用控制變量法引導學生的科學實踐

楊娜

控制變量是科學實驗常用的方法，是指除了實驗因素（自變量），控制所有影響實驗結果的無關變量進行實驗。科學研究中要想得到科學的結論，控制無關變量是關鍵。在小學科學探究活動中運用控制變量的方法，能夠讓學生像科學家那樣發現科學規律，培養他們分析問題、解決問題的能力。

《各種各樣的紙》一課屬于物質科學領域的學習內容，教材是基于學生的校園生活經驗圈來設計的，教材從學生的生活出發，引出研究各種各樣的紙這個問題。教師需要引導學生通過表面觀察、相互比較和設計實驗進行探究，逐步加深對紙的認識，認識到各種紙因為有不同的特點而有不同的用途，從而達成教學目標。本課的教學目標包括：

1.認識不同的材料有不同的特點和用途。

2.能夠對紙進行仔細觀察和比較。

3.能夠設計簡單實驗比較不同紙的性能。

4.了解不同的紙在生活中的用途。

本課的主要活動有：

1.觀察各種各樣的紙。

2.探究各種紙的不同點和相同點。

3.比較不同紙的性能。

4.了解紙在生產生活中的應用，設計和制作紙制品。

在以往執教《各種各樣的紙》一課時，我發現學生參與得少，體驗不夠深刻，課堂教學常常枯燥無味。為了讓學生在科學實踐活動中獲得更加深刻的探究體驗，我運用了控制變量法進行教學。

觀察各種各樣的紙，了解它們的特點

首先通過猜謎語的形式引入新課，再讓學生根據日常生活經驗說一說日常生活中常見的紙，觀察實驗籃中紙的實物并說出其名稱。然后結合紙制品，出示相應的各種紙的樣本，讓學生利用各種感官進行觀察，認識各種紙的厚度、軟硬、粗糙度、紋理等特點。學生對各種紙的觀察，為下面探究紙的性能做了鋪墊，使他們的推測有了一定的依據。通過引導學生觀察，也向他們滲透對變量的認識，知道變量就是基于事物的一些特征，可以改變或控制的影響因素。

運用控制變量法探究紙的吸水性

教學中，我給學生提供了餐巾紙、皺紋紙、打印紙、牛皮紙、瓦楞紙，這些紙的吸水性有一定的差別，但差別不是很大，這樣可以引發學生的認知沖突。學生根據已有生活經驗，并結合對各種紙的觀察，先對各種紙的吸水性的強弱進行推測，按照從強到弱的順序進行排序。然后引出問題：我們的推測準確嗎？怎樣用實驗來驗證我們的推測？在學生回答的基礎上，進一步引導他們認識實驗中的控制變量：為了比較各種紙的吸水性，需要在什么條件下比較才能讓實驗更加公平？在這個環節中，引導學生識別變量和一些無關變量，再通過控制變量法，指導他們將大小相等、長短相同的各種紙條同時放入盛有紅色水的玻璃水槽中進行實驗。實驗中，控制了一些無關變量，只改變了紙的種類這個變量，以此觀察水在紙條中的上升高度。由此得出結論：餐巾紙的吸水性最強，打印紙的吸水性最弱。

在這個實驗中，學生經歷了提出問題、猜想假設、控制變量設計實驗、分析論證、合作交流等科學探究過程，他們像科學家那樣通過控制變量進行探究，獲得了更加深刻的體驗，也得出了比較科學的結論。

利用控制變量法探究紙的韌性

探究紙的韌性時，我先讓學生動手拉兩種大小一樣的紙，初步感受什么是紙的韌性。然后，根據教材上用測力計拉紙條的實驗創設問題情境，引導學生猜想哪種紙的韌性強。為了激發學生的興趣，我讓他們用紙條提小桶，并用勺子向小桶里面加沙，看哪種紙條提起的沙子多。這個實驗比用測力計測量更容易操作，可以直觀地看到實驗效果。為了確保實驗的公平性，要求學生只改變紙的種類這個變量，控制其他變量不變。在探究活動中，學生用同樣形狀的紙條，確保提起小桶的方法一樣。

為了讓實驗更加精準，我精心準備了一些材料：鐵架臺、白色的細沙、掛鉤、海綿、塑料盤、塑料盒、實驗布、標有刻度的實驗小桶和勺子、相同形狀的各種紙條。按照控制變量法的方法將實驗分為六步開展（如圖1）：

實驗中，紙的大小相等、長短相同、小孔的位置一樣，只是改變了紙的種類這一個變量，通過提起沙的多少，可以比較不同紙的韌性大小。學生通過自主探究，得出結論：瓦楞紙的韌性最強，餐巾紙的韌性最弱。

聯系生活實際設計制作紙制品

在探究紙的吸水性和韌性后，為進一步引導學生學科學、愛科學、用科學，在紙的運用環節，我組織學生利用所學的知識和控制變量的方法，選擇不同的紙，設計制作紙制品。學生根據所學的各種各樣紙的特點，利用瓦楞紙制作房子和城堡，利用卡紙制作繡球，利用銅版紙制作各種各樣的畫，利用瓦楞紙和卡紙做科學小實驗（如圖2）。通過這些活動，學生將所學的知識運用到實際生活中，達到了學以致用的目的。

在《各種各樣的紙》一課的教學中，我將控制變量法運用到課堂教學，改變了以往課堂上學生參與不積極、枯燥無味的局面，提高了他們的學習興趣，使科學課堂更具有“科學味”。事實上，在小學階段有很多科學探究活動都可以運用控制變量的方法進行探究。比如：探究摩擦力的大小與什么有關，哪些因素影響物體的沉浮，哪種方法可以加快溶解，植物的生長需要哪些條件，太陽光下影子的變化有什么規律等，都可以使用控制變量的方法進行探究。通過教學實踐，我認為在小學科學教學中運用控制變量法進行教學需要注意以下幾個問題：

首先，要讓學生理解什么是控制變量法。教師可以結合教材中呈現的科學史，介紹科學家是怎樣控制變量進行探究的，幫助學生理解控制變量法的內涵。

其次，要選擇合適的探究主題，最好結合小學科學教材中的科學實踐活動進行，活動中的變量數量和應用的控制變量方法要與學生的能力匹配。

最后，要引導學生將控制變量法運用到生活中，解決生活中的一些簡單問題，逐步提高他們獨立運用控制變量法解決實際問題的能力。