对比实验中控制变量的思考

对比实验中控制变量的思考摘

要：小学科学实验中控制法是常见的科学方法，而控制变量则是整个实验的核心，是对比实验的灵魂，变量控制的好坏决定了实验是否成功。关键词：控制法、对比实验。关键词：对比实验中变量的认识1.1自变量自变量又称操作变量，是实验者可以自由操作的变量，它的变化会引起因变量的相应变化。如在研究沉浮与物体的体积是否有关时，自变量就是物体的体积。物质的体积由实验者控制，一般是很好确立的，小学科学课堂中的对比实验多是进行单因素比较，它着重分析自变量与因变量之间的因果关系。1.2因变量因变量是随着自变量改变而改变的一种变量，因变量的变化程度直接与自变量有关，同时也会受到控制变量的影响。例如，因变量就是物体的体积大小，它是随着加入的自变量的改变而改变的，因此因变量是实验中重点观测的对象，应明确观测指标，细致观测，如实记录。1.3无关变量无关变量是指在实验中除自变量以外其他会影响因变量的变量，实验中应严格控制，以求实验的公平性与有效性。2、对比实验中变量的确认控制变量的概念在小学科学教材中并没有明确提出，但用控制变量法设计的实验一直是贯穿始终的。为了让我们更好的理解，我们以“绿豆种子发芽是否需要水”的实验为例，“不同的条件”是一组有水和一组无水，即自变量。豆芽能否发芽则为因变量，我们就是通过豆芽是否发芽来判定种子发芽是否需要水的。然而水的有无变化不是影响实验结果的唯一因素，还有其他如光、温度、种子情况等等诸多因素，也会对发芽造成影响，这些因素就是实验中要保持不变的“相同条件”，即无关变量。不同的条件需要改变，相同的条件需要保持不变，这两种变量都需要控制。确认了实验中自变量、因变量和无关变量，才能有效控制它们。3.控制变量3.1严格操作自变量操作自变量，让改变的条件合理改变是对比实验的中心问题，我们正是通过自变量来得到实验结果的变化从而得出结论的。3.1.1注意自变量的单一性在小学阶段，对比实验多是进行单因素比较，主要是分析自变量与因变量之间的因果关系。要使因变量的变化完全是因为这个单一的自变量的变化引起的，除了要有效控制无关变量外，还应做到自变量的单一性，即实验组和对照组只有一个量不同，且在实验过程中确保“单一变量”的操作规范，尽可能避免无关变量的干扰。3.1.2注意自变量的差异性对自变量的有效操纵是为了引起因变量的显著变化，以此来研究自变量对因变量所起的作用，所以，不同水平自变量的差异要大。可以用有无、强弱、高低、大小、多少等来表示。当只设置两种不同水平时，控制方法有两种：一种是实验中设置实验组和对照组，实验组施加自变量，对照组不施加自变量，即用有没有自变量来观察实验结果。“绿豆种子发芽必须要有水吗”的实验，实验组出现“水”这个自变量，而对照组不出现“水”这个自变量；又如“搅拌对溶解快慢的影响”实验，实验组要搅拌，对照组不搅拌。设计自变量的水平时，通常要选择两个极端值，这样就可以明显看出自变量的作用。另一种是不设对照组，只在两个实验组之间进行比较，也就是自变量都出现，要使自变量的作用能充分显示出来，不同水平间要有足够大的差异，可以成倍改变自变量让对比更鲜明。3.2准确记录因变量3.2.1明确观测指标通过对因变量下操作性定义，以提供观察或测量的标准，使抽象的概念成为可观察、可测量、可检验的项目或指标。操作性定义的指标应分解到能直接观测为止，且最好使指标数量化，便于记录、统计与比较。如“橡皮泥在水中的沉浮”实验，橡皮泥能浮在水面时排开水量的记载。3.2.2基于实验需要，选择记录方式观察结果的记录方式有两种：定性的文字描述和定量的描述，应根据实验需要，选择相应的记录方式，对因变量加以记录。对比实验大多需要比较精确的定量描述，这就要运用测量工具进行定量化的观测。也有一些实验不需要定量化的观测，而是运用感觉器官，如眼、耳、鼻、手感知事物的外部特点、变化或属性。3.3精准控制无关变量无关变量如果不统一，会影响实验结果。必须对无关变量加以控制，以消除无关变量对实验结果的影响。这是实施对比实验必须遵循的准则。公平是对比实验的基本原则。3.3.1保持恒定，以求公平实验如果要使因变量的改变完全是因为自变量的改变造成的，就必须把其他会影响因变量的变量“控制”起来，保持不变，这是对比实验的基本要求，也是对比实验过程中自始至终要遵循的重要原则。3.3.2“最小控制”，以求最小影响有时难以做到完全控制“控制变量”，此时应遵循“最小控制”原则，尽量减小对因变量的影响。如“纸梁的宽度（或厚度）与抗弯曲能力”的实验，控制变量中的放重物的位置、放的手势对因变量也有较大的影响，且在操作过程中难以做到完全相同和绝对控制。可在纸横梁的中间画一个放重物的区域，由同一位学生操作，尽量保持放的手势，把重物依次放在这个指定的区域内。3.3.3科学控制，以求实验的严谨性实验中如果操作的方法不正确，操作技巧不掌握，就可能控制不住有关的变量，难以保证学生公平地操作。这时，教师的演示操作十分必要。“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验，尽管老师讲述出了测量摩擦力的方法，但学生还不能正确规范地使用测力计测量摩擦力。老师就利用实物投影，边演示操作边讲述：“用测力计测量物体的摩擦力时，为了防止拉动时手的抖动，可以用左手从底部握住测力计，然后轻轻地、水平拉动物体……当物体刚好动起来时，测力计的读数就是物体受到的摩擦力。”经过教师这样直观的演示和清晰的表述，学生就能很快的掌握科学规范的测量方法，掌握读数的技巧，确保了实验公平，有效地控制了相关变量4.变量的灵活调控不论是验证性实验，亦或是探究性实验，对教师来说，实验结论总是预知的（也不排除个别新的发现或变化，因为科学是发展的）。所以，在遵循变量设计规范的前提下，教师可利用这个“预知的结论”来“演绎”变量的设计，为学生创造一些结构良好的条件，使学生在亲历像科学家做实验那样的过程中顺利获取想要的实验现象或数据，得出这个“预知”的结论。前面是从三种变量的各自视角上，对变量的设计提出的一般要求及方法。其实，这三种变量是相互联系的，不应割裂开来看。设计时，应综合考虑实验目的要求、器材条件、学生的操作水平等因素，灵活调控变量，以求取材方便、操作简易、效果明显、省时高效。参考文献：[1]中国科学院．2001科学发展报告.[M]．北京：科学出版社，2001：187-187[2]邵苏琴.根据小学语文单元教学特点进行整合教学.[J].教育科