談以有效變式教學(xué)為手段促學(xué)習(xí)技術(shù)內(nèi)化

尚恩良

摘要:目前,新課程標(biāo)準(zhǔn)下的物理課堂還存在著這樣一些問(wèn)題:顯性內(nèi)容多,隱性內(nèi)容少,重視傳授系統(tǒng)書(shū)本知識(shí),忽視好奇心、探索精神和物理思維的培養(yǎng)。本文結(jié)合實(shí)際教學(xué)初步地探討在物理有效教學(xué)中運(yùn)用變式可使學(xué)生深刻地、牢固地理解,促使學(xué)生物理學(xué)習(xí)技術(shù)內(nèi)化。通過(guò)變式變換同類(lèi)事物的非本質(zhì)特征,使非本質(zhì)特征的種類(lèi)既要全面,又要突出主要的、常見(jiàn)的,且遵循從簡(jiǎn)到繁、從易到難的原則。要精選變式例子,在運(yùn)用時(shí)既要善變,又要萬(wàn)變不離其宗。

關(guān)鍵詞:有效變式教學(xué);學(xué)習(xí)技術(shù)內(nèi)化

按高中物理新課標(biāo)要求,教師通過(guò)變式教學(xué)讓學(xué)生達(dá)到學(xué)習(xí)技術(shù)內(nèi)化,緊扣教材,運(yùn)用技術(shù)性的思維方式,舉一反三。就像一條生產(chǎn)線,讓學(xué)生輕松獲取知識(shí)要點(diǎn),充分節(jié)省時(shí)間,實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)的理解和掌握,使學(xué)生自覺(jué)地將學(xué)習(xí)技術(shù)內(nèi)化為主體需要,促進(jìn)智能的發(fā)展,形成積極的學(xué)習(xí)態(tài)度和性格特征,從而帶來(lái)學(xué)習(xí)成效的大幅度提高。使學(xué)生對(duì)自己的學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行計(jì)劃、監(jiān)測(cè)和調(diào)控,迅速而準(zhǔn)確地對(duì)學(xué)習(xí)中遇到的問(wèn)題進(jìn)行判斷、加工和處理進(jìn)而提高學(xué)習(xí)效能。

一、提供變式材料消化概念,進(jìn)行變式訓(xùn)練活化概念

高中物理實(shí)際教學(xué)中以變式為手段,具體措施以概念變式為例加以分享,對(duì)于物理概念,要充分“還原稀釋”,讓學(xué)生體驗(yàn)概念的形成過(guò)程。變式的成效不取決于其運(yùn)用的數(shù)量,而是在于其是否具有廣泛性、典型性,能否使學(xué)生在理解概念與原理時(shí)擺脫感性經(jīng)驗(yàn)片面性的消極影響。根據(jù)概念的特征設(shè)問(wèn)可以根據(jù)不同物理概念的不同特點(diǎn)設(shè)置變式問(wèn)題。

例如,針對(duì)“電場(chǎng)強(qiáng)度”是反映電場(chǎng)本身固有屬性的一個(gè)物理量,就可編撰下列一組問(wèn)題:

(1)在電場(chǎng)中的P點(diǎn)放一個(gè)2.0×10-8庫(kù)侖的點(diǎn)電荷,它受到的電場(chǎng)力是4×10-10牛頓,P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)是多大?假定在P點(diǎn)改放一個(gè)8×10-8庫(kù)侖的點(diǎn)電荷,P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)是多大?如果在P點(diǎn)不放電荷;P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)是多大,為什么?

(2)關(guān)于電場(chǎng)強(qiáng)度的概念,下列說(shuō)法中正確的是:

A.由E=F/q可知,電場(chǎng)中某點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度眼放在該點(diǎn)的檢驗(yàn)電荷所受的電場(chǎng)力成正比。

B.由E=F/q可知,電場(chǎng)中某點(diǎn)處的電荷所受電場(chǎng)力總是跟電荷電量成正比。

C.放入電場(chǎng)中某點(diǎn)處的電荷所受的電場(chǎng)力越大,則該點(diǎn)處的電場(chǎng)越強(qiáng)。

D.放入電場(chǎng)中某點(diǎn)處的單位電荷所受的電場(chǎng)力越大,則該點(diǎn)處的電場(chǎng)越強(qiáng)。

E.由公式E=F/q可知,E與Q成反比;由公式E=Kq/r2可知,E與q成正比。可見(jiàn)這兩個(gè)公式是不相容的。

F.放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的檢驗(yàn)電荷的電量改變時(shí),電場(chǎng)強(qiáng)度也隨之改變;將檢驗(yàn)電荷拿走,該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度就是零。

