義務(wù)教育物理課程中控制變量思想目性分析

1、義務(wù)教育物理課程中控制變量思想目性剖析義務(wù)教育物理課程中控制變量思想目性剖析7/7義務(wù)教育物理課程中控制變量思想目性剖析義務(wù)教育物理課程中控制變量思想的目的性分析課標(biāo)要求在義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）的課程性質(zhì)部分指出“義務(wù)教育物理課程應(yīng)綜合反應(yīng)人類(lèi)在研究物質(zhì)、相互作用和運(yùn)動(dòng)規(guī)律等過(guò)程中的成就。物理學(xué)不但含有研究大自然的知識(shí)成就，而且含有探索者的科學(xué)思想、科學(xué)方法、科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神等”。由此能夠看出物理學(xué)豐富的內(nèi)涵，波及物理知識(shí)、物理方法、物理思想、物理態(tài)度和物理精神5個(gè)方面。在課程的詳細(xì)推行中，一般以知識(shí)作為載體，以方法作為通道，以思想作為目標(biāo)，使學(xué)生由外而內(nèi)深刻地領(lǐng)悟知識(shí)，進(jìn)而正

2、直科學(xué)態(tài)度，既而由內(nèi)而外處物化思想弘揚(yáng)科學(xué)精神，使整個(gè)學(xué)習(xí)思想過(guò)程貫穿交融、淋漓盡致?？茖W(xué)方法與科學(xué)思想科學(xué)方法與科學(xué)思想在某種程度上無(wú)法分別，甚至共為一體。在義務(wù)教育物理課程中，特別是實(shí)驗(yàn)中展現(xiàn)了好多科學(xué)方法，并有相對(duì)應(yīng)的思想浸透其中。2.1放大法放大法，又可稱(chēng)為累積法。比方，在要測(cè)量一條導(dǎo)線(xiàn)的直徑時(shí)，直接測(cè)量操作難度大，且誤差較大，故可采用放大法（累積法）進(jìn)行測(cè)量。能夠?qū)?dǎo)線(xiàn)親密地圍繞在一個(gè)圓滑的柱狀物體上，爾后測(cè)量幾十匝也許幾百匝導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度，爾后除以匝數(shù)可獲得導(dǎo)線(xiàn)直徑。這種方法其實(shí)是化零為整的思想，供給給學(xué)生一種思想方法：面對(duì)微小物體的測(cè)量問(wèn)題應(yīng)該擁有怎樣的思想方向和思想意識(shí)。2.2類(lèi)比

3、法因?yàn)橹袑W(xué)生的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)在學(xué)習(xí)活動(dòng)中是不可以忽略的學(xué)習(xí)背景，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)有很大的影響，因此，將學(xué)習(xí)過(guò)程與現(xiàn)實(shí)生活適合地類(lèi)比，能夠減少學(xué)生的思想跨度，加強(qiáng)新知識(shí)的平易感和立體感。比方，為了幫助學(xué)生理解電流和電壓，能夠把電流、電壓與水流、水壓進(jìn)行類(lèi)比，抽水機(jī)供給了水壓，水壓使水沿著必然的方向流動(dòng)形成水流，水流經(jīng)過(guò)渦輪使渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)耗資水能。類(lèi)比法所浸透的思想是由此及彼的思想：讓學(xué)生學(xué)習(xí)到怎樣用自己認(rèn)識(shí)的“此”去理解新知識(shí)的“彼”。2.3控制胸襟法縱觀義務(wù)教育物理課程中使用最多的科學(xué)方法應(yīng)該是控制變量法，其主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是實(shí)驗(yàn)方法，二是物理量及其計(jì)算公式的引人。實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)中的控制變量法，即保持一個(gè)

