随着基础教育课程改革的不断推进，教师越来越意识到目前学生解决实际问题的能力有待提高。如在实验设计环节，面对多因素影响的实验，学生很难确定和控制一个以上变量;面对陌生问题情境，学生很难把已知的知识进行迁移。在国内的课堂教学上，有些教师喜欢照本宣科，他们认为这种讲授的方式也能让学生真正理解控制变量的实质内涵。随着科学探究式教学的深入开展，教师感觉到，很多学生并不能很快地接受“所有的其它因素保持不变”的策略，因此，研究学生的控制变量能力发展过程以及如何据此设计探究教学，这对促进教师的教和学生的学以及提高学业测评效度是非常有意义的。　　本研究试图通过对不同年级的学生进行纸笔测试来探讨学生控制变量意识及能力发展情况;对实验班进行两次探究教学干预，以期推进对学生科学思维中这一重要的能力发展与变化的认识，希望能对大规模纸笔测试提供参考。本论文纸笔测试所选择的被试对象为小学六年级至高二年级的563名学生，随机选取七年级、八年级各一个班的学生作为实验班进行探究教学干预。通过前、后测的比较来分析学生控制变量能力发展与变化。　　为了能真实的反映学生的控制变量能力，本论文纸笔测试试题主要围绕情境来编制，在借鉴PISA“双位编码”评分方法的同时以控制变量的个数为主线来制定试题评分标准。　　通过研究，本文得到以下结论:　　第一:从小学六年级到高二年级，学生的控制变量能力是一个不断发展的过程。各年级的控制变量能力整体趋势随年级的增长而提高。　　第二:不同类型、题型的情境会影响学生提取控制变量知识。从试题类型来看，选择题→判断他人实验题→实验设计题是由易到难的一个渐变题型，同时根据题型情境不同又分为领域性试题和非领域性试题，非领域性试题相对于领域性试题更容易使学生提取相关知识。　　第三:控制变量能力的发展是一个逐步的、渐进的过程，不是短期内一蹴而就的。学生在探究活动中亲身经历了用控制变量的方法研究相应问题，通过两次探究实验干预后，七年级的控制班和实验班的差异达到显著，八年级的控制班和实验班的差异未达到显著。这也意味着，学生控制变量的能力的增长并不像我们想象的那么容易，它是一个渐进的过程，或许长期的探究活动能够给学生带来更大的进步。　　第四:学生能意识到变量的存在，并不代表学生在实验设计时能控制变量。学生在选择题和判断他人实验题中表现出控制变量意识，并且在问题的提示下能猜想出较多的变量，但学生在实验设计中并不能成比例的控制这些变量。另一方面，这也表示中学生在解决多变量实验设计题时还存在一定的困难。　　第五:学生面对陌生情境时存在焦虑害怕情绪。由于在常规教学中学生较少体验自己解决问题的完整过程，无形中鼓励了学生死记硬背，从而限制了学生形式思维的发展，再加上学生在实验设计方面得到的锻炼较少，书写能力较弱，这些都可能加剧学生的焦虑害怕情绪。　　最后本文对论文实施过程以及数据分析等方面进行了反思，从学生不同题型、不同情境的答题差异结果分析，以及学生通过干预后的能力差异分析会为考试评价和学科教学提供一定的借鉴作用。