這些問(wèn)題很容易把學(xué)生對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度的模糊認(rèn)識(shí)暴露出來(lái)。有的學(xué)生硬套公式E=F/q,有的學(xué)生則以為“q變F就變,E也隨著變;沒(méi)有q,F就不存在,場(chǎng)強(qiáng)也就消失了”。澄清了學(xué)生對(duì)這一概念的模糊認(rèn)識(shí),其便會(huì)形成正確的電場(chǎng)強(qiáng)度概念。

二、從教材和學(xué)生思維發(fā)展入手,進(jìn)行“變題”剖析

具體措施以例題變式為例加以分享,實(shí)際教學(xué)中做到一題多問(wèn)、一題多解、一題多變、一題多聯(lián)。改編例題是一項(xiàng)十分嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)致而周密的工作,要反復(fù)推敲,字斟句酌。因此,教師如果要對(duì)課本例題進(jìn)行改編,必須在備課上狠下工夫。“變題”已經(jīng)成為中學(xué)物理教學(xué)中的熱點(diǎn),每年的“高考”試題中都有一些“似曾相識(shí)題”。這種“似曾相識(shí)題”實(shí)際上就是“變題”。學(xué)生在練習(xí)中遇到新模型時(shí)感到陌生棘手,其思維障礙在于不善于把貌離神合的新模型與典型模型進(jìn)行比較,去認(rèn)識(shí)和把握新、舊模型物理本質(zhì)上的共性,從而望題興嘆,無(wú)處下手。教師應(yīng)根據(jù)問(wèn)題的基本模式,改變其“包裝”,進(jìn)行問(wèn)題有效設(shè)計(jì),使之以各種不同的具體形式呈現(xiàn)。學(xué)生通過(guò)變式的練習(xí),從各種具體問(wèn)題中抽象出基本模式,可以從中體會(huì)到基本模式是如何將各種變式聯(lián)系在一起的,從而加深對(duì)基本模式的理解。

布魯納曾經(jīng)說(shuō)過(guò):獲得的知識(shí)越是抽象,抽象為一個(gè)定義,其適用面越廣。但是,對(duì)大多數(shù)學(xué)生來(lái)說(shuō),自主獲得這種抽象知識(shí)是有一定困難的,它需要教師的積極引導(dǎo)。因此,教師應(yīng)當(dāng)注意經(jīng)常地對(duì)問(wèn)題進(jìn)行有效變式設(shè)計(jì),將所教知識(shí)進(jìn)行歸納和概括,以幫助學(xué)生獲得有普遍意義的抽象知識(shí)。讓學(xué)生在分析和對(duì)比中,抽象出共性,洞察共同的物理本質(zhì),從而跨越思維障礙,促進(jìn)其創(chuàng)造性思維能力的發(fā)展,實(shí)現(xiàn)由知識(shí)到能力的質(zhì)的飛躍。

三、變式中的例子可分階段分別列舉

農(nóng)民種地要做到“不違農(nóng)時(shí)”,學(xué)生讀書(shū)同樣應(yīng)“不違學(xué)時(shí)”。學(xué)生的思維形式正處于由具體的形象思維為主轉(zhuǎn)向抽象的邏輯思維為主的快速發(fā)展階段,他們?cè)诟兄陀^察方面富有目的性、系統(tǒng)性、全面性和深刻性。在記憶方面,機(jī)械記憶仍然在使用,但理解記憶的應(yīng)用越來(lái)越多,由于心理發(fā)展不是單純隨年齡增加,況且這種發(fā)展的不同個(gè)體有極大的不平衡性,他們的抽象思維正從經(jīng)驗(yàn)型向理論型過(guò)渡,且經(jīng)驗(yàn)思維仍占有很大的優(yōu)勢(shì)。

據(jù)此,教育必須依據(jù)學(xué)生心理發(fā)展和認(rèn)知結(jié)構(gòu)的規(guī)律,遵循由具體到抽象,變式中的例子應(yīng)由淺入深,由簡(jiǎn)到繁,由低級(jí)到高級(jí)的順序,“不拔苗助長(zhǎng)”,“不凌節(jié)而施”,努力做到因材施教。因此,在物理教學(xué)中變式中的例子要分階段進(jìn)行。

