用控制变量法引导学生的科学实践

杨娜

控制变量是科学实验常用的方法，是指除了实验因素（自变量），控制所有影响实验结果的无关变量进行实验。科学研究中要想得到科学的结论，控制无关变量是关键。在小学科学探究活动中运用控制变量的方法，能够让学生像科学家那样发现科学规律，培养他们分析问题、解决问题的能力。

《各种各样的纸》一课属于物质科学领域的学习内容，教材是基于学生的校园生活经验圈来设计的，教材从学生的生活出发，引出研究各种各样的纸这个问题。教师需要引导学生通过表面观察、相互比较和设计实验进行探究，逐步加深对纸的认识，认识到各种纸因为有不同的特点而有不同的用途，从而达成教学目标。本课的教学目标包括：

1.认识不同的材料有不同的特点和用途。

2.能够对纸进行仔细观察和比较。

3.能够设计简单实验比较不同纸的性能。

4.了解不同的纸在生活中的用途。

本课的主要活动有：

1.观察各种各样的纸。

2.探究各种纸的不同点和相同点。

3.比较不同纸的性能。

4.了解纸在生产生活中的应用，设计和制作纸制品。

在以往执教《各种各样的纸》一课时，我发现学生参与得少，体验不够深刻，课堂教学常常枯燥无味。为了让学生在科学实践活动中获得更加深刻的探究体验，我运用了控制变量法进行教学。

观察各种各样的纸，了解它们的特点

首先通过猜谜语的形式引入新课，再让学生根据日常生活经验说一说日常生活中常见的纸，观察实验篮中纸的实物并说出其名称。然后结合纸制品，出示相应的各种纸的样本，让学生利用各种感官进行观察，认识各种纸的厚度、软硬、粗糙度、纹理等特点。学生对各种紙的观察，为下面探究纸的性能做了铺垫，使他们的推测有了一定的依据。通过引导学生观察，也向他们渗透对变量的认识，知道变量就是基于事物的一些特征，可以改变或控制的影响因素。

运用控制变量法探究纸的吸水性

教学中，我给学生提供了餐巾纸、皱纹纸、打印纸、牛皮纸、瓦楞纸，这些纸的吸水性有一定的差别，但差别不是很大，这样可以引发学生的认知冲突。学生根据已有生活经验，并结合对各种纸的观察，先对各种纸的吸水性的强弱进行推测，按照从强到弱的顺序进行排序。然后引出问题：我们的推测准确吗？怎样用实验来验证我们的推测？在学生回答的基础上，进一步引导他们认识实验中的控制变量：为了比较各种纸的吸水性，需要在什么条件下比较才能让实验更加公平？在这个环节中，引导学生识别变量和一些无关变量，再通过控制变量法，指导他们将大小相等、长短相同的各种纸条同时放入盛有红色水的玻璃水槽中进行实验。实验中，控制了一些无关变量，只改变了纸的种类这个变量，以此观察水在纸条中的上升高度。由此得出结论：餐巾纸的吸水性最强，打印纸的吸水性最弱。

在这个实验中，学生经历了提出问题、猜想假设、控制变量设计实验、分析论证、合作交流等科学探究过程，他们像科学家那样通过控制变量进行探究，获得了更加深刻的体验，也得出了比较科学的结论。

利用控制变量法探究纸的韧性

探究纸的韧性时，我先让学生动手拉两种大小一样的纸，初步感受什么是纸的韧性。然后，根据教材上用测力计拉纸条的实验创设问题情境，引导学生猜想哪种纸的韧性强。为了激发学生的兴趣，我让他们用纸条提小桶，并用勺子向小桶里面加沙，看哪种纸条提起的沙子多。这个实验比用测力计测量更容易操作，可以直观地看到实验效果。为了确保实验的公平性，要求学生只改变纸的种类这个变量，控制其他变量不变。在探究活动中，学生用同样形状的纸条，确保提起小桶的方法一样。

为了让实验更加精准，我精心准备了一些材料：铁架台、白色的细沙、挂钩、海绵、塑料盘、塑料盒、实验布、标有刻度的实验小桶和勺子、相同形状的各种纸条。按照控制变量法的方法将实验分为六步开展（如图1）：

实验中，纸的大小相等、长短相同、小孔的位置一样，只是改变了纸的种类这一个变量，通过提起沙的多少，可以比较不同纸的韧性大小。学生通过自主探究，得出结论：瓦楞纸的韧性最强，餐巾纸的韧性最弱。

联系生活实际设计制作纸制品

在探究纸的吸水性和韧性后，为进一步引导学生学科学、爱科学、用科学，在纸的运用环节，我组织学生利用所学的知识和控制变量的方法，选择不同的纸，设计制作纸制品。学生根据所学的各种各样纸的特点，利用瓦楞纸制作房子和城堡，利用卡纸制作绣球，利用铜版纸制作各种各样的画，利用瓦楞纸和卡纸做科学小实验（如图2）。通过这些活动，学生将所学的知识运用到实际生活中，达到了学以致用的目的。

在《各种各样的纸》一课的教学中，我将控制变量法运用到课堂教学，改变了以往课堂上学生参与不积极、枯燥无味的局面，提高了他们的学习兴趣，使科学课堂更具有“科学味”。事实上，在小学阶段有很多科学探究活动都可以运用控制变量的方法进行探究。比如：探究摩擦力的大小与什么有关，哪些因素影响物体的沉浮，哪种方法可以加快溶解，植物的生长需要哪些条件，太阳光下影子的变化有什么规律等，都可以使用控制变量的方法进行探究。通过教学实践，我认为在小学科学教学中运用控制变量法进行教学需要注意以下几个问题：

首先，要让学生理解什么是控制变量法。教师可以结合教材中呈现的科学史，介绍科学家是怎样控制变量进行探究的，帮助学生理解控制变量法的内涵。

其次，要选择合适的探究主题，最好结合小学科学教材中的科学实践活动进行，活动中的变量数量和应用的控制变量方法要与学生的能力匹配。

最后，要引导学生将控制变量法运用到生活中，解决生活中的一些简单问题，逐步提高他们独立运用控制变量法解决实际问题的能力。