浅析控制变量法锻炼学生的化学学科思维

刘建业

摘   要：“控制变量法”是进行科学研究的重要思想方法，也是贯穿初中化学实验学习的重要方法，更是落实学生化学学科思维的重要抓手和具体途径之一。从控制变量法的重要性、多角度认识控制变量法和复习控制变量法的几点策略三方面进行浅述，希望对广大同仁有所助益。

关键词：复习策略;控制变量法;化学思维;构建模型

中图分类号：G633.8    文献标识码：A    文章编号：1009-010X（2021）11-0035-03

一、控制變量法的重要性

“控制变量法”是进行科学研究的重要方法，在多个学科中均有所体现和应用。化学是一门以实验为基础的科学，“控制变量法”是进行实验探究常用且重要的实验方法，也是锻炼学生实验探究能力、培养其化学学科思维的重要途径。

（一）有助于理解实验的本质，形成化学学科思维

利用控制变量法分析实验，可以保证实验结果的客观性，也能帮助学生掌握通过控制实验条件开展探究的方法，进而可使学生对实验探究的目的、采用的具体方法、出现的实验现象和得到的实验结论的认识更加清晰、有条理、有层次、有深度，由此可帮助学生理解实验的本质，并逐步使其形成化学学科思维。

（二）有助于提升教学效果，提高学生的化学学科成绩

“控制变量法”是各类试题中考查的重点和难点。用控制变量法设计对比实验，将多因素问题变为单因素问题，把复杂问题条理化、简单化，如此可使实验更加简单、便捷，提升教学效果，进而可使学生对各类试题应对自如。

（三）有助于落实学科素养，促进学生的长远发展

在基础教育课程中，学生不仅要学会基础知识和基本方法，还应该形成学科核心素养。作为实验探究中的重要方法——“控制变量法”可锻炼学生的必备实验能力，有助于落实学生“科学探究与创新意识”“证据推理与模型认知”等核心素养的培养，进而可促进学生长远的发展。

二、多角度认识控制变量法

（一）对控制变量法的解读

“控制变量法”的概念在现行的教材中并未具体给出，通过查阅各种资料我们可以知道，所谓的“控制变量法”主要是指通过控制其他实验条件不变，对可能影响实验结果的因素进行对比，然后进行数据的分析和总结，最终获得实验结论的一种方法。当然在教师理解和经验的基础上，还可以组织精炼、易懂的语言向学生加以介绍：当影响一个结果的因素有多种时，要探究其中一个因素的影响，需要保持其他因素的统一，然后将研究的因素作为变量设计对比实验。如A、B、C三个因素都会影响实验，要探究A因素对实验的影响，可设计对比实验：

利用模型化的形式，将控制变量的概念用语言描述加示例的方式呈现，如此有助于学生的理解和实际应用。

（二）控制变量法在教材实验中的设置

粗略统计人教版九年级《化学》教材中应用控制变量法的典型实验，如表1所示。

人教版九年级《化学》教材上、下册共十二个单元，粗略统计教材中应用控制变量法的典型实验（探究）共涉及七个单元，且都是本单元对应课题中的重要实验。梳理汇总教材中应用控制变量法的典型实验，对每个实验的实验目的都要做到了熟于心，如此对该方法的应用定会熟练自如。

（三）控制变量法在中考试题中的体现

粗略统计近十年河北中考题中考查控制变量法的典型题目，如表2所示。

粗略统计近十年的河北中考题，发现控制变量法在六年中均有涉及，共考查了七次，尤其近四年的考题，每年均有涉及，共考查了五次，控制变量法的重要性由此可见一斑。

三、复习控制变量法的几点策略

（一）利用对比实验，认识控制变量法

控制变量的思想是在对比实验中体现出来的。教师可以充分利用教材中对比实验的资源，通过分析、对比，帮助学生清楚地知道实验中的变量、不变量，由此使学生清楚变量对实验结果的影响。最终学生能理解控制变量的思想，并能准确设计出应用控制变量的对比实验。

“硫在空气、氧气中燃烧”的实验，是学生接触比较早的有关控制变量的对比实验。在此阶段学生可能对控制变量法还知之甚少，但利用对比的方法可以很清楚地知道两个实验的变量是氧气的含量，该变量对硫燃烧的现象可产生明显的影响。在该阶段的教学中，教师可以充分利用对比实验，让学生初步认识控制变量法在对比实验中的作用。

（二）建构思维模型，理解控制变量法

思维模型的建构是解决一类问题最直接、有效的方法，可起到事半功倍的效果。控制变量法在探究性实验中被广泛应用，是一类典型的实验方法，我们可以建构合适的思维模型帮助学生用此方法分析问题、解决问题。

如图1是探究燃烧条件的实验。在打开分液漏斗的活塞前，白磷不燃烧，而打开后，白磷燃烧。比较打开活塞前后的现象，可证明白磷燃烧需要          。

分析问题：

建构模型：

（三）进行实验设计，运用控制变量法

设计实验方案是初中化学的重点也是难点内容，尤其是运用控制变量的思想设计对比实验更加重要。在课堂中，教师可组织学生利用控制变量的思想，自主设计多种对比实验，然后让学生合作、交流、碰撞、讨论，如此不仅能激发学生进行探究的热情，还能提升学生运用控制变量法的能力。

请利用以下实验药品，并自选其他用品，自主设计、分析实验来探究影响化学反应速率的因素。

药品：5%的过氧化氢溶液，10%的过氧化氢溶液，二氧化锰凝块，二氧化锰粉末。

实验设计（定性）：

实验设计（定量）：

“控制变量法”是学生难以理解和运用的重要科学方法，也是培养学生化学学科思维的重要抓手。在教学过程中，要充分利用各种教学资源，引导学生理解为什么要学习控制变量法，什么是控制变量法，如何利用控制变量法设计对比实验进行探究，如此可帮助学生深入理解控制变量思想并灵活运用，进而可使之成为助益学生一生的有效、实用方法。