初中物理電學中控制變量法的應用分析

譚世略 昆山市淀山湖中學

在眾多的物理學科思維中，控制變量法可以說是最基礎的一種，也是最實用的一種。對于處在初中階段理解能力以及學習能力還不是很高的學生來說，如果能夠在控制變量法的幫助下進行電學知識的學習，就可以在獲取物理知識的同時培養自己的物理學科素養，以便于今后的物理學習的開展。因此，作為一名初中物理教師，應當對控制變量法的教學應用加以重視，在應用中反思，在反思中改進。

一、控制變量法的內涵及應用意義

在廣泛地被運用在科學研究以及實驗過程中后，控制變量法的科學價值顯著展現。在物理學中，控制變量法指的主要是在面對一些多變量問題時，實驗者可以把這類問題通過控制變量的方法來轉變為單變量問題。即將原本的大實驗分解為若干個小實驗，每一個小實驗之間只有某一個變量是不同的，繼而在對每一個小實驗進行觀察后得出實驗結論。

初中物理中的電學部分內容常常被學生認為是較難理解、較難掌握的一部分知識，筆者認為，這是因為電學知識體系中包含著許多代表著不同概念的名詞，如電流、電壓、電功率等等，這些名詞對應的物理量之間又存在著許多復雜的關系，因此學生很容易產生概念或是公示的混淆。然而，如果教師能夠在進行電學部分知識講解的過程中注重強調控制變量法的應用，幫助學生在正確的物理思維下進行學習與思考，就能夠幫助學生在清晰的電學思路中掌握相關的概念與公式，以達到熟練應用的目的。

二、初中物理電學中控制變量法的應用

在物理教學中，控制變量法主要可以應用在學習物理定律、探討物理概念的影響因素以及物理實驗的設計上。體現在具體的電學教學中，就可以應用在歐姆定律、電阻的影響因素以及電學實驗的教學上。

1. 歐姆定律教學中控制變量法的應用

歐姆定律中涉及到的電流、電壓與電阻是初中物理電學部分知識中三個最基本的物理量，是學生今后學好電學的重要基礎知識儲備之一。因此，為了幫助學生理解歐姆定律所闡述的導體中電流、電壓與電阻的關系，教師可以首先展示一個以控制變量法為指導思想的物理實驗。

在實驗中，教師可以使用引導式問題來引導學生展開思考。例如，在探究電壓與電流之間的正比關系時。教師就可以提出這樣的問題：“同學們，如果要探究電壓和電流之間的關系，應該怎么考慮電阻帶來的影響呢？“。在學生提出在多個實驗中都不改變電阻的想法后，教師就可以給予肯定：”對！我們可以通過保持電阻不變的方式來除掉電阻對我們的影響，從而專心研究電壓和電流之間的關系。“。接下來，教師就可以采用改變電源兩端電壓或是調節滑動變阻器的方式來改變電阻（不變量）兩端的電壓，并提醒學生注意觀察電流計上的示數變化，做好記錄，繪制圖像，從而發現并理解歐姆定律中所說的“導體電阻不變時，導體中的電流與導體兩端的電壓成正比”這一關系。

另外，在探究電流與電阻之間的關系時，教師就也可以采用引導式問題的方法來幫助學生逐漸熟悉控制變量法的應用情境以及應用方式，從而幫助學生建構起清晰而完整的知識基礎，以便于后續的電學知識學習。

2. 電阻的影響因素教學中控制變量法的應用

在探究電阻大小的影響因素時，由于這也是一個多變量的探究實驗，因此教師在教學中也可以注重強調控制變量法的應用。課程同樣可以圍繞一個物理實驗展開，教師在提前準備好電源、開關、電流表、小燈泡、導線以及不同的電阻絲后，就可以開展教學了。首先是在保證導體長度以及橫截面積不變的前提下，將導體材料作為自變量而開展的實驗。在不斷更換不同材料的電阻的實驗過程中，教師應當注重提醒學生觀察電流表讀數以及小燈泡的亮度，并及時記錄。而后是在保證導體材料以及橫截面積不變的前提下，將導體長度作為自變量而開展的實驗；在保證導體長度以及材料的前提下，將導體橫截面積不變作為自變量而開展的實驗。接下來，通過引導學生整理、總結實驗數據，就可以幫助學生在控制變量法實驗中發現“導體的電阻大小與導體的材料有關”，“導體長度越長，電阻越大”以及“導體橫截面積越大，電阻越小”等電阻大小影響因素相關的理論知識，從而加深對這些結論的理解，在今后的學習、生活中能夠加以應用。

3.電學實驗教學中控制變量法的應用

除了在課上進行物理演示實驗，教師也可以圍繞控制變量法來展開學生物理實驗思維以及實驗實踐能力的培養。例如，教師可以在引導學生了解了如何進行“保證電阻不變，改變電壓以觀察電壓與電流之間的關系”的實驗后，要求學生自行設計下一個探究實驗，即“保證電壓不變，改變電阻以觀察電阻與電流之間的關系”。如此一來，學生就能夠在得到老師的基本講解后，結合自己對所學內容的認識，也利用控制變量法的思想來展開實驗，從而在自主思考、自己動手的過程中更清楚地認識控制變量法的理念精髓以及應用方法，并且更好地理解歐姆定律中闡述的電流、電壓與電阻之間的關系，從而達到在掌握物理知識的同時也提升其他方面物理素養的目的。

三、結束語

在初中物理教學中，控制變量法的應用可以為教師帶來教學質量的顯著提升，因為這是對學生物理思維的一種培養。相比于傳統的灌輸物理知識的工作，在學生形成物理思維的基礎上進行知識的教學更能夠體現先進的教學理念，也更能夠幫助學生形成物理學科核心素養。因為在物理學中控制變量法的適用背景是多變量的問題情境，初中物理電學課程內容又具備多因素物理量的特點，因此，在電學課程的教學過程中，教師就可以在歐姆定律的講解、電阻大小影響因素的講解以及電學實驗的講解中應用控制變量法來優化教學，幫助學生為今后的物理學習打好扎實的電學基礎。