首页 -> 2008年第5期
初中物理“控制变量法”实验
作者：刘永娇
“控制变量法”在初中物理实验中应用最为广泛，但很多学生对这种方法的掌握有一定的难度，那么在实验室中如何准确地运用这种方法来完成实验，从而是得出正确的结论呢？下面以“探究影响电阻大小的因素”为例来谈“控制变量法”在物理实验中的具体运用。
提出问题：导体的电阻大小与哪些因素有关及关系如何？
猜想和假设：运用控制变量法分析问题的前提是学生科学的猜想，这就要求教师为学生创设情境，让学生进行科学合理的猜想。而这一过程不能简单的理解为教师抛出问题，学生随之进行猜测。教学中常采用的方法是：给学生布置一个任务或展示一个情景，让学生在解决问题和分析情景的过程中体会这一问题的隐含知识，从而产生相关因素的猜想。
例如：老师可先举一些家庭中的导线一般用什么材料做？是粗还是细好？学生可以根据生活中的经验及老师展示的情景猜想导体的电阻可能与哪些因素有关。学生可能有很多猜想：如：导体的长度、材料、粗细、形状、体积、温度、电流、电压等等。学生由于经验和知识的限制往往有的猜想不尽合理，或让人出乎意料，即使正确的猜想也仅停留在表面的认识上，这就要求教师和学生、学生和学生进行交流评价，或通过动手进一步验证猜想。要成功完成这一过程就要求教师和学生提前做好准备，预测可能出现的情况并对每一种猜想做出科学的评价，从帮助学生弄清问题并保护学生的学习兴趣。最终，老师可以把这些因素总结起来，指出影响导体的电阻的主要因素包括导体的材料、长度、横截面积和温度。
设计实验：将学生每四至五个同学分成一组，每一组选一个影响电阻大小的因素做实验，最好是每个因素由三到四组同学去做，这样在评估、交流时，就容易对比学生的实验结果。此实验的电路如图，在a、b之间接不同的导体，通过观察电灯的亮度得出导体的电阻的大小关系，灯越亮表示所接导体的电阻越小；灯越暗，表示导体的电阻越大。应特别强调a、b间所接导体的选择要符合“控制变量法”的要求。
例如：①探究导体的电阻大小与长度的关系时，应选择下表中的a、b、c三个导体进行实验；②探究导体的电阻大小与材料的关系时，应选择下表中的a、d、e三个导体进行实验；③探究导体的电阻大小与横截面积的关系时，应选择下表中的a、f、g三个导体进行实验：
进行实验：由学生自己连接电路，做实验，老师巡视，并加以指导，指出一些实验中应注意之处，指导学生设计表格，并将实验现象记录在表格中。
分析论证：各小组由实验现象得出各自的结论。因为实验中只改变多个因素中的一个因素，因此灯泡的亮发生了改变，则说明导体的电阻与该因素有关。对于长度和横截面积还可得出具体的变化关系。
评估与交流：首先，探究同一因素的小组，对比各组之间的实验结论，看结果是否相同，如有不同，讨论是哪一组出错，找出原因。然后，各小组把结论综合起来，得出一个更全面、更科学的结论。实验完成后，不同组的同学还可交换探究的因素，重做实验，以便对整个实验有更全面更深入的认识。
控制变量法符合人们的认识规律和当代教育学、心理学的规律，应用控制变量法可以将复杂问题简单化。初中物理中还有许多概念或规律在探索和推导的实验过程中，都运用了“控制变量法”这一科学方法。所以，初中实验教学要不断加深学生对“控制变量法”的理解，并逐步达到有意识地去应用的目的。