淺析控制變量法鍛煉學生的化學學科思維

劉建業

摘? ?要：“控制變量法”是進行科學研究的重要思想方法，也是貫穿初中化學實驗學習的重要方法，更是落實學生化學學科思維的重要抓手和具體途徑之一。從控制變量法的重要性、多角度認識控制變量法和復習控制變量法的幾點策略三方面進行淺述，希望對廣大同仁有所助益。

關鍵詞：復習策略;控制變量法;化學思維;構建模型

中圖分類號：G633.8? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1009-010X（2021）11-0035-03

一、控制變量法的重要性

“控制變量法”是進行科學研究的重要方法，在多個學科中均有所體現和應用。化學是一門以實驗為基礎的科學，“控制變量法”是進行實驗探究常用且重要的實驗方法，也是鍛煉學生實驗探究能力、培養其化學學科思維的重要途徑。

（一）有助于理解實驗的本質，形成化學學科思維

利用控制變量法分析實驗，可以保證實驗結果的客觀性，也能幫助學生掌握通過控制實驗條件開展探究的方法，進而可使學生對實驗探究的目的、采用的具體方法、出現的實驗現象和得到的實驗結論的認識更加清晰、有條理、有層次、有深度，由此可幫助學生理解實驗的本質，并逐步使其形成化學學科思維。

（二）有助于提升教學效果，提高學生的化學學科成績

“控制變量法”是各類試題中考查的重點和難點。用控制變量法設計對比實驗，將多因素問題變為單因素問題，把復雜問題條理化、簡單化，如此可使實驗更加簡單、便捷，提升教學效果，進而可使學生對各類試題應對自如。

（三）有助于落實學科素養，促進學生的長遠發展

在基礎教育課程中，學生不僅要學會基礎知識和基本方法，還應該形成學科核心素養。作為實驗探究中的重要方法——“控制變量法”可鍛煉學生的必備實驗能力，有助于落實學生“科學探究與創新意識”“證據推理與模型認知”等核心素養的培養，進而可促進學生長遠的發展。

二、多角度認識控制變量法

（一）對控制變量法的解讀

“控制變量法”的概念在現行的教材中并未具體給出，通過查閱各種資料我們可以知道，所謂的“控制變量法”主要是指通過控制其他實驗條件不變，對可能影響實驗結果的因素進行對比，然后進行數據的分析和總結，最終獲得實驗結論的一種方法。當然在教師理解和經驗的基礎上，還可以組織精煉、易懂的語言向學生加以介紹：當影響一個結果的因素有多種時，要探究其中一個因素的影響，需要保持其他因素的統一，然后將研究的因素作為變量設計對比實驗。如A、B、C三個因素都會影響實驗，要探究A因素對實驗的影響，可設計對比實驗：

利用模型化的形式，將控制變量的概念用語言描述加示例的方式呈現，如此有助于學生的理解和實際應用。

（二）控制變量法在教材實驗中的設置

粗略統計人教版九年級《化學》教材中應用控制變量法的典型實驗，如表1所示。

人教版九年級《化學》教材上、下冊共十二個單元，粗略統計教材中應用控制變量法的典型實驗（探究）共涉及七個單元，且都是本單元對應課題中的重要實驗。梳理匯總教材中應用控制變量法的典型實驗，對每個實驗的實驗目的都要做到了熟于心，如此對該方法的應用定會熟練自如。

（三）控制變量法在中考試題中的體現

粗略統計近十年河北中考題中考查控制變量法的典型題目，如表2所示。

粗略統計近十年的河北中考題，發現控制變量法在六年中均有涉及，共考查了七次，尤其近四年的考題，每年均有涉及，共考查了五次，控制變量法的重要性由此可見一斑。

三、復習控制變量法的幾點策略

（一）利用對比實驗，認識控制變量法

控制變量的思想是在對比實驗中體現出來的。教師可以充分利用教材中對比實驗的資源，通過分析、對比，幫助學生清楚地知道實驗中的變量、不變量，由此使學生清楚變量對實驗結果的影響。最終學生能理解控制變量的思想，并能準確設計出應用控制變量的對比實驗。

“硫在空氣、氧氣中燃燒”的實驗，是學生接觸比較早的有關控制變量的對比實驗。在此階段學生可能對控制變量法還知之甚少，但利用對比的方法可以很清楚地知道兩個實驗的變量是氧氣的含量，該變量對硫燃燒的現象可產生明顯的影響。在該階段的教學中，教師可以充分利用對比實驗，讓學生初步認識控制變量法在對比實驗中的作用。

（二）建構思維模型，理解控制變量法

思維模型的建構是解決一類問題最直接、有效的方法，可起到事半功倍的效果。控制變量法在探究性實驗中被廣泛應用，是一類典型的實驗方法，我們可以建構合適的思維模型幫助學生用此方法分析問題、解決問題。

如圖1是探究燃燒條件的實驗。在打開分液漏斗的活塞前，白磷不燃燒，而打開后，白磷燃燒。比較打開活塞前后的現象，可證明白磷燃燒需要? ? ? ? ? 。

分析問題：

建構模型：

（三）進行實驗設計，運用控制變量法

設計實驗方案是初中化學的重點也是難點內容，尤其是運用控制變量的思想設計對比實驗更加重要。在課堂中，教師可組織學生利用控制變量的思想，自主設計多種對比實驗，然后讓學生合作、交流、碰撞、討論，如此不僅能激發學生進行探究的熱情，還能提升學生運用控制變量法的能力。

請利用以下實驗藥品，并自選其他用品，自主設計、分析實驗來探究影響化學反應速率的因素。

藥品：5%的過氧化氫溶液，10%的過氧化氫溶液，二氧化錳凝塊，二氧化錳粉末。

實驗設計（定性）：

實驗設計（定量）：

“控制變量法”是學生難以理解和運用的重要科學方法，也是培養學生化學學科思維的重要抓手。在教學過程中，要充分利用各種教學資源，引導學生理解為什么要學習控制變量法，什么是控制變量法，如何利用控制變量法設計對比實驗進行探究，如此可幫助學生深入理解控制變量思想并靈活運用，進而可使之成為助益學生一生的有效、實用方法。