xué)探究中，控制變量法是一種非常重要的方法和思想。在小學(xué)科學(xué)的教學(xué)中，教師需要認(rèn)識(shí)到控制變量法的重要性，引導(dǎo)學(xué)生利用這一方法去設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、參與到實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)學(xué)生探究能力和科學(xué)素養(yǎng)的提升。基于此，本文先介紹了科學(xué)探究和控制變量法的含義，并提出幾點(diǎn)應(yīng)用控制變量法的方法。

關(guān)鍵詞：小學(xué)科學(xué);科學(xué)探究;控制變量法;科學(xué)素養(yǎng)

控制變量法擁有較廣的應(yīng)用范圍，不僅可應(yīng)用到小學(xué)科學(xué)的教學(xué)中，還可應(yīng)用到物理、生物、化學(xué)等諸多學(xué)科中。小學(xué)科學(xué)教材中并無(wú)“變量”這一詞語(yǔ)，有的則是不變的條件和改變的條件，因而教師需要讓學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)中的變量，提供豐富的實(shí)驗(yàn)材料，同時(shí)還需教給學(xué)生操作的方法。

一、小學(xué)科學(xué)探究與控制變量法的含義

（一）小學(xué)科學(xué)探究的含義

我國(guó)對(duì)科學(xué)學(xué)科的教學(xué)提出全新的要求，需要教師能積極開(kāi)展科學(xué)探究活動(dòng)，并遵從循序漸進(jìn)的原則，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從模仿到半獨(dú)立再到獨(dú)立[1]。教師應(yīng)當(dāng)給予學(xué)生適當(dāng)幫助和引導(dǎo)，讓學(xué)生能從生疏逐漸變得熟悉，切勿要求一步到位。科學(xué)探究活動(dòng)既可以是全過(guò)程的，也可以是部分開(kāi)展的。在小學(xué)階段的科學(xué)教學(xué)中，探究活動(dòng)應(yīng)當(dāng)擁有明確的步驟，同時(shí)運(yùn)用科學(xué)的探究方法，促使學(xué)生能在科學(xué)探究的過(guò)程中掌握更多的科學(xué)知識(shí)。

（二）控制變量法的含義

在科學(xué)學(xué)科中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)單個(gè)物理量的變化，或者多個(gè)因素的變化[2]。控制變量法能夠讓各個(gè)因素的變化、問(wèn)題變得較為簡(jiǎn)單，引導(dǎo)學(xué)生在逐一解決和分析的過(guò)程中順利理解知識(shí)。新課程改革要求教師能重視學(xué)生探究能力的提高，因而在教學(xué)中靈活運(yùn)用控制變量法，使學(xué)生能掌握控制變量的方法和思想，真正走進(jìn)科學(xué)探究的大門。

二、小學(xué)科學(xué)探究中控制變量法的實(shí)踐策略

（一）明確實(shí)驗(yàn)相關(guān)變量

科學(xué)教材中擁有非常多的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，教師需要在日常教學(xué)中經(jīng)常性開(kāi)展不同類型的探究活動(dòng)，并逐步滲透控制變量法[3]。在應(yīng)用控制變量法時(shí)，教師必須要讓學(xué)生明確哪些屬于變量，怎樣才能找到影響事物的各項(xiàng)因素，如何合理控制變化，應(yīng)當(dāng)讓哪個(gè)變量發(fā)生變化等。只有明確變量，才能保證控制變量法的合理應(yīng)用，將科學(xué)探究活動(dòng)的作用充分發(fā)揮出來(lái)。

例如，在“擺的研究”時(shí)，教師就需要在前一節(jié)課教學(xué)的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生圍繞著影響擺速度快慢的因素進(jìn)行猜想。有的學(xué)生認(rèn)為擺的速度快慢與擺錘重量相關(guān)，有的學(xué)生認(rèn)為與擺繩長(zhǎng)短有關(guān)，還有的學(xué)生認(rèn)為與擺幅的大小相關(guān)。面對(duì)諸多不同的因素，學(xué)生難以找到明確的變量，更無(wú)法順利參與到探究活動(dòng)中。此時(shí)，教師就可開(kāi)展討論活動(dòng)，從諸多因素中挑選出一個(gè)進(jìn)行集中探究，將這個(gè)因素作為不同的條件，其他的因素則是相同的條件。如，教師在此次探究活動(dòng)中將“擺幅大小”作為此次研究的對(duì)象，那么需要改變的條件就是擺幅的大小，不變的則是實(shí)驗(yàn)裝置、擺錘重量、操作方法、擺繩長(zhǎng)短等。擺幅的大小需要做出改變，其余的條件則不能做出調(diào)整。在這樣的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生能夠分清實(shí)驗(yàn)中的無(wú)關(guān)變量和實(shí)驗(yàn)變量，也就能更具有針對(duì)性地參與到科學(xué)探究活動(dòng)中。

（二）認(rèn)真挑選實(shí)驗(yàn)材料

在開(kāi)展科學(xué)探究活動(dòng)中，材料的結(jié)構(gòu)性是重要保障，同時(shí)也能有效激活學(xué)生的參與熱情，能夠幫助學(xué)生順利理解和掌握科學(xué)知識(shí)。因此，在開(kāi)展科學(xué)探究活動(dòng)的過(guò)程中，教師不僅需要重視控制變量法的應(yīng)用，與學(xué)生一起明確變量，還需要重視實(shí)驗(yàn)材料的選擇，盡可能選擇最合適、最好的材料，從根本上保證對(duì)比實(shí)驗(yàn)的公平性。