4、或多個(gè)量不變，使另一個(gè)或多個(gè)量改變，來(lái)研究這些量之間的關(guān)系。其實(shí)，在小學(xué)階段的科學(xué)課程中，就對(duì)控制變量這一思想有所浸透。在科教版5年級(jí)科學(xué)上冊(cè)第1節(jié)課就引入了這一“方法”。自然，對(duì)于小學(xué)生并沒(méi)有正式給出方法的確實(shí)名稱(chēng)，整個(gè)研究過(guò)程是在“比較”活動(dòng)中進(jìn)行的。課本要修業(yè)生探究“水可否對(duì)種子的萌芽有影響”。實(shí)驗(yàn)設(shè)置了實(shí)驗(yàn)組和比較組，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程保證其他因素不變，可是給實(shí)驗(yàn)組如期加適合水，比較組不加水，過(guò)一段時(shí)間，“比較”兩組實(shí)驗(yàn)種子的萌芽狀況，進(jìn)而得出結(jié)論。比較實(shí)驗(yàn)是小學(xué)階段科學(xué)課上較常用的一種實(shí)驗(yàn)方法。要想科學(xué)地達(dá)成比較實(shí)驗(yàn)，需要進(jìn)行控制變量。變量是指在實(shí)驗(yàn)中能夠發(fā)生變化的因素?？刂剖潜容^實(shí)驗(yàn)的靈

5、魂，實(shí)驗(yàn)中變量控制的利害決定著比較實(shí)驗(yàn)的成敗。因此可知，控制變量的思想在小學(xué)階段就已經(jīng)進(jìn)入講堂，從某種意義上能夠說(shuō)，比較方法是控制變量方法的雛形。小學(xué)階段經(jīng)過(guò)比較實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生的研究意識(shí)進(jìn)行啟迪，并隨著學(xué)生身心的漸漸發(fā)展與完滿(mǎn)，對(duì)這一方法會(huì)有更深刻的認(rèn)識(shí)和理解。因此，在初中物理課程中的好多物理實(shí)驗(yàn)都是采用了控制變量法對(duì)問(wèn)題進(jìn)行研究的。比方，研究滑動(dòng)摩擦力的影響因素，影響蒸發(fā)快慢的因素，動(dòng)能的影響因素，電磁鐵磁性的強(qiáng)弱等，不相同之處是有的實(shí)驗(yàn)很顯然是運(yùn)用控制變量法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，而有的是將控制變量思想隱含其中。以北師大9年級(jí)物理在研究重力勢(shì)能時(shí)的影響因素為例，要修業(yè)生經(jīng)過(guò)“察看和思慮”得出影響重力勢(shì)能的因

6、素，教材內(nèi)容如圖1所示。能夠看出甲組實(shí)驗(yàn)只改變鐵塊高度這一因素，保持鐵塊質(zhì)量相同、木質(zhì)小桌相同、沙子量相同樣來(lái)研究高度與重力勢(shì)能的關(guān)系；乙組只改變鐵塊的質(zhì)量，保持高度相同、木質(zhì)小桌相同、沙子量相同來(lái)研究質(zhì)量與重力勢(shì)能的關(guān)系。不難看出，在這個(gè)“思慮與察看”的過(guò)程中，學(xué)生必定掌握好不變因素與變量因素才能清楚地分析問(wèn)題得出正確的結(jié)論?？墒?，教材中并沒(méi)有提出這是“控制變量方法”的運(yùn)用，但這種思想很顯然浸透其中。物理量及其計(jì)算公式其實(shí)，義務(wù)教育物理課程的好多見(jiàn)解都是鑒于控制變量思想而給出的，比方密度、比熱容等。那么，物理見(jiàn)解的控制變量思想怎樣表現(xiàn)？下面以密度的學(xué)習(xí)為例進(jìn)行討論。密度見(jiàn)解的學(xué)習(xí)無(wú)處不浸透著