四、利用教材和平時(shí)模擬考試題進(jìn)行變式思維訓(xùn)練

在教學(xué)中,培養(yǎng)學(xué)生的變式思維能力一般可以從以下幾個(gè)方面入手:比如,訓(xùn)練學(xué)生對(duì)同一條件,聯(lián)想多種結(jié)論;改變思維角度,進(jìn)行變式訓(xùn)練;培養(yǎng)學(xué)生個(gè)性;加強(qiáng)一題多解、一題多變、一題多思等。特別是近年來(lái),隨著開(kāi)放性問(wèn)題的出現(xiàn),不僅彌補(bǔ)了以往習(xí)題變式訓(xùn)練的不足,同時(shí)也為變式思維注入了新的活力。通過(guò)對(duì)眾多事物的觀察,以及對(duì)許多知識(shí)的提煉而得出的條理化、規(guī)律化的東西,經(jīng)過(guò)概括的知識(shí)易記、易懂。同時(shí)若聯(lián)系實(shí)際,能增強(qiáng)應(yīng)用意識(shí),激發(fā)內(nèi)在興趣,促使學(xué)習(xí)技術(shù)內(nèi)化。

五、運(yùn)用變式教學(xué),確保學(xué)生參與教學(xué)活動(dòng)的持續(xù)熱情

布魯納說(shuō):“最好的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)是學(xué)生對(duì)所學(xué)材料有內(nèi)在興趣。”如地上機(jī)械運(yùn)動(dòng)的萬(wàn)物,茫茫宇宙中的無(wú)數(shù)繁星,這天上地下的無(wú)數(shù)事物居然被統(tǒng)一在F=ma這樣一個(gè)如此簡(jiǎn)潔的式子中,有誰(shuí)不會(huì)被牛頓力學(xué)的簡(jiǎn)單、和諧、統(tǒng)一之美所折服、所震撼呢?再如麥克斯韋的電磁理論、能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律、德布羅意的物質(zhì)波理論、愛(ài)因斯坦的質(zhì)能方程等無(wú)不使人感受到物質(zhì)世界的相互聯(lián)系、和諧、統(tǒng)一之美。一旦學(xué)生領(lǐng)悟到物理內(nèi)在的美,就會(huì)在學(xué)習(xí)物理和解決物理問(wèn)題中,主動(dòng)去探索、去發(fā)現(xiàn),并樂(lè)此不疲,并在此過(guò)程中體會(huì)和享受物理之美,享受發(fā)現(xiàn)和成功帶來(lái)的愉悅、快感和滿足,達(dá)到這一境界,學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力、探索精神已被激發(fā),而且是無(wú)窮無(wú)盡的。課堂教學(xué)效果很大程度上取決于學(xué)生的參與情況,這就首先要求學(xué)生有參與意識(shí)。加強(qiáng)學(xué)生在課堂教學(xué)中的參與意識(shí),使學(xué)生真正成為課堂教學(xué)的主人,是新課程物理教學(xué)的趨勢(shì)。所謂變式教學(xué)是對(duì)教學(xué)中的定理和命題進(jìn)行不同角度、方面和方式變換事物非本質(zhì)的屬性,以便揭示其本質(zhì)屬性的過(guò)程的一種教學(xué)設(shè)計(jì)方法。通過(guò)變式教學(xué),使一題多用,多題重組,常給人以新鮮感,能夠喚起學(xué)生的好奇心和求知欲,因而能夠產(chǎn)生主動(dòng)參與的動(dòng)力,保持其參與教學(xué)活動(dòng)的興趣和熱情。

舉一例加以說(shuō)明。一塊木塊立在一輛平直的小車(chē)上隨小車(chē)一起向右作勻速直線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)小車(chē)突然遇到障礙物而停止時(shí)木塊將( )

A. 向前作勻速直線運(yùn)動(dòng);B. 向后傾倒;C. 向前傾倒;D. 立即停止運(yùn)動(dòng)。

分析與解:當(dāng)小車(chē)突然停止后,木塊的下部由于與車(chē)面之間摩擦作用而停止運(yùn)動(dòng),而木塊的上部由于慣性要保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng),所以木塊會(huì)向前傾倒,所以應(yīng)選C。

變式1:如上題改為木塊立在光滑的車(chē)面,其他條件不變,木塊又將怎么樣呢?

