高中物理課堂中變式教學(xué)的實(shí)踐研究

吳佳新

摘 要：本文以高中物理變式教學(xué)的特點(diǎn)和現(xiàn)狀為出發(fā)點(diǎn)，提出四種變式模式及其實(shí)施策略，并對(duì)實(shí)施過(guò)程做相應(yīng)的反思。

關(guān)鍵詞：變式教學(xué)；實(shí)踐研究；教學(xué)案例；高中物理

1 物理變式教學(xué)的特點(diǎn)及現(xiàn)狀

物理變式教學(xué)指抓住物理概念、規(guī)律的本質(zhì)特征不變，變換條件、結(jié)論、圖形等非本質(zhì)特征，把物理知識(shí)經(jīng)過(guò)多角度、多層次的呈現(xiàn)，展示知識(shí)的生成過(guò)程，使新舊知識(shí)建立聯(lián)系，并內(nèi)化到原有的知識(shí)體系中去。從互動(dòng)理論來(lái)說(shuō)，這種教學(xué)方式能實(shí)現(xiàn)學(xué)生真正動(dòng)起來(lái)，更好地促進(jìn)師生課堂互動(dòng)，增強(qiáng)學(xué)生自主參與意識(shí)，通過(guò)在實(shí)踐中不斷思考、探索，更全面地從本質(zhì)看待問(wèn)題。

從教學(xué)現(xiàn)狀來(lái)看，變式教學(xué)雖然一直為一線教師所廣泛使用，但也存在不可忽視的一些問(wèn)題，典型體現(xiàn)在對(duì)不同課型和內(nèi)容未給予區(qū)分，讓學(xué)生感覺教學(xué)就是一種套路，忽略了學(xué)生作為教學(xué)主體的思維培養(yǎng)，久而久之，就形成了常見的學(xué)生上課聽得懂，拿起練習(xí)就懵的現(xiàn)象，反映出學(xué)生思考問(wèn)題的主動(dòng)性差，解決問(wèn)題的能力依然薄弱，教師們的辛苦忙碌付之東流。

2 變式教學(xué)的課堂實(shí)踐

筆者認(rèn)為，要讓變式教學(xué)成為一種行之有效的教學(xué)手段，應(yīng)該要評(píng)估變式的必要性和可操作性，并從學(xué)生認(rèn)知水平及課堂目標(biāo)角度來(lái)精心設(shè)計(jì)，突出變式的目的，明確變式實(shí)施的教學(xué)策略，下面結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，談?wù)勛兪浇虒W(xué)在四種不同課型中的教學(xué)策略。

2.1 物理概念變式教學(xué)

物理概念是對(duì)物理現(xiàn)象和過(guò)程中本質(zhì)屬性的高度抽象，是學(xué)好物理的最基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，只有透徹理解才能靈活地應(yīng)用，在變式教學(xué)中可以一道“母題”為基礎(chǔ)，從學(xué)生認(rèn)知水平出發(fā)，設(shè)計(jì)具有梯度性的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)概念的橫向拓展、縱向引申，讓學(xué)生在變化中掌握概念的內(nèi)涵，排除非本質(zhì)的干擾，并建立新概念與原有知識(shí)的聯(lián)系。

案例：魯科版必修2《功率》教學(xué)片段

①在引入平均功率和瞬時(shí)功率的概念之后，學(xué)生對(duì)概念的認(rèn)知還是比較模糊的，需要通過(guò)變式訓(xùn)練達(dá)到區(qū)分二者的概念、明確二者物理意義的效果，并能完成初步的運(yùn)算，逐步形成概念。

例題：質(zhì)量為10kg的物體，自由下落3s落地，不計(jì)空氣阻力，取g=10m/s2，則物體落地時(shí)重力的瞬時(shí)功率P1、全過(guò)程重力的平均功率P2為多少？

