小學科學探究中控制變量法的實踐探索*

鄭春霞

(福建省漳州市薌城實驗小學 福建 漳州 363000)

控制變量的科學思維是進行科學探究的重要基礎，在教學過程中，教師一方面要多為學生創造更多的探究實踐機會，另一方面要引導學生加強對控制變量法的認識，領會控制變量的內涵和重要意義，幫助學生形成控制變思維，為科學探究活動的高效開展奠定基礎。應充分認識到控制變量法的重要作用，并在教學過程中加強對該方法的應用，充分發揮控制變量法的優勢和作用，使其更好的為教學以及學生的發展服務。

1.小學科學探究的含義

科學探究活動是一個循序漸進的過程，無法實現一步到位，只能遵循從簡單到復雜的規律逐漸發展。在小學科學教學過程中，應引導學生積極探究，既可以開展全過程探究活動，也可以進行部分探究，探究的過程應包括問題的提出、猜想和假設、實驗驗證、分析得出結論。在整個探究實踐過程中，能夠鍛煉學生的綜合能力，促進學生的全面發展。

2.控制變量法的含義

控制變量法在不同的學科領域有著不同的定義，但總體來講，控制變量法應是借助已知量來提升估計未知量的準確性的方法。在小學科學探究過程中，會涉及到多變量問題，這便需要借助控制變量法來解決問題，通過控制變量法將多變量轉化為單變量，并通過探究最終解決問題，這便是控制變量法。新課標提出小學科學教學應注重培養其探究能力，而樹立控制變量意識，合理應用控制變量法則是學生進行科學探究的重要基礎。

3.小學科學探究中控制變量法的應用意義

隨著我國新時期教育改革的推進，各階段的教育工作都實現了創新變革，在這樣的教育背景下，小學教育工作也要充分掌握課程改革中的動態，并適應社會發展要求，從而更好的應對新課程改革給當前教育工作帶來的考驗，滿足學生教育發展需求，從而培養出新時期發展的人才。然而從小學科學教育科目來看，是小學階段教學的重要學科，在新時期教育部組織研究中，要求我國當代學生教育的核心素養是培養全面發展的人才，其中就包括科學探究與科學推理，而科學探究也是學生從小培養思維意識和探究能力的關鍵途徑。但變量控制方法的運用，不但可以作為科學探究能力的重要維度，同時也能夠為學生的科學探究奠定堅實基礎。所以，積極推進小學生變量控制的熟練掌握，對小學生科學探究素養的提升具有重要意義。但是為了強化小學科學探究中控制變量方法的有效運用，我國教育部門也全面推行了教育質量綜合評價改革相關文件，重視小學教育工作評價創新，推動小學全面貫徹黨的重要教育指示，全面落實素質教育和力的教育重要使命。2020年我國教育部門又一次推行了新時期人才教育的改革方案，全面落實立德樹人的教育機制，并且打破傳統不科學的教育評價體系，將重點放在了教育評價的方向上，摒棄傳統以分數輪評價的教育理念，全面推進現代化教育水平，重視當代學生德智體美勞全面發展。大部分教育學者也對控制變量法的運用進行了深入研究，但是在科學探究中的控制變量研究相對較少，所以，小學科學探究教育中控制變量法的運用研究具有重要的實踐意義。

4.國內外研究現狀與評述

20世紀30年代以前，教育的測評只講考試與測驗，直到泰勒建立了現代教育評價理論之后，教育評價的概念才開始建立，但并沒有得到重視。到了克隆巴赫和布魯姆時代，評價對教學的診斷功能和回流作用得到重視，評價不僅能衡量銷售的學習成果，還能指導教學。再到20世紀80年代，形成性評價的概念演化成形成性考評。目前，國際上影響較大的兩個學業成就評價項目是經濟合作與發展組織主持的國際學生評價項目和國際教育成就評價協會主持的國際數學和科學教育的再研究，參與的國家和地區超過了40多個，越來越多的國內學者關注和參與研究。

