2016年,教育部组织研制以“全面发展的人”为核心的中国学生核心素养体系,包括科学推理、科学探究等重要内容。控制变量能力既是科学推理能力的组成维度之一,也是学生进行科学探究活动的基础。目前,国内诸多学者对“控制变量”进行了研究,但多为经验总结性研究,对学生控制变量能力的量化研究较少,而针对小学生的研究则更少,因此,对小学生控制变量能力进行测量研究具有重要意义。本研究主要采用文献法、调查法(问卷法和访谈法)、教学实验法等研究方法,从以下三个方面展开:研究一:建立控制变量能力水平框架,确定合适的测量工具。本研究基于已有的文献,建立了控制变量能力发展水平框架,并将其水平分为三个层次。依据控制变量能力发展水平框架,本研究选用“科学思维与科学推理(iSTAR)(11132版)”中的8道控制变量能力试题作为测量工具,对随机抽样的三至六年级的学生展开试测,并通过访谈了解学生对试题的反馈,对测量工具的语言表达进行修订,使之更加符合小学生的阅读水平与习惯。之后,针对语言适配版测量工具进行二次试测,通过主成分分析法和克隆巴赫常数对量表的效度和信度进行检验,结果表明,具有较高的质量,确定为正式测量工具。研究二:对小学生的控制变量能力实施测量研究。被试为随机选取的重庆市两所重点小学的三至六年级学生。数据表明:(1)大多数小学生三年级时已初步具备控制变量能力。(2)三至六年级学生控制变量能力呈上升趋势,其中,三到四年级升幅较小,四到五年级升幅较大,五到六年级升幅最大。(3)男生控制变量能力略高于女生,但差异不显著。(4)两所同一级别学校学生控制变量能力存在显著差异。研究三:教学实验研究。针对研究二中“三、四年级学生控制变量能力发展缓慢及同一级别不同学校学生控制变量能力存在显著差异”进行成因分析,提出假设“科学探究活动有助于提高学生的控制变量能力”。研究选择A小学三年级的两个平行班作为被试,仅对实验班进行为期一个月的教学干预。实验结果显示,实验班学生的控制变量能力有显著性提高,这表明科学探究活动有助于提升学生的控制变量能力,但实验班学生的进步主要在水平一的试题上,表明小学生控制变量能力的发展与其年龄有一定的关联。