用控制变量法教学，发展学生科学素养

吕建林

物理学中对于多因素（多变量）的问题，常常采用控制因素（变量）的方法，把多因素的问题变成多个单因素的问题。每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物的影响，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法。它是科学探究中的重要思想方法，广泛地运用在各种科学探索和科学实验研究之中。生发现渐近线，为获取渐近线的方程、探讨渐近线的性质做好铺垫。

2教学反思

2.1科学方法引入教学，使探究落到实处

课堂教学的有效性基于教师良好的课堂教学设计。精巧合理的教学设计能有效激发学生思考，辅助学生自主建构，有利于学生的课堂生成和知识内化。合理的教学设计，既需要教师对教学内容的准确理解、教学目标的准确分析、学生学情的准确把握，又需要教师有丰富的教学手段和敢于超越的教学方法。

在高中数学教学中引入“控制变量法”等自然科学的研究方法，通过设计实验帮助学生形成直观感知和初步判断，通过软件工具或其他实验器材对猜想的结论进行深入分析，探讨量的变化带来的影响，变量之间的关系与联合作用、独立作用，在感性认知的基础上抽象数学模型，把握因果关系与问题实质，进行理性论证，这符合学生的认知特点，不仅能激发学生的探究热情，巧妙破解教学难点问题，还能帮助学生掌握一套简单有效的科学研究方法。“控制变量法”易于理解，容易上手，学生完全可以掌握，有了这样的研究方法，学生就可以针对多变量（因子）的问题自主设计实验，自己开展研究，而不是停留于听老师讲，看老师做，或者跟着老师做。真正实现不只授人以鱼，而且授人以渔。学生在实验一和实验二的操作体验后自主设计实验三，就是方法内化，活学活用的具体体现。

2.2实验与引导有效结合，使探究得以深入

“控制变量法”是科学研究中常用的实验观察的方法，它有利于我们从实验现象中观测不同因素对事物的影响，得出初步的判断和推论。但是仅停留于现象的认知是片面的，实验难免受制于实验对象的特殊性而不能涵盖全体，实验设计是否覆盖全面，设计是否有针对性，是否安排得当、操作简便，也是影响实验结果的重要因素。

因为缺乏锻炼尝试和有意识的训练，学生设计实验的意愿不足，能力还有欠缺，还需要教师针对具体教学问题，恰当地引导实验探究，实验四的探究就是在学生探究无法进一步深入下去的情况下，在教师抽象出双曲线系模型后展开的。在教师的及时引导后，学生借助实验现象自然地发现了渐近线，使教学难点变得水到渠成。

2.3打破学科之间的藩篱，使素养得以延伸

目前，国际上普遍将科学素养概括为三个组成部分，即对于科学知识达到基本的了解程度；对科学的研究过程和方法达到基本的了解程度；对于科学技术对社会和个人所产生的影响达到基本的了解程度。国际学生科学素养测试大纲（PISA）中提出，科学素养的测试应该有三个方面组成：科学基本观念、科学实践过程、科学场景；在测试范围上由科学知识、科学研究的过程和科学对社会的作用三个方面组成。

教育是影响公民科学素养的主要因素，当前的学校教学中，各学科在自身的教学大纲中都会明确相应的学科核心素养要求，但是在实际教学中也存在着相互孤立、甚至割裂的现象，学生往往只会在本学科固有的情境中使用一些方法，一旦离开常见的情境，便想不到或者不会用。改变现状的一个现实可行的重要途径，是改变教学观念，在教学设计中打破学科之间的隔阂，丰富知识、方法使用的情境，将科学方法附着于各種可能的学科场景，创造更多的实践机会，渗透科学方法的学习，培养质疑、探究精神，在实践中培养严谨的科学态度，使学生的科学素养充分延伸，形成高尚的科学情怀，更好地服务于社会、服务于现实生活。

备注：本文系国家社科基金“十二五”规划教育学一般课题“普通高中学生科学素养发展的研究”（编号BHA140112）研究成果。