随着第八次基础课程改革的继续向纵深的发展,随着科学探究式教学的深入展开,教师和学生都感觉到,在探究式教学的过程中存在很多困难,特别是在设计实验的环节中,面对多因素影响的实验,学生很难确定和控制一个以上的变量。因此,研究学生的控制变量能力发展过程以及作为其发展之基础的心理机制,对于教师的探究活动的设计、不同年龄儿童的探究内容的确定、改进科学教学都是非常有益的。控制变量能力——作为一种科学探究的能力,对学生的探究活动的顺利进行有着不可替代的作用,同时在学生的后续学习甚至步入社会后的问题解决的过程中也发挥着重要的作用。本研究在皮亚杰研究的基础上,设计了“哪个球蹦得高?”和“哪个球跑得快?”两个实验,以未正式学习单摆内容的小学一年级、小学三年级、小学五年级和初中一年级的学生为访谈对象,从学生控制变量的个数和质量这一角度来研究学生的控制变量能力的发展情况,并通过两个实验来探求学生的控制变量能力是否受任务的熟悉程度的影响。对学生在两实验中的表现进行分析,我们发现:学生的控制变量能力发展可分为三个阶层:没有控制变量意识不能分离相关变量有控制变量意识(它又有两个发展的亚阶层:基于“组合系统”的变量控制基于“所有其他因素保持不变(All other things being equal)”这一认知结构的变量控制)。随着年龄的提高,在两个实验中,处于阶层一的人数都大幅度减少;阶层二的人数也是减少的趋势;而阶层三的人数随年龄的增长呈上升的趋势,只是在两实验中其快速增长期不同,实验一在小三和小五之间有一个快速增长期,实验二的快速增长期在小五和初一之间;在实验一中,小五和初一两年级各有一半以上的被试达到了阶层三的亚阶层Ⅰ,而在实验二中,直到初一才有超过半数的学生达到阶层三,这些都是由于两实验的任务设置和学生对任务的熟悉程度不同而造成的结果,同时,这也意味着,在具体运算阶段的学生能够采用控制变量的策略,来处理实际的、具体的、可直接操作的问题。从学生的年龄和表现来看,学生的控制变量能力受学生的认知水平的束缚和限制,这种限制在各个年纪的表现中都有显示,而且阶层三的两个亚阶层的划分体现了学生从具体运算到形式运算之间的差异。接着本论文从心理逻辑学的角度对儿童的控制变量能力的发展做了进一步分析,并和皮亚杰的研究做了比较。我们认为学生的控制变量能力的发展是一个渐进的过程,不能用绝对的有或无来划分,同时,形式运算的出现,是控制变量能力发展产生质的飞跃的心理基础,它使基于“All other things being equal”这一认知结构的变量控制成为可能。从学生的认知水平来说,在7岁之前让学生设计或进行复杂的、学生不熟悉的、涉及2个以上的变量的控制实验是不可取的;在形式运算之前,老师在设计学生的探究活动时,要充分利用学生的已有的经验来设计控制实验。最后,论文从访谈工具、访谈过程等方面进行了反思和总结。