张英

【内容摘要】作为一种必要的科学研究方法，控制变量法在各个学科领域都发挥着不可忽视的作用。其中，对于初中化学教学而言，控制变量法主要应用于探究性实验中，优化实验设计。为了充分发挥控制变量法的教學优势，提高学生对探究性实验的学习能力，本文结合相关初中化学实验，以控制变量法的思想为核心，优化实验探究过程。

【关键词】控制变量法初中化学探究实验

化学作为一门自然学科，蕴含着丰富的与物质世界相关的知识，涉及物理和化学两种变化形式，与人们的日常生活有着密不可分的关系。实验是化学教学的重要内容，探究实验作为其中的重要组成部分，彰显了化学学科发展的魅力。初中生首次接触化学，在学习上存在一定难度，复杂抽象的化学概念、多变的化学实验现象等，会打压学生学习积极性。随着新课程改革的深入实施，化学教学不再只关注学生对基础知识和技能的掌握，更强调学生对知识举一反三以及利用知识解决问题的能力，以实现深度学习。由此可见，初中化学教学中教师要注重运用探究性实验渗透“控制变量法”，让学生掌握更多科学研究的思想和方法，促进核心素养发展。

一、实验方法的综合概述

实验方法属于人为控制的一种有目的性的操作，是暴露实验特性的一种方法，它是实验操作的核心。由此可以看出，实验方法更有利于解揭示自然事物的本质，并具有以下三大特点。

其一，主动性。实验方法的实践是实验者主动探索的过程，通过实验设计，促进实验探究的顺利实施。实验现象是不可预测的，借助实验仪器可以将一些无法直接观察到的实验现象直观化展现，或用模拟手段重现瞬间即逝或缓慢的现象等，这些都体现了实验者的主动性

其二，目的性。该特性是实验探究的一大特点，学生在探究时需要先对实验结果做出假设，然后根据实验方法的核心理念进行方案设计，选择针对性操作方式，促进实验探究的顺利实施，达到预期实验效果。

其三，精确性。该特性主要涉及两方面，一方面仪器选择要精准，另一方面对实验数据处理要精准，提高实验精确性。

二、控制变量法的相关概念分析

控制变量法在物理、数学、化学教学中应用比较普遍。一般应用到控制变量法的实验包含课中因素，通过利用该方法将多因素问题变为单因素问题，逐个研究单一因素对事物的影响，再综合得出问题解决的办法。控制变量法中涉及到多个因子，具体如下：

自变量：该变量是探究影响实验效果的控制性变量，通过控制不同的自变量，使因变量发生改变，一般情况下，自变量改变时，因变量也会发生改变，这是控制变量法中的两个关键因素。

因变量：实验探究中被动变化的量，主要受自变量的影响，通过探究不同的因变量，更加全面的认识实验过程和现象。

无关变量：指除了自变量和因变量以外其它影响实验结果的变量。对无关变量的控制能够使实验探究更具科学性，提高说服力。

对照组：指没有经过人为处理的自然状态或条件下产生实验结果的实验。

实验组：指通过改变自变量或无关变量对实验结果的影响，达到预期实验结果的一组实验。

三、控制变量法的教学价值

控制变量法作为一种探究方法，有利于激发学生学习兴趣。虽然实验属于一种动手类实践，深受学生喜爱，但实际探究中，学生针对没有目的性和精确性的实验很难持续探究兴趣。控制变量法的应用通过分析与控制实验条件，能够加强学生实验探究的层次感，激发探究欲望。此外，该方法会在无形中让学生掌握实验探究的规律和本质，学生接触过一次变量控制过程后，对学习方法有所熟悉，会更加强化自身探究动力与信心。最后，有利于促使学生迸发创新灵感。控制变量法的运用涉及到自变量和无关变量，在改变自变量时，学生可以创新式地对无关变量进行控制，不断激发新思想、新观念的产生，丰富思考问题的角度，从而促进创新意识发展。

