小学科学探究中控制变量法的实践探索

王春梅

小学科学新课标中提出：科学学习要以探究为核心。探究既是科学学习的目标，又是科学学习的方式。亲身经历以探究为主的学习活动是学生学习科学的主要途径。科学课程应向学生提供充分的科学探究机会，使他们在像科学家那样进行科学探究的过程中，体验学习科学的乐趣，增长科学探究能力，获取科学知识，形成尊重事实、善于质疑的科学态度，了解科学发展的历史。在小学阶段，控制变量法是一种重要的科学研究方法。学生只有领会和掌握了控制变量的思想和方法，才能真正地踏入科学探究之门。

一、小学科学探究的涵义

我国《全日制义务教育科学（3～6年级）课程标准（实验稿）》中论述到：科学探究活动一般应掌握由简单到复杂、由教师扶着走到逐步放开、由模仿到半独立再到独立的过程逐步进行。要给学生一个由生疏到熟悉的过程，不要要求一步到位。在教学实施中，科学探究活动可以是全过程的，也可以是部分地进行。在小学阶段，科学探究的步骤为：提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析、下结论；使用的方法即科学方法主要有：观察、记录、测量、比较、对比、讨论、交流、实验、猜想等。

二、控制变量法的涵义

在小学科学教材中，经常会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，从而降低问题的分析难度。新课标注重科学探究能力的培養，而学生只有领会和掌握了控制变量的思想和方法，才能真正地踏入科学探究之门。

三、小学科学探究中应用控制变量的案例分析

案例一：探究谁流的更快一些

师：我们有什么办法能知道水，油，洗洁精他们哪个流的更快一些呢？

生：可以让他们进行比赛呀。

师：那老师想让大家来拟定一个如何让比赛公平公正的方案，记住哦，一定要公平公正，大家开动脑筋想想看，有什么好建议？

……

师演示：在玻璃的不同位置（主要是高度不一样）分别滴一滴水、油、洗洁精。

生（恍然大悟）：流动的时候，起跑点要在同一条直线上才公平。

师：你能完整地说一下在这个比赛中，为了做到公平公正，我们要控制哪些条件不变，小组讨论一下。

实际上，在这个过程中，老师可以变着法儿，用通俗易懂的方法告诉学生，自变量是我们选择比赛的三种物质，应变量是谁流第一，谁第二，谁流得最慢，要控制好的变量是滴管滴在玻璃上的水，油，洗洁精的量要一样多，都是一滴，其次是起跑点及同时启动的问题，也只有控制好这些变量后，才使得比赛公平公正了。

案例二：探究影响种子发芽的因素

师：今天我们要探究一下影响种子发芽的因素有哪些？请同学们先猜测一下。

生甲：需要种到土里。

……

师：同学们猜想了很多因素，归纳一下有：土壤、阳光、温度、水。为了验证种子发芽到底需要哪些条件，我们首先要把种子分成两组。那能不能一组的种子放在土壤中，给它浇水，放在有阳光照射，比较暖和的地方；另一组的种子放在干燥的纸上，盖上漆黑的盖子，放在冰箱里冷冻？

生：不能。

师：那能不能一组的种子放在土壤中，给它浇水；另一组的种子放在干燥的纸上，其余条件一样？

生：不能，只能改变其中一个条件（即要研究的条件），不然看不出是什么影响种子发芽的。

生：为了公平，其余条件应该保持一致。

师：很好，要用控制变量法来研究。

本课中的探究是学生在做出假设基础上的验证性实验，根据学生学习知识时有浅入深，从易到难，从具体到抽象的心理特点。在教学中，我设计了循序渐进、由扶到放的教学过程。从上述的教学片段中可以看出学生对控制变量已基本掌握，在小组合作下能自行设计和思考。

案例三：探究影响物体沉浮的原因（针对不同材料）

师：为什么这七种物体按轻重顺序排列，却不能看出他们在水中沉浮的规律呢？

生甲：他们是不同的物体。

生乙：他们的形状不同。

生丙：他们虽然按重量排序了，可是大小没排序。

……

师：基于前面的探究，我们应如何来研究他们在水中沉浮的规律呢？

生：应该设计对比实验，控制其中一个条件不变，来研究另一个条件对物体沉浮的影响。

师：真棒，还是得借助控制变量法来进行科学探究。

本课中第一部分的探究，是要让学生出现思维的冲突，为什么按质量排序或按体积排序，物体的沉浮规律并没有出现自己预期的那样，而是杂乱无章。从而意识到可能是体积和质量这两个变量都在影响着物体沉浮这个应变量。那么，为了搞清这个问题，对于已经接触过一些类似的探究实验的五年级的学生来说，应该会想到用控制变量的科学探究方法来研究：到底质量和体积各自是如何影响物体沉浮的？那么接下来的两组实验：“体积相同，质量不同”、“质量相同，体积不同”，学生也就能顺理成章地进行下去了。在这里，学生对控制变量的科学探究思想有了更加深刻的领悟，教师完全可以放手让学生开展探究活动。

控制变量法的运用具有一定难度，不是通过一次教学就能让学生理解和掌握的，教师应按照以扶为主、扶放结合、以放为主这三个步骤，循序渐进地进行教学，使学生在学习控制变量这一科学研究方法的同时发展各项能力，这样才符合新课程的要求，促使学生科学素养的提高。endprint