分析與解:大多數(shù)學(xué)生由于思維定式作用,不假思考地選了C。其實(shí)木塊下部與車(chē)面之間不存在摩擦作用,木塊由于慣性保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)繼續(xù)向前作勻速直線運(yùn)動(dòng),故應(yīng)選A。

變式2:在平直路面上行駛的汽車(chē)車(chē)廂里有一水平光滑桌面,在桌面上放有物體A和B,沿車(chē)前進(jìn)方向前后放置相距為S,已知A,B的質(zhì)量分別為m甲和m乙,且m甲>m乙。車(chē)與物一起做勻速直線運(yùn)動(dòng),如果突然剎車(chē)時(shí),當(dāng)兩物均未滑出桌面過(guò)程中,它們之間的距離將()

A. 逐漸增大;B. 逐漸減小;C. 先增大后增小;D. 保持不變

分析與解:由于A,B與車(chē)面之間不存在摩擦,A,B由于慣性保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),繼續(xù)以相同的速度v向前作勻速直線運(yùn)動(dòng),故A,B之間距離將保持不變,應(yīng)選D。

通過(guò)上述“變式”教學(xué),讓學(xué)生真正理解了“慣性”這一物理概念。當(dāng)然,變式題的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循由淺入深的原則,根據(jù)教學(xué)的具體情況,抓住教學(xué)時(shí)機(jī),恰當(dāng)運(yùn)用,才能更好地激發(fā)學(xué)生的興趣,使學(xué)生真正理解物理概念,尋求更為理想的教學(xué)效果。

六、在物理教學(xué)質(zhì)量檢測(cè)中的變式運(yùn)用

變式在物理教學(xué)質(zhì)量檢測(cè)中會(huì)得到充分的運(yùn)用。其運(yùn)用如下:(1)考同樣的知識(shí)點(diǎn)和能力,其考試方式變化(筆試、口試、操作、制作)。(2)考同樣的知識(shí)點(diǎn),筆試中有計(jì)算題、選擇題、問(wèn)答題等變化。(3)用同一物理現(xiàn)象(或物理?xiàng)l件,物理背景)可用來(lái)考不同的知識(shí)點(diǎn)和能力。(4)變更實(shí)驗(yàn)條件,突出物理本質(zhì);編制操作程序,準(zhǔn)確感知現(xiàn)象;改進(jìn)演示方法,提高教學(xué)效果。在學(xué)生實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上對(duì)實(shí)驗(yàn)加以改變。①在學(xué)生實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上加以改裝,可以在條件或器材上加以限制。②給定器材,要求考生根據(jù)所學(xué)知識(shí)自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法和過(guò)程以完成實(shí)驗(yàn)。③只提實(shí)驗(yàn)?zāi)康?要求考生自行選擇實(shí)驗(yàn)器材、安排實(shí)驗(yàn)步驟、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法及分析實(shí)驗(yàn)誤差。

七、要培養(yǎng)學(xué)生從萬(wàn)變中識(shí)宗及萬(wàn)變不離其宗的能力

所謂“萬(wàn)變中識(shí)宗”,是針對(duì)學(xué)生認(rèn)識(shí)現(xiàn)象形成概念得出規(guī)律而言的;所謂“萬(wàn)變不離其宗”是針對(duì)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的物理知識(shí)而言的。具體措施以規(guī)律變式為例加以分享,正面講清(來(lái)龍去脈、物理含義),反面辨析(適用條件、注意事項(xiàng)),側(cè)面溝通(融會(huì)貫通、靈活運(yùn)用)。盡管擺在我們面前的物理現(xiàn)象、習(xí)題浩如煙海,模型花樣翻新,可謂五花八門(mén),但其教學(xué)中的設(shè)計(jì)方法,大都采用變式,即依據(jù)提出的典型(或理想化)模型交替變更具體材料的形式,設(shè)計(jì)不同的變式例子,以顯示其物理本質(zhì)。其目的在于幫助學(xué)生擴(kuò)大視野、加深理解、鞏固知識(shí)、增強(qiáng)思維變通性,進(jìn)而促進(jìn)創(chuàng)造性思維能力的發(fā)展。