7、控制變量的思想。在學(xué)習(xí)密度這一課時(shí)，第一，會(huì)向同學(xué)表現(xiàn)不相同的物體，讓學(xué)生利用不相同的方法進(jìn)行差異，結(jié)果發(fā)現(xiàn)學(xué)生寬泛使用感覺(jué)器官，比方眼睛、鼻子進(jìn)行鑒別，均屬于感官鑒別。感官鑒別是經(jīng)過(guò)最顯然、區(qū)分度最大的因素進(jìn)行甄別，不考慮其他因素，與控制變量思想有異曲同工之妙：抓住最主要的因素，對(duì)其他因素進(jìn)行適合辦理。但既而向?qū)W生展現(xiàn)外觀如出一轍的兩個(gè)長(zhǎng)方體，并見(jiàn)告學(xué)生一個(gè)是鐵塊，一個(gè)是木塊，咨詢(xún)學(xué)生怎樣差異。當(dāng)感覺(jué)器官無(wú)力解決問(wèn)題時(shí)，學(xué)生就會(huì)進(jìn)行稍微復(fù)雜的思想過(guò)程，但學(xué)生其實(shí)不難得出經(jīng)過(guò)稱(chēng)“質(zhì)量”來(lái)鑒別，質(zhì)量大的是鐵塊，反之是木塊。再舉一例，有兩個(gè)質(zhì)量相同的物塊，依舊一個(gè)是鐵塊一個(gè)是木塊，又該怎樣判斷？學(xué)

8、生依照生活經(jīng)驗(yàn)很簡(jiǎn)單得出體積大的是木塊，反之是鐵塊。隨即，教師引出問(wèn)題：“那么，我們可否能夠經(jīng)過(guò)研究質(zhì)量和體積來(lái)認(rèn)識(shí)物質(zhì)呢？”面對(duì)這個(gè)問(wèn)題，學(xué)生憂(yōu)如知道，但又說(shuō)不清楚。此時(shí)，學(xué)生已經(jīng)有所意識(shí)：一個(gè)因素相同，判斷其他一個(gè)因素即可，可是詳細(xì)的定量關(guān)系無(wú)法確定。于是，教師就引導(dǎo)學(xué)生研究質(zhì)量與體積的關(guān)系，經(jīng)過(guò)某種路子在他們之間搭一座橋來(lái)交流聯(lián)系，因?yàn)?，從前的兩組判斷就是在“體積相同時(shí)，依照質(zhì)量大小來(lái)確定”，“質(zhì)量相同時(shí)，依照體積大小來(lái)確定”而得出結(jié)論的。這個(gè)過(guò)程中有3個(gè)變量，分別為：物質(zhì)、質(zhì)量、體積。自由組合能夠分為4組實(shí)驗(yàn)：相同體積的不相同物質(zhì)，它們的質(zhì)量相同嗎；不相同體積的相同物質(zhì)，質(zhì)量可否相同呢

9、；相同質(zhì)量，不相同體積的物質(zhì)相同嗎；不相同質(zhì)量，相同體積的物質(zhì)相同嗎？好多教師是經(jīng)過(guò)分析數(shù)據(jù)來(lái)發(fā)現(xiàn)同種物質(zhì)的質(zhì)量，體積成倍增加，直接來(lái)向?qū)W生說(shuō)明，學(xué)生其實(shí)并未覺(jué)察數(shù)據(jù)中的神奇，因此接下來(lái)教師引導(dǎo)學(xué)生用質(zhì)量除以體積，既而引出密度見(jiàn)解。這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生的思想是有斷層的。毫無(wú)疑問(wèn)，學(xué)生很難發(fā)現(xiàn)這樣成倍的關(guān)系，因?yàn)閷W(xué)生根本沒(méi)有這樣的意識(shí)，會(huì)產(chǎn)生疑問(wèn)：“為什么就要除？”而且若是要經(jīng)過(guò)察看分析數(shù)據(jù)得出，必定要有大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，那樣才會(huì)比較直觀地表現(xiàn)這一結(jié)論。但對(duì)于有限的講堂時(shí)間，講堂上記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)數(shù)量不足以達(dá)成結(jié)論的得出。其實(shí)，這里碰到的可是一個(gè)思想的轉(zhuǎn)變，學(xué)生應(yīng)該認(rèn)識(shí)到：學(xué)習(xí)知識(shí)是為了使此后的學(xué)習(xí)和生