四、“控制变量法”在初中探究实验教学中的应用过程

1.综合分析控制变量法，做好前期准备

控制变量法在化学探究实验中的应用，不仅能够考查学生对图表的观察、分析与处理，还可以改变学生对化学知识的认知，掌握一定学习能力。

在实施控制变量法时，要注重对比，首先寻找自变量与因变量，然后通过观察控制不同变量时物质发生的变化，采取对比手法，明确实验探究目的，掌握实验探究本质。此外，还要遵循从简单到复杂的规律，挖掘实验中需要探究的条件，并运用对比的方法，从研究的角度引导学生掌握控制变量法。通常境况下，研究一个变量对实验结果的影响时，需要两组实验进行对比，例如“探究温度对分子运动的影响”实验中，温度属于自变量，是探究的条件，其它实验条件相同。如果比较两个条件，通常需要三组实验进行对比，以“探究铁生锈的条件”实验为例，当以氧气为自变量时，需要设计一组实验将铁与氧气接触，另一组实验没有与氧气接触，保持其它变量不变。最后，要明确控制变量法运用的目的，防止学生探究实验中机械化套用。引导学生学会从实验目的的角度分析理想情况下的实验，以及可能出现的影响因素，通过控制这些因素促进实验理想结果的实现。这就要求学生在制定实验方案是养成独立思考的习惯，并设计相关问题。例如在测定空气中氧气含量的实验中，为什么选择红磷或者白磷？为什么要保证气密性良好？为什么要现在瓶中放少量水？等，通过设置针对性问题，帮助学生深入理解实验过程。

2.丰富探究性实验教学，渗透控制变量思想

新课标改革背景下，学科教学需要让学生掌握知识生成本质，习得一定学习方法。在化学探究实验中，为了让学生掌握和熟练应用控制变量法，教师需要转变教学思想，除了考虑实验目标、实验内容以及活动形式外，还要特别关注学生思想与技能的发展，注重课堂教学氛围的营造，唤醒学生已学的化学知识，刺激求知欲望，提高探究主动性。控制变量法应用的最突出特点在于对比，通过控制不同实验条件，渗透控制变量的思想。例如为了让学生体会“物质的变化是有条件的”这一真理，教师可以将硫在空气与氧气中的燃烧、硬水与软水检验、比较氧气和二氧化碳的水溶性等实验归为一类，通过分析各自实验中条件的变化以及造成的不同实验现象，强化学生探究性实验实践。

3.优化实验设计过程，运用控制变量法

控制变量法不光需要学习理论，更需要进行实践操作。有的学生虽然熟悉了该方法，但在应用过程中，会出现自变量、因变量混乱的现象，影响对实验现象和数据的分析，造成实验结果不准确，实验方案设计不严谨。探究性实验在初中教材中出现的数量和频率比较高，这些实验在操作过程中大部分会运用到控制变量法，像燃烧的条件、铁生锈的条件、金属与酸反应的条件等。但由于教师受传统教育理念的影响，将探究性实验上成了演示性实验，学生并没有参与其中，自然无法体会控制变量法的运用。因此，作为一名初中化学教师，要优化实验设计过程，引导学生自主探究，感受控制变量法的运用。以“探究氧化铁能否作为过氧化氢溶液分解的催化剂”实验为例，安排三组学生分别进行过氧化氢溶液的分解与气体收集实验，保持过氧化氢溶液的毫升与浓度不变，甲组溶液中不加入任何物质，乙组溶液中加入0.5g Fe2O3，丙组溶液中加入0.5g MnO2，实验时间不变，通过实验现象得出实验结论。通过该实验的引导，一方面深化学生对催化剂概念的理解，另一方面体验控制变量法在实验中的具体应用，从而掌握一定的实验探究方法，提高化学实验学习能力，养成严谨的科学探究态度。

结语

综上所述，控制变量法是主要通过控制某一变量不变，通过改变另一种变量探究具体实验效果的方法，有利于促进实验探究的科学性与规律性。作为一名初中化学教师，要充分认识控制变量法，通过丰富探究性实验教学，渗透控制变量思想，引导学生掌握该方法在实验探究中的具体应用，加强对探究实验的实践信心和勇气，改变对化学学习的认知，为今后科学研究奠定基礎。

【参考文献】

[1]崔艳菊.初中化学探究性实验的设计与教学方法研究[J].中国校外教育，2019（35）：67-68.

[2]寻湘沅.“控制变量法”在初中化学探究实验中的运用[J].中学化学教学参考，2019（22）：43-46.

[3]洪兹田，陈女婷.“控制变量法”在初中化学探究性实验中的应用及其考查[J].中小学实验与装备，2018，28（4）：50-52.

[4]刘升斌.例谈控制变量思想在中考复习中的渗透——从2017年福建省中考化学实验探究题谈起[J].化学教学，2017（12）：77-80.

（作者单位：陕西省西安市高陵区教学研究室）