控制变量与探究学习研究.doc

“控制变量法”与探究性学习相结合的尝试滨州高新区小营实验学校韩新波 科学探究既是学生的学习目标，又是重要的教学方法之一。学生在探究性学习活动中，可以通过经历与科学工作者进行科学探究的相似过程，学习物理知识与技能，体验科学探究的乐趣，学习科学家的科学探究方法，领悟科学的思想和精神，使学生从被动接受知识向主动获取知识转化，从而培养学生的科学探究能力、实事求是的科学态度和敢于创新的精神。 “控制变量法”是物理学研究的重要方法之一。在物理学中，经常出现一个物理量的变化与多个因素的变化有关的问题。运用“控制变量法”可以使物理量的变化简化为分别与各个单因素的变化有关的问题，逐一分析、解决，从而降低物理问题的分析难度。在物理教学中，如何做到以学生为主体，把“控制变量法”有机地融入学生的探究性学习活动中，对于贯彻、实施新课程标准，培养学生的科学探究能力极为重要。笔者在授课过程中结合区课题“置疑教学法”探讨蒸发新授课的教学方法时，发现在引导学生探究“影响蒸发快慢的因素”的过程中，陷入了尴尬的境地：若要求学生运用“控制变量法”进行探究，就必须首先让学生知道影响蒸发快慢的三个因素，这无疑失去了科学探究的意义；若要学生直接探究出影响蒸发快慢的三个因素，则又势必影响“控制变量法”在学生的探究性学习活动中的运用。笔者对教学中如何把“控制变量法”有机地融入学生的探究性学习活动进行了反复的思考和探索，尝试采用“教师设疑，学生释疑”的方法，在学生探究得出影响蒸发快慢的三个因素后，由教师提出相悖于学生的错误观点，引导、启发学生运用“控制变量法”对教师提出的错误观点进行分析、批驳，从而得出正确的结论，取得了较好的效果。具体做法如下：教师在向学生提出“影响蒸发快慢的因素”的问题后，请学生根据日常生活所积累的感性认识提出猜想与假设，并结合学生日常活中观察到的现象收集证据，进行分析与讨论。学生列举了许多日常生活中观察到的现象，经过分析、讨论、筛选，得出：“液体的温度越高，蒸发得越快；液体的表面积越大，蒸发得越快；液体表面上的空气流动得越快，蒸发得越快”的结论。教师在学生得出以上结论后随即设疑：师：同学们列举了日常生活中见到的大量实例，证明了你们的猜想，说明液体的温度越高，蒸发得越快；液体的表面积越大，蒸发得越快；液体表面上空气流动得越快，蒸发得越快。很好！但是老师也可以列举一些日常生活中的现象，得出和你们截然相反的结论。生：（议论纷纷，觉得不可思议，要求教师说出理由）师：我就说说我的理由吧。在炎热的夏天晾晒洗过的棉袄、在寒冷的冬天晾晒洗过的手帕。你们说是棉袄干得快还是手帕干得快？生：（不假思索，异口同声）手帕干得快。师：是冬天的温度低还是夏天的温度低？生：冬天的温度低。师：这不就证明“液体的温度越低蒸发得越快”吗？生：（愕然，觉得荒谬）？师：你们说这个结论对不对？生：（齐声回答）不对。师：你们得说出令老师信服的理由来说服老师，帮助老师打开这个疑团。先给同学们三分钟的时间分小组讨论。（学生按座位每四人成一个小组进行讨论。三分钟后，教师请同学汇报讨论结果，学生先后提出诸如棉袄太厚、含水量太多、天气阴晴、是否将衣服摊开、是否刮风等因素的不同是导致出现这一现象的原因，但不够完整）师：现在老师帮你们一个忙。请同学们回忆一下老师曾经多次向你们介绍过的研究物理量的变化问题的一个非常重要的方法是什么？生：（纷纷回答“实验法”、“观察法”等，当有同学回答出“控制变量法”时，绝大多数同学立即赞同）师：现在请同学们运用“控制变量法”来解释这一现象。