與國外相比，國內現階段對學生科學學習的評價還很薄弱，系統研究資料很少，相關成果多源自國外；缺乏由專家引領，深入小學科學課堂，指導一線小學科學教師，共同開展科學學習評價的研究。大部分教師對于課程的評價沒有一個完整的體系、沒有一個合理地標準；此外，受先前評價體系的影響，過于重視科學知識的傳授，忽視了科學能力的培養，嚴重束縛了評價體系的操作彈性。21世紀，學習評價研究隨著新課改的全面實施進入了一個全新的階段。2014年《教育部關于推進中小學教育質量綜合評價改革的意見》推進小學教育質量綜合評價改革，2020年10月中共中央、國務院印發了《深化新時代教育評價改革總體方案》又強調要抓好新時代教育評價改革總體方案的落實落地，構建符合中國實際、具有世界水平的評價體系。

5.小學科學探究中控制變量法的實踐探索

控制變量的能力是科學思維能力的具體體現之一，是科學探究活動的重要組成部分。小學階段的學生好奇心與求知欲旺盛，正處于易于接受新知識、新方法的階段，掌握好這一特點，對培養學生科學探究能力具有重要作用。通過學習評價掌握學生能力程度，可以引導學生的學習方向、及時調整學習進度、改進學生的學習方式，引導學生樹立控制變量意識，合理應用控制變量法進行科學探究。保證小學科學探究活動的高效開展。

5.1 明確相關變量。明確相關變量是控制變量的前提，只有在明確相關變量的基礎上才能實現對變量的控制。明確相關變量也可以看作是找出影響事物的相關因素，并在此基礎上明確需要讓那些因素變，需要控制那些因素。以“擺的研究實驗”為例，通過之前的學習，學生已經能夠對影響擺的因素有初步的認識，如認識到擺錘的重量、擺幅的大小以及擺繩的長短等。由于這些因素都會影響到擺的速度，因此會給學生帶來一定的困擾，使其無從下手，甚至影響實驗的順利開展。針對這種情況下，教師便可以組織學生先進行討論，通過討論來確定需要研究的因素，并將該因素作為“不同的條件”，與此同時，再將其他因素作為“相同的條件”，這樣一來便可以為學生的思考指明方向，使其能夠有針對的進行探究。比如將擺錘的重量作為研究因素，那么其他條件則需要作為相同條件，即在擺繩長度相同，并且擺幅大小一致的情況下進行研究。通過改變擺錘的重量進行實驗，最終明確擺錘的重量對于擺的速度的影響。由此可見，科學探究過程中，首先需要明確相關變量，然后再確定實驗變量以及無關變量，這樣才能保證探究活動的有效開展，才能有效學習和探究科學。

5.2 合理選擇實驗材料。實驗材料也是影響控制變量的主要因素，因此在控制變量的實踐探索過程中，應合理選擇實驗材料，使材料更具結構性，為科學探究奠定基礎，同時也能起到激發學生科學探究積極性的重要作用。以“擺的研究實驗”為例，在實驗過程中，實驗材料會對實驗結果產生重要影響。例如，在實驗過程中通常都會將鉤碼或者螺母作為擺錘，而要想增加擺錘的重量，則需要增加鉤碼或者螺母的數量，而由多個鉤碼或者螺母組成的擺錘容易發生重心偏移的情況，進而影響實驗結果的準確性。再比如，實驗過程中不僅擺繩的長度難以準確測量，而且也難以確定擺幅，再加之受鐵架不高的影響，導致擺繩的長度不足，在實驗過程中容易出現圓錐擺的情況。這些都會嚴重影響實驗的效果，而導致產生這些影響因素的原因則在于實驗材料不合理。針對這種情況，需要教師結合實際的而教學需求，合理改進和完善實驗材料，保障實驗探究活動的順利開展，同時也為控制變量法的應用奠定基礎。比如可以將一個容易分開的空心球作為擺錘，然后通過在空心球中裝入不同數量的玻璃球或者塑料球等來調整擺錘的重量。這樣一來，可以在調整擺錘重量的同時，確保擺錘外徑不變，因此擺錘的中心更加穩定，擺動構成中不易產生重心偏移的問題。只有合理選擇實驗材料，才能更好的控制變量，進而保障實驗探究的效果。

