1、.多因素問題的科學探究盡管控制變量法對某些多因素問題失效, 但當前探究教學中幾乎壓倒性地用控制變量法來研究多因素問題, 此項研究調查了這種做法對中學生探究方案設計所造成的影響, 結果說明: 在具有簡單多因素實驗設計的意識和才能的學生中, 初一學生的比例大于初二、初三和高一學生的比例, 這說明過度的控制變量法訓練, 削弱了多因素實驗設計的意識和才能, 窄化了學生探究方案的設計思路.: 多因素問題; 控制變量法; 多因素實驗設計; 科學探究1 控制變量法的局限性盡管控制變量法不是研究多因素問題的唯一方法, 但是一種非常重要的方法, 因此我國中學階段所有理科的課程標準都明確要求會用控制變量法進展科學

2、探究. 然而, 受傳統應試教育的過深影響, 很多老師不是讓學生通過實際探究學會控制變量法, 而是采用大量習題的反復訓練, 這種強化訓練給學生留下了簡單化甚至異化的控制變量法. 在筆者的一次問題測試中, 來自19 個學校的962 個初三學生, 竟有98% 的認為多因素問題都可以用控制變量法來研究, 70% 的認為控制變量就是“改變一個因素, 同時保持其他相關因素不變, 但也有25% 的認為控制變量就是“改變一個因素, 同時保持其他所有因素不變.然而,這種“保持其他所有因素不變范式經常碰到問題. 例如,探究“空心管子作為承重橫梁時其承受力與管子直徑的關系時,根據“保持其他所有因素不變范式,除了控制

3、管子長度不變外,還應控制什么不變呢? 一些學生可能意識到,應該控制管子質量不變. 但是, 假如控制質量不變, 管壁厚度就要發生變化; 反之, 控制管壁厚度不變, 質量就要發生變化. 而且, 管壁厚度指的是相對厚度或是絕對厚度呢? 如下圖,B 管子與A管子有一樣的絕對厚度, C 管子與A 管子有一樣的相對厚度, 這可能會讓學生陷入困境, 不可能同時控制質量和厚度不變. 其實, 類似例子還很多,它們讓我們看到了一個一般性問題: 在改變一個因素時, 不可能控制其他所有因素不變.解決“保持其他所有因素不變范式問題的方法是把它改成“保持其他相關因素范式. 新范式一般是讓學生先猜測可能的相關因素, 把無關

4、因素排除, 然后“改變一個因素, 同時控制其他相關因素不變. 這種新范式在中學物理運用很多, 如滑動摩擦力的大小與哪些因素有關? 液體壓強與哪些因素有關?壓力的作用效果與哪些因素有關?導體的電阻與哪些因素有關? 電磁鐵的磁性強弱跟哪些因素有關系? 等等.但新范式同樣也有問題. 例如, 在探究“淀粉的消化率跟唾液的溫度、pH 值等的關系時, 掌握了新范式的學生就會知道: 在改變溫度時, 要保持pH 值不變; 在改變pH 值時, 要保持溫度不變.但是, 學生在改變溫度時, 終究把pH 值控制在什么數值呢? 有些學生可能會控制pH 值在中性, 有些學生可能控制在酸性, 有些學生可能控制在堿性, 等等. 而實際上, 淀粉的消化率在不同pH 值時, 受溫度的影響是不一樣的, 但學生并未知道哪個pH 值是適宜的. 然而, 不管學生把pH 值控制在哪