初中物理电学中控制变量法的应用分析

谭世略 昆山市淀山湖中学

在众多的物理学科思维中，控制变量法可以说是最基础的一种，也是最实用的一种。对于处在初中阶段理解能力以及学习能力还不是很高的学生来说，如果能够在控制变量法的帮助下进行电学知识的学习，就可以在获取物理知识的同时培养自己的物理学科素养，以便于今后的物理学习的开展。因此，作为一名初中物理教师，应当对控制变量法的教学应用加以重视，在应用中反思，在反思中改进。

一、控制变量法的内涵及应用意义

在广泛地被运用在科学研究以及实验过程中后，控制变量法的科学价值显著展现。在物理学中，控制变量法指的主要是在面对一些多变量问题时，实验者可以把这类问题通过控制变量的方法来转变为单变量问题。即将原本的大实验分解为若干个小实验，每一个小实验之间只有某一个变量是不同的，继而在对每一个小实验进行观察后得出实验结论。

初中物理中的电学部分内容常常被学生认为是较难理解、较难掌握的一部分知识，笔者认为，这是因为电学知识体系中包含着许多代表着不同概念的名词，如电流、电压、电功率等等，这些名词对应的物理量之间又存在着许多复杂的关系，因此学生很容易产生概念或是公示的混淆。然而，如果教师能够在进行电学部分知识讲解的过程中注重强调控制变量法的应用，帮助学生在正确的物理思维下进行学习与思考，就能够帮助学生在清晰的电学思路中掌握相关的概念与公式，以达到熟练应用的目的。

二、初中物理电学中控制变量法的应用

在物理教学中，控制变量法主要可以应用在学习物理定律、探讨物理概念的影响因素以及物理实验的设计上。体现在具体的电学教学中，就可以应用在欧姆定律、电阻的影响因素以及电学实验的教学上。

1. 欧姆定律教学中控制变量法的应用

欧姆定律中涉及到的电流、电压与电阻是初中物理电学部分知识中三个最基本的物理量，是学生今后学好电学的重要基础知识储备之一。因此，为了帮助学生理解欧姆定律所阐述的导体中电流、电压与电阻的关系，教师可以首先展示一个以控制变量法为指导思想的物理实验。

在实验中，教师可以使用引导式问题来引导学生展开思考。例如，在探究电压与电流之间的正比关系时。教师就可以提出这样的问题：“同学们，如果要探究电压和电流之间的关系，应该怎么考虑电阻带来的影响呢？“。在学生提出在多个实验中都不改变电阻的想法后，教师就可以给予肯定：”对！我们可以通过保持电阻不变的方式来除掉电阻对我们的影响，从而专心研究电压和电流之间的关系。“。接下来，教师就可以采用改变电源两端电压或是调节滑动变阻器的方式来改变电阻（不变量）两端的电压，并提醒学生注意观察电流计上的示数变化，做好记录，绘制图像，从而发现并理解欧姆定律中所说的“导体电阻不变时，导体中的电流与导体两端的电压成正比”这一关系。

另外，在探究电流与电阻之间的关系时，教师就也可以采用引导式问题的方法来帮助学生逐渐熟悉控制变量法的应用情境以及应用方式，从而帮助学生建构起清晰而完整的知识基础，以便于后续的电学知识学习。

2. 电阻的影响因素教学中控制变量法的应用

在探究电阻大小的影响因素时，由于这也是一个多变量的探究实验，因此教师在教学中也可以注重强调控制变量法的应用。课程同样可以围绕一个物理实验展开，教师在提前准备好电源、开关、电流表、小灯泡、导线以及不同的电阻丝后，就可以开展教学了。首先是在保证导体长度以及横截面积不变的前提下，将导体材料作为自变量而开展的实验。在不断更换不同材料的电阻的实验过程中，教师应当注重提醒学生观察电流表读数以及小灯泡的亮度，并及时记录。而后是在保证导体材料以及横截面积不变的前提下，将导体长度作为自变量而开展的实验；在保证导体长度以及材料的前提下，将导体横截面积不变作为自变量而开展的实验。接下来，通过引导学生整理、总结实验数据，就可以帮助学生在控制变量法实验中发现“导体的电阻大小与导体的材料有关”，“导体长度越长，电阻越大”以及“导体横截面积越大，电阻越小”等电阻大小影响因素相关的理论知识，从而加深对这些结论的理解，在今后的学习、生活中能够加以应用。

3.电学实验教学中控制变量法的应用

除了在课上进行物理演示实验，教师也可以围绕控制变量法来展开学生物理实验思维以及实验实践能力的培养。例如，教师可以在引导学生了解了如何进行“保证电阻不变，改变电压以观察电压与电流之间的关系”的实验后，要求学生自行设计下一个探究实验，即“保证电压不变，改变电阻以观察电阻与电流之间的关系”。如此一来，学生就能够在得到老师的基本讲解后，结合自己对所学内容的认识，也利用控制变量法的思想来展开实验，从而在自主思考、自己动手的过程中更清楚地认识控制变量法的理念精髓以及应用方法，并且更好地理解欧姆定律中阐述的电流、电压与电阻之间的关系，从而达到在掌握物理知识的同时也提升其他方面物理素养的目的。

三、结束语

在初中物理教学中，控制变量法的应用可以为教师带来教学质量的显著提升，因为这是对学生物理思维的一种培养。相比于传统的灌输物理知识的工作，在学生形成物理思维的基础上进行知识的教学更能够体现先进的教学理念，也更能够帮助学生形成物理学科核心素养。因为在物理学中控制变量法的适用背景是多变量的问题情境，初中物理电学课程内容又具备多因素物理量的特点，因此，在电学课程的教学过程中，教师就可以在欧姆定律的讲解、电阻大小影响因素的讲解以及电学实验的讲解中应用控制变量法来优化教学，帮助学生为今后的物理学习打好扎实的电学基础。