5.3 合理應用實驗方法。合理的實驗方法是控制變量的重要基礎，因此在科學探究過程中，應在保證合理選擇實驗材料的基礎上，使用正確的操作方法，進而更好的控制有關變量。以“影響擺的快慢因素”實驗為例，在實驗過程中，通常會借助最高點計數法來統計擺的速度，這種方法應用過程中需要學生放開擺錘的同時開始計時，因此容易導致學生手忙腳亂，難以準確計時，并且無法準確控制變量。針對這種情況，便需要合理應用式樣方法，可以考慮應用平衡點計數法來替代最高點計數法，即在擺錘最低點做好標記，然后擺錘經過最低點便開始計數，這樣一來，可以降低計數的難度，更好的保證計數的準確性。除此之外，在進行對比試驗過程中，應適當增大量變程度，最好是成倍增長，這樣既便于對比，也能使實驗現象更加直觀，便于學生進行分析。例如，可以將擺錘的重量確定為4克、8克以及16克等，這樣可以使對比數據更加直觀，使學生產生更加深刻的印象。

5.4 創新教學方法?？刂谱兞克季S的培養，創新教學方法至關重要，只有不斷創新教學方法才能帶給學生新鮮的體驗，使學生對科學探究興趣更足，并且更加積極主動的應用控制變量法進行探究。往往相同的科學探究活動，教師采用不同的教學方法，所取得的效果也會產生較大的差異。以“流速實驗”為例，教師準備洗潔精、水以及油作為實驗材料，如果直接開展實驗，雖然也能保證實驗的順利開展，同時也能取得一定的成效，但是如果教師創新教學方法，則可以起到意想不到的效果。例如，教師可以創設相應的情境：“我們組織一場短跑比賽，比賽選手是洗潔精、水和油，比一比誰跑得最快。為了保證比賽的公平性，需要同學們制定比賽規則，那么大家想想看，都需要制定哪些規則呢？”然后教師可以先進行演示，起到對學生的引導和提示的作用。如在玻璃上平行滴下一滴洗潔精、水和油。此時學生便會想到應確保三名“選手”的起跑位置處在同一條直線上。再比如，有些學生會想到需要保證三種液體的量一樣多，需要保證“跑道”的坡度一致等。在學生思考規則的同時，也是明確不變量與變量的過程，因此能夠幫助學生樹立控制變量思維，在潛移默化中對學生產生積極影響，使其加深對控制變量的認識和理解。

5.5 針對性的開展科學探究。在小學科學探究中，應結合學生的實際情況，進行針對性的教學?？梢詫W生分為三個階段，1-2年級為第一階段，3-4年級為第二階段，5-6年級為第三階段，針對不同階段的學生，開展與之相適應的科學探究活動。針對第一階段學生，應借助科學探究培養學生的觀察和操作能力，同時激活學生控制變量的思維。針對第二階段學生，需要通過科學探究活動幫助其加深對控制變量的理解，并認識到控制變量對于科學探究的重要意義，進一步積累控制變量思維活動經驗。對于第三階段學生而言，應通過科學探究形成控制變量思維基本模式，促進學生控制變量思維的進一步發展。為了實現以上教學目標，需要在教學過程中秉持因材施教理念，采取針對性教學措施。以第二階段學生的教學為例，針對“水到哪里去了”實驗教學，教師應注重提醒學生來控制不變的條件，即杯子的形狀以及容量一致，杯子中裝入的水量相同，杯子所在位置的通風以及光照條件一樣。與此同時，還要注重提醒學生關注改變的條件，即一個杯子無蓋，一個杯子蓋上了密封蓋。在實驗過程中，通過教師的提醒和引導，能夠使學生更加關注不變條件以及改變的條件，進而促使學生形成變量思維。再以第三階段的教學為例，針對“物體的顏色與吸熱”這一實驗，在學生探究過程中，教師應給學生更多的自主權，先分析各種實驗條件，包括紙的光滑程度、紙的擺放時間、紙的擺放方式、紙的顏色以及紙的擺放地點等。在此基礎上讓學生結合實驗目的，自主確定不變的條件以及改變的條件，然后進行自主實驗。通過這種方式，既能彰顯學生的主體性，也能促使學生更多的獨立思考，并且可以通過自主實驗積累更多的控制變量經驗，進一步強化其控制變量思維。

結束語

控制變量是重要的科學探究方法，在小學科學教學過程中，教師一方面要多為學生創造探究的機會和條件，另一方面則要注重引導學生樹立控制變量意識，形成控制變量思維，為學生的順利探究奠定基礎。