例如，在教學(xué)“擺的研究”時(shí)，教材中提供的材料較為簡(jiǎn)單，但是在實(shí)際實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)較多的問(wèn)題，如（1）打結(jié)細(xì)繩或者用鐵夾夾住細(xì)繩時(shí)，無(wú)法完全固定懸點(diǎn)，在擺動(dòng)時(shí)就會(huì)出現(xiàn)不夠平穩(wěn)的情況。在經(jīng)過(guò)幾次的擺動(dòng)后，擺動(dòng)的方向?qū)?huì)出現(xiàn)一定的偏差;（2）利用鉤碼或螺母作為擺錘時(shí)，如果采用增加數(shù)量的方式改變重量，那么就可能會(huì)出現(xiàn)重心偏移的情況，從而出現(xiàn)較大的誤差;（3）鐵架臺(tái)的高度相對(duì)較矮，如果擺繩較短的話，那么就會(huì)出現(xiàn)圓錐擺的情況;（4）不好確定和控制擺繩的長(zhǎng)度與幅度，增加實(shí)驗(yàn)的誤差。以上問(wèn)題的存在，都會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)過(guò)程中無(wú)法有效控制變量，影響到實(shí)驗(yàn)的效果。因此，在具體的實(shí)驗(yàn)中，教師應(yīng)當(dāng)做出一定的改變和調(diào)整：將細(xì)繩闖過(guò)裝置的頂端，并用夾子夾住繩子的末端，這樣就可固定好懸點(diǎn)。松開(kāi)夾子就能較為便利地調(diào)整繩子的長(zhǎng)度;將擺錘變成一個(gè)能夠打開(kāi)的空心球，并通過(guò)裝入不同質(zhì)量的珠子去改變擺錘的重量;適當(dāng)增加指甲的高度，保證達(dá)到80cm左右。長(zhǎng)度的增加，會(huì)讓單擺更加穩(wěn)定，也會(huì)出現(xiàn)更小的誤差;準(zhǔn)備好3個(gè)5cm寬度的弧形標(biāo)尺，在正面標(biāo)注好角度，借此確定好擺幅;分別將弧形標(biāo)尺固定在距離懸點(diǎn)75cm、50cm、25cm的地方，這不僅能夠更好地確定繩長(zhǎng)，還能合理控制變量。通過(guò)以上幾個(gè)方面的調(diào)整和改進(jìn)，可有效控制變量，還能實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)效果的提高。

（三）運(yùn)用恰當(dāng)實(shí)驗(yàn)方法

好的材料能保證實(shí)驗(yàn)的效果，但更需要學(xué)生能夠掌握正確的操作方法和技巧。變量的準(zhǔn)確控制，正確的操作方法，可保證學(xué)生能夠順利進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，使其能掌握充足的科學(xué)知識(shí)。例如，在教學(xué)“影響擺快慢因素”的內(nèi)容時(shí)，教師就需要調(diào)整和優(yōu)化操作的方法。在過(guò)去，教師通常會(huì)讓學(xué)生采用“最高點(diǎn)計(jì)數(shù)法”，學(xué)生需要放手后開(kāi)始進(jìn)行計(jì)時(shí)，來(lái)回計(jì)數(shù)一次。但在應(yīng)用這一方法時(shí)，學(xué)生會(huì)出現(xiàn)手忙腳亂的情況，非常容易出現(xiàn)問(wèn)題。此時(shí)，教師就可將這一方法變成“平衡點(diǎn)計(jì)數(shù)法”，在擺錘的最低點(diǎn)設(shè)置一個(gè)標(biāo)志，保證這個(gè)標(biāo)志在支架的最下方，在超過(guò)標(biāo)記的情況下進(jìn)行計(jì)數(shù)。同時(shí)，教師還可加入合作學(xué)習(xí)模式，小組內(nèi)的學(xué)生需要相互配合，一個(gè)學(xué)生負(fù)責(zé)計(jì)數(shù)，一個(gè)學(xué)生負(fù)責(zé)計(jì)時(shí)，一個(gè)學(xué)生負(fù)責(zé)記錄，還有一個(gè)學(xué)生負(fù)責(zé)監(jiān)督。利用這樣的方法，能夠有效減少少記、多記到情況，幫助學(xué)生記錄更多準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

結(jié)束語(yǔ)：

總而言之，在科學(xué)學(xué)科的教學(xué)中，教師需要積極開(kāi)展多樣化的探究活動(dòng)，并在具體的教學(xué)中加入控制變量法。在開(kāi)展探究實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師需要讓學(xué)生明確變量，根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容提供豐富的實(shí)驗(yàn)材料，適當(dāng)調(diào)整實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，同時(shí)還需讓學(xué)生掌握進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的方法，促使學(xué)生牢牢掌握控制變量法，為其日后學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]彭能波.控制變量法在小學(xué)科學(xué)課堂中的應(yīng)用[J].教育（周刊），2019（4）：1.

[2]陸敏.運(yùn)用控制變量法有效提高學(xué)生核心科學(xué)素養(yǎng)的策略[J].進(jìn)展，2019，000（006）：P.9-11.

[3]涂先欽.課外科學(xué)家探究活動(dòng)方法："控制變量法"[J].少年發(fā)明與創(chuàng)造，2019（21）：22-23.