◆陈慧杰浙江省瑞安市滨江中学325200
控制变量法是初中科学实验中常用的探索问题和分析解决问题的科学方法之一。控制变量法也叫单因子法，是指为了研究某个量同影响它的多个因素中的一个因素的关系，可将除了这个因素以外的其它因素人为地控制起来，使其保持不变，再比较、研究该某个量与该因素之间的关系，得出结论，然后再综合起来得出规律的方法。对照实验，是从方法论的角度划分的，这种实验方法，是从两个或两个以上有相互联系的对象中观察到的现象、数据出发，通过比较，确定实验对象之间的差异点和共同点，从而把实验对象的某一本质特征抽象出来的一种逻辑的实验方法，具有实验对象的多元性、关联性，实验过程的同时性与前后性的特点。在对照实验中，通过对两个或两个以上相关联的实验对象中观察到的现象或测得的数据的比较，往往很容易在表面上差异极大的实验对象之间看出它们在本质上的共同点，或者在极为相似的实验对象之间看出它们本质上的差异点，因此，对照实验在科学教学中也得到了广泛的应用。控制变量法与对照实验既有联系又有区别。
一、控制变量法中变量与单一变量原则
变量，亦称因子，指实验操纵控制的特定因素或条件。按性质不同，通常有以下两类4种变量：
1、实验变量与反应变量。
实验变量，亦称自变量，指实验中由实验者所操纵、给定的因素或条件。反应变量，亦称因变量或应变量，指实验中由于实验变量而引起的变化和结果。通常，实验变量是原因，反应变量是结果，二者具有因果关系，实验的目的即在于捕获解释这种前因后果。例如，在“唾液淀粉酶水解淀粉”的实验中，所给定的低温（冰块）、适温（37℃）、高温（沸水浴）就是实验变量。而由于低温、适温、高温条件的变化，唾液淀粉酶水解淀粉的反应也随之变化，这就是反应变量，该实验即在于捕获解释温度变化（实验变量）与酶的活性（反应变量）的因果关系及其经验事实。
2、无关变量与额外变量。
无关变量，亦称控制变量，指实验中除实验变量以外的影响实验变化和结果的因素或条件。额外变量，亦称干扰变量，指实验中由于无关变量所引起的变化和结果。显然，额外变量会对反应变量起干扰作用。
例如，上述实验中除实验变量（低温、适温、高温）以外，试管的洁净程度、唾液的新鲜程度和稀释浓度、可溶性淀粉溶液的浓度、试剂溶液的剂量和浓度、实验操作程序、温度处理的时间长短等等，都属于无关变量，要求对低温、适温、高温3组实验是等同、均衡、稳定的;如果无关变量中的任何一个或几个因素或条件，对3个实验组的给定不等同、不均衡、不稳定，则会在实验结果中产生额外变量，出现干扰，造成误差。实验的关键之一在于控制无关变量和减少额外变量。
单一变量原则，是处理实验中复杂变量关系的准则之一。它有两层意思：一是确保“单一变量”的实验观测，即不论一个实验有几个实验变量，都应做到一个实验变量对应观测一个反应变量;二是确保“单一变量”的操作规范，即实验实施中要尽可能避免无关变量及额外变量的干扰。
例如，上述实验遵循单一变量原则，第一在观测上要做到：低温处理观测记录低温下的变化和结果，适温处理观测记录适温条件下的变化和结果，高温处理观测记录高温下的变化和结果，反应变量不能混淆。第二在操作上要做到：对3个实验要在预先的低温、适温、高温条件下做实验处理，常见的错误是先在常温（譬如25℃）下做处理再放到低温、适温、高温条件中进行观测，这样就混入了“常温”这个无关变量及额外变量。总之，实验设计、实施的全过程，都应遵循单一变量原则。
二、控制变量法中控制与平衡控制原则
控制，是处理实验中变量关系的又一准则，指实验要严格地操纵实验变量，以获取反应变量;与此同时，还要严格地均衡无关变量，以消除额外变量。一句话，要通过实验控制，尽量消除实验误差，以取得较为精确的实验结果。
如果说“单一变量”原则主要是对实验变量与反应变量的控制而言，而这里的“平衡控制”原则，则主要是对无关变量与额外变量的控制而说的。意思是说，实验中的无关变量的因素条件，很难避免，只有设法平衡和抵消它们的影响。
三、对照与实验对照原则
对照是实验控制的手段之一，目的仍在于消除无关变量对实验结果的影响。实验对照原则是设计和实施实验的准则之一。按对照的内容和形式上的不同，通常有以下对照类型：
1、空白对照。
指不做任何实验处理的对象组。例如，在“生物组织中可溶性糖的鉴定”的实验中，向甲试管溶液加入试剂，而乙试管溶液不加试剂，一起进行沸水浴，比较它们的变化。这样，甲为实验组，乙为对照组，且乙为典型的空白对照。空白对照能明白地对比和衬托出实验组的变化和结果，增加了说服力。
2、自身对照。
指实验与对照在同一对象上进行，即不另设对照。单组法和轮组法，一般都包含有自身对照。如“植物细胞质壁分离和复原”实验，就是典型的自身对照。自身对照，方法简便，关键是要看清楚实验处理前后现象变化的差异，实验处理前的对象状况为对照组，实验处理后的对象变化则为实验组。
3、条件对照。
指虽给对象施以某种实验处理，但这种处理是作为对照意义的，或者说这种处理不是实验假设所给定的实验变量意义的。例如，“动物激素饲喂小动物”实验，采用等组实验法，其实验设计方案是：甲组，饲喂甲状腺激素（实验组）;乙组，饲喂甲状腺抑制剂（条件对照组）;丙组：不饲喂药剂（空白对照组）。显然，乙组为条件对照。该实验既设置了条件对照，又设置了空白对照，通过比较、对照，更能充分说明实验变量——甲状腺激素能促进蝌蚪的生长发育。
4、相互对照。
指不另设对照组，而是几个实验组相互对比对照。在等组实验法中，若不设空白对照，则大都是运用相互对照。如“植物激素与向性实验”的等组实验中，5个实验组所采用的都是相互对照，较好地平衡和抵消了无关变量的影响，使实验结果具有说服力。
四、对照实验与控制变量关系
通过设置实验对照对比，既可排除无关变量的影响，又可增加实验结果的可信度和说服力。在对照实验中一定运用了控制变量法，因此它们有时往往是同时出现的。在初中科学中，探究种子萌发的条件、铁生锈的条件、影响电磁铁磁性强弱的因素、决定压力作用效果的因素等等实验都运用了控制变量法，但同时也是对照实验。