控制变量法及其教学案例-横山桥高级中学.pdfVIP

控制变量法及其教学案例 □ 黄 汶 自然界中各种现象， 往往是错综复杂的， 决定某一现象产生和变化的因素常 常也很多。 为了弄清和揭示事物变化的原因和规律， 必须用人为的方法控制无关 变量、自变量和因变量，一方面，可以判定变量之间是否具有因果联系；另一方 面，可以探究变量之间的真实数量关系，这种研究问题的方法就是控制变量法。 [1][2] 控制无关变量，就是消除或稳定除有意操纵的自变量以外的一切因素，从而 使因变量与自变量和无关变量之间的错杂关系分解为因变量与自变量之间的简 单关系。控制自变量，就是操纵自变量发生可观察的变化；控制因变量，就是促 使发生预期的变化或减小测量因变量的误差， 从而根据穆勒五法判定变量之间是 否具有因果联系， 根据因变量与自变量发生共变的趋势和程度来判定变量之间的 真实数量关系。 [3][4] 因此，笔者认为，控制变量法的精髓在于，通过控制无关变 量，化复杂为简单；通过穆勒五法，观察判定物理量之间的因果联系；通过共变 法，测量探究物理量之间的数量关系。 控制变量法的目标是通过解决简单问题而 使复杂问题获解，所以，在各个击破的基础上，要运用叠加、归纳、综合等方法 最终得到物理量之间复杂的数量关系。 以下诸方面是笔者在教学实践中认识到的 并自觉运用了控制变量法的几类案例， 也希望读者关注和开发出更多的控制变量 法教学实践的案例。 一、控制变量法与知识建构 知识建构，一般要以情境意义转化为心理意义为基础，方可获得文本意义， 能否建构起清晰的心理意义是关键。 通过控制变量法， 有序地呈现物理问题情境， 提出分解和简化了的在学生最近发展区里的问题， 并促进学生解决问题， 来建构 心理意义不失为一种可行的方法。 例如，关于光电效应的认识有着一个戏剧和曲折的过程， 在这个过程中， 实 验既为选择理论和作出解释提供了事实依据和前提， 又是对理论和解释进行检验 的最终和唯一标准，实验技术和思想理论交织和交替地发展着。 在我们的课堂中， 如何高度浓缩地重演人们基于实验事实的思想蜕变过程呢？笔者的做法是， 基于 “历史的追问、现代的审视和教学的需要” ，按照控制变量法有序地呈现历史中 主要的定性实验到光电效应的定性认识， 定量实验及其规律到光电效应的定量认 识。 [情境 1] 呈现静电计、紫外线灯，不呈现锌板而消除与锌板有关的变量 ，给 ．．．．．．．．．．．．．．．． 紫外线灯通电， 目的是消除 静电计指针偏转受到紫外线照射空气和直接照射静电 ．． 计金属小球（无关变量）的干扰 。 ．．．．．．．． 给静电计带上负电荷后， 指针有一定角度的偏转， 控制因变量发生预期的变 ．．．．．．．．．．． 化 ，紫外线灯通电， 目的是强化和消除 静电计指针偏转受到紫外线照射空气和直 ． ．．．．． 接照射静电计金属小球（无关变量）的干扰 。 ．．．．．．．． 如图 1，呈现静电计、紫外线灯、锌板，并用导线把锌板与静电计的金属小 球相连， 给静电计带上负电荷后， 指针有一定角度的偏转， 控制因变量发生预期