在教师的引导下，同学们先后排除了其它因素的差异，逐步确定在液体表面上空气流动的快慢、液体表面积的大小等因素相同的条件下，含水量的不同是导致错误结论的根本原因。实质上还是液体的温度越高蒸发得越快，只是由于棉袄中的含水量远多于手帕中的含水量，在相同的温度、相同的空气流动速度、相同的表面积的条件下，棉袄中的水分全部蒸发需要更多的时间。在此基础上，教师将问题的讨论逐步引向深入，列举一些生活中的现象，进一步引导学生对影响蒸发快慢的三个因素逐一进行讨论。使学生认识到：（1）若要直观、快捷的比较液体蒸发的快慢，就必须使两个物体的含水量相同且含水量要少。（2）在分别讨论影响蒸发快慢的三个因素时，必须使其余两个因素相同。通过以上讨论，学生对“控制变量法”在研究一个物理量随多个因素的变化有关问题时的作用有了比较深刻的认识。又如在做钟罩实验时，由于无法把钟罩内抽成真正的真空，故声音还是能通过里面较稀薄的空气传出来。怎么办呢？我们不仅违避了实验条件的限制，而且还向实验注入了新的内涵，利用“控制变量法”把探索和推理融进了实验。老师边做实验，边叫学生回答以下问题：1.发声小钟放在玻璃钟罩内，能听到铃声吗？（有的学生说能，有的学生说不能，有的学生说能但比在外面听到的声音要小一些。）2.用抽气机逐渐抽去玻璃罩内的空气，请同学们猜想铃声如何变化？3.如果不断地抽下去，钟罩内将变为怎样的空间？还能听到铃声吗？4.根据实验2、3两步的结论你可以得到怎样的结论？5.归纳前面的实验你能推得怎样的结论？（空气能传播声音，真空不能传播声音，即声音的传播需要介质）。把上述五个问题用投影片的形式逐个呈现给学生，不仅引导着学生进行观察、操作和思维，更重要的是利用“控制变量法”把物理学中渗透着一种思想实验基础上进行科学的推理。在以上的教学过程中，笔者力图在新课程标准的指导下尝试用建构教学的理论组织教学。按照建构主义教学的要求，教学过程要从教师的“为掌握而教”转变为学生的“为发展而学”，教师的角色要从知识的提供者转变为学生学习活动的协作者、组织者和促进者。为实现这一转变，教师必须为学生创造良好的学习环境：创设引发学生学习动机的问题情境、引发学生认知图式改组和同化的认知冲突、激活学生已有的知识经验、组织学习小组的合作学习活动、引导学生通过新旧知识经验的相互组合或认知加工来充实、丰富和改造自己的认知结构，从而完成知识意义的建构，形成自己新的认知结构。物理学研究的是自然界最基本的运动规律，而自然界中的物理现象蕴藏着无穷奥秘，生活中的物理现象妙趣横生，认识主体在探索物理现象的过程中应充满乐趣。因此，学生在研究这些物理规律的过程中不应该被动地成为知识的接受者，而应该成为主动的知识的探究者。在组织学生探究“影响蒸发快慢的因素”的过程中，应贴近学生的生活，让学生从身边熟悉的生活现象中去探究并认识物理规律，激发学生的学习兴趣，真正落实新课标中的“从生活走向物理、从物理走向社会”。在探究物理规律的过程中，应使学生认识到，具体的科学问题常常都是由多个因素共同造成的结果。帮助学生在科学探究中体会变量的概念，建立控制变量的初步意识。在“控制变量法”引入方法的设计上，问题的提出要尽可能引起学生的注意，让学生既出乎意料之外又感觉在情理之中，激发学生的求知欲。再请学生帮助教师“解惑”，让学生体会到学习的主体作用，激发学生的表现欲，使教师与学生形成高水平的合作与沟通关系