八、運(yùn)用變式教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生跨越性思維

著名的教育家波利亞曾形象地指出:“好問(wèn)題同某種蘑菇有些相像,它們都成堆地生長(zhǎng),找到一個(gè)以后,你應(yīng)當(dāng)在周?chē)乙徽?很可能附近就有好幾個(gè)。”比如,在探究電磁感應(yīng)條件教學(xué)中,在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上得出用“磁通量變化”來(lái)概括感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件,可以說(shuō)是一個(gè)很大的思維跨越。因此在現(xiàn)象與結(jié)論之間要設(shè)計(jì)一個(gè)有效的問(wèn)題來(lái)構(gòu)建一個(gè)支架,讓學(xué)生通過(guò)支架,并運(yùn)用已經(jīng)具備的知識(shí)來(lái)內(nèi)化新知識(shí)。在這里可這樣設(shè)計(jì):

問(wèn)題1:是否線框和磁場(chǎng)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)就有感應(yīng)電流?引發(fā)學(xué)生進(jìn)行討論。

架設(shè)支架1:教師演示,讓線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),觀察現(xiàn)象。讓學(xué)生發(fā)現(xiàn):相對(duì)運(yùn)動(dòng)不是本質(zhì),進(jìn)而會(huì)結(jié)合實(shí)驗(yàn)比較分析得出:穿過(guò)閉合回路的磁感強(qiáng)度B發(fā)生變化是產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。

問(wèn)題2:磁感強(qiáng)度B不變條件下,會(huì)不會(huì)有感應(yīng)電流產(chǎn)生?

架設(shè)支架2:教師演示,軟線圈放入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,改變線圈面積S,觀察現(xiàn)象。讓學(xué)生討論分析,自主得出:產(chǎn)生感應(yīng)電流的本質(zhì)是磁通量發(fā)生變化,實(shí)現(xiàn)認(rèn)識(shí)上的飛躍。有效問(wèn)題得到了探索性解決,由此調(diào)動(dòng)了學(xué)生追求成功的潛在動(dòng)機(jī),啟發(fā)了他們積極主動(dòng)獨(dú)立去鉆研,培養(yǎng)了學(xué)生勇于探索的精神。

在新課程高中物理教學(xué)中,搞好習(xí)題教學(xué),特別是搞好課本習(xí)題的變式教學(xué),不僅能加深學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解和掌握,而且能培養(yǎng)學(xué)生的跨越性思維,能發(fā)揮其獨(dú)特的功效。運(yùn)用變式教學(xué)其目的是提高思維功率和速度,而不是像常規(guī)思維那樣按部就班,而是保持較大的思維跨度。其具體表現(xiàn)為:(1)不按常規(guī)的“概念——判斷——推理——結(jié)論”的順序進(jìn)行,而是省略某些思維步驟,加大思維的“前進(jìn)速度”;(2)拉開(kāi)思維對(duì)象的“相關(guān)度”的差距,加大思維的“聯(lián)想跨度”;(3)跨越條件的“可現(xiàn)度”的限制,加大思維的“輪換跨度”。由此可加強(qiáng)思維的速度、廣度和靈活度。可見(jiàn)跨越性思維是一種高效性思維。在教學(xué)過(guò)程中,就要求教師給學(xué)生營(yíng)造一個(gè)良好的思維空間和環(huán)境。無(wú)論課內(nèi)或課外小組活動(dòng)都要精心設(shè)計(jì),冷靜選好每道題,提供恰當(dāng)?shù)牟牧?大膽質(zhì)疑,給學(xué)生猜想的氣候條件,扶植他們的探索精神與創(chuàng)造意識(shí)。新課程背景下的教師要以啟發(fā)式教學(xué)思想為指導(dǎo),嘗試運(yùn)用發(fā)現(xiàn)法、探究法等多種教學(xué)方法,充分運(yùn)用變式教學(xué),發(fā)揮教師的有效導(dǎo)向作用,創(chuàng)造性地運(yùn)用提問(wèn)技巧,拓展學(xué)生的思維空間,促使學(xué)生物理學(xué)習(xí)技術(shù)內(nèi)化,使教學(xué)過(guò)程成為一種有利于學(xué)生產(chǎn)生穩(wěn)定的探究方向和積極探究的過(guò)程。

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(溫嶺市箬橫中學(xué))