10、活更加便利。教師只要告訴學(xué)生：“要差異兩個(gè)物體，當(dāng)體積相同時(shí)，只要比質(zhì)量便能夠，那么體積能夠是lm3、2m3、3m3等，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)不同的人可能采用的體積不相同，那么，怎么才能最簡(jiǎn)單地比較？”學(xué)生自可是然也認(rèn)為體積相同才能夠有優(yōu)秀的比較性，而且體積都固定為1m3才最簡(jiǎn)單。這樣學(xué)生很自然會(huì)將質(zhì)量和體積作除法，緊接著面對(duì)計(jì)算后的數(shù)據(jù)，學(xué)生會(huì)簡(jiǎn)單地得出不相同的物質(zhì)，質(zhì)量和體積的比值不同；相同的物質(zhì)，質(zhì)量與體積的比值相同。此時(shí)，密度的見(jiàn)解其實(shí)已經(jīng)得出，即質(zhì)量與體積的比值。學(xué)生就會(huì)理解“對(duì)數(shù)據(jù)做這樣的辦理，可是經(jīng)過(guò)化作最直觀的比較形式，幫助判斷”。這樣，學(xué)生的思想會(huì)更加流暢，學(xué)習(xí)情緒也會(huì)更加高漲。其實(shí)，這

11、個(gè)過(guò)程運(yùn)用的就是控制變量的思想，保證沒(méi)關(guān)變量一致，去研究單調(diào)變量。這個(gè)過(guò)程其實(shí)不是有多么高妙，可是一個(gè)去繁從簡(jiǎn)的過(guò)程。物理學(xué)中的好多方法思想都在表現(xiàn)物理的簡(jiǎn)短美，比方：等效思想、理想模型思想等。除了密度這一重要見(jiàn)解浸透控制變量思想，還有比熱容、速度等。比方，要比較兩種物質(zhì)比熱容，只有保證質(zhì)量相同、高升或降低的溫度相同，吸取或放出的熱量才擁有可比性；要比較兩者的速度，保持時(shí)間相同，僅經(jīng)過(guò)比較行程多少，即可得出正確結(jié)論。對(duì)于一些應(yīng)用控制變量法進(jìn)行研究的實(shí)驗(yàn)亦是這樣。比方，在研究電阻的影響因素時(shí)，對(duì)于研究長(zhǎng)度因素的影響，是經(jīng)過(guò)保證資料、橫截面積、溫度相同的條件下進(jìn)行研究的，這一過(guò)程就是在制造可比性，

12、進(jìn)而保證明驗(yàn)結(jié)果的有效性。結(jié)束語(yǔ)對(duì)于控制變量思想，最中心的內(nèi)容應(yīng)該是：怎樣使研究對(duì)象擁有可比性和可察看性?？刂谱兞渴且环N方法，一種研究單調(diào)因素影響力的方法；是一種角度，一種從千頭萬(wàn)緒的問(wèn)題中求得解決方案的角度；是一種思想，是一種平衡次要問(wèn)題，突出主要問(wèn)題的思想；更是一種態(tài)度，一種怎樣公正公正地去權(quán)衡某一事物的態(tài)度。北京大學(xué)教授虞福春先生從前指出：“迄今以來(lái)的物理學(xué)發(fā)展中，有過(guò)許好多多的優(yōu)秀實(shí)驗(yàn)，擁有極其豐富和優(yōu)秀的物理思想，揭穿認(rèn)識(shí)決問(wèn)題的路子和方法。這些思想和方法已經(jīng)超越了各個(gè)詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)而有著寬泛的指導(dǎo)意義。”現(xiàn)代授課中，怎樣讓學(xué)生養(yǎng)成科學(xué)的思想習(xí)慣，擁有科學(xué)的態(tài)度，使學(xué)生能夠經(jīng)過(guò)方法，領(lǐng)悟思想，來(lái)辦理各樣問(wèn)題，達(dá)到