變式1：物體下落第二秒末、第二秒內(nèi)的功率？

變式2：若物體以4m/s的初速度水平拋出，則P1、P2又為多少？

目的：變式1可以訓(xùn)練勻變速條件下的兩種功率計(jì)算，特別是平均功率，可以靈活使用勻變速規(guī)律先算出平均速度，再算平均功率；變式2主要是考查曲線條件下瞬時(shí)功率計(jì)算的方法，特別是結(jié)合運(yùn)動(dòng)合成與分解。

②深化功率的概念，結(jié)合動(dòng)力學(xué)進(jìn)行綜合考查

變式3：若用恒定功率400W的小電機(jī)從靜止開始起吊該物體，求物體速度為2m/s時(shí)的加速度大小？

變式4：若把變式3換成以恒定加速度啟動(dòng)，又如何？

目的：變式難度遞進(jìn)，拓寬了概念的變形應(yīng)用，深化了功率與動(dòng)力學(xué)之間的聯(lián)系。

2.2 物理規(guī)律變式教學(xué)

物理規(guī)律是物理教學(xué)的核心內(nèi)容，表現(xiàn)了在特定過(guò)程或狀態(tài)中的客體所遵循的規(guī)律，反映了不同客體、現(xiàn)象、過(guò)程的必然聯(lián)系，具有高度的概括性和抽象性。規(guī)律變式可以是針對(duì)同一物理問(wèn)題使用不同規(guī)律解題，也可以是應(yīng)用同一物理規(guī)律解決滿足規(guī)律條件下的不同物理過(guò)程，有助于培養(yǎng)學(xué)生一題多解、一題多變的發(fā)散性思維，理清各解法中不同規(guī)律的聯(lián)系，以及規(guī)律和概念間的相互關(guān)系 [1 ]。

案例：魯科版必修2《機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用》

機(jī)械能具有相對(duì)性和系統(tǒng)性，守恒條件的判斷及守恒的數(shù)學(xué)表達(dá)式是教學(xué)上的重難點(diǎn)。

例題：如圖1，A、B物體的質(zhì)量之比為2：1，不計(jì)一切阻力，求A到達(dá)地面時(shí)的速度？

目的：可以用動(dòng)力學(xué)、動(dòng)能定理、守恒式、轉(zhuǎn)化式四種解題方法，幾種解法體現(xiàn)了不同規(guī)律間的內(nèi)在聯(lián)系，達(dá)到觸類旁通的效果。

變式1：可以把例題中的守恒系統(tǒng)換成勻質(zhì)鐵鏈。

變式2：如圖2，可以在A左側(cè)固定一輕彈簧，已知B下降H高度時(shí)的速度為v，則當(dāng)B質(zhì)量變成原來(lái)2倍，下降H高度時(shí)的速度是多少？

變式3：如圖3，質(zhì)量為2m、m兩物體通過(guò)細(xì)線連接，并把m穿過(guò)光滑豎直桿，求m下滑距離d時(shí)的速度（已知豎直桿與滑輪間距離為d）。

目的：通過(guò)變式，可以體會(huì)守恒對(duì)象的多樣性，還能結(jié)合運(yùn)動(dòng)分解的知識(shí)點(diǎn)，體現(xiàn)守恒式表達(dá)的局限性，轉(zhuǎn)化思維的靈活性。另外，變式還體現(xiàn)了守恒定律只關(guān)注系統(tǒng)初、末態(tài)，忽略系統(tǒng)內(nèi)客體運(yùn)動(dòng)過(guò)程的優(yōu)越性。

2.3 章節(jié)整合變式教學(xué)

物理的章節(jié)復(fù)習(xí)如果僅是對(duì)一個(gè)個(gè)知識(shí)點(diǎn)逐一復(fù)習(xí)，看起來(lái)很精細(xì)，實(shí)則會(huì)讓課堂缺乏新意，學(xué)生會(huì)覺得是舊知識(shí)的重復(fù)，進(jìn)而缺乏足夠興趣，而且復(fù)習(xí)課由不得如此浪費(fèi)課時(shí)，往往到最后會(huì)演變成虎頭蛇尾。章節(jié)整合變式就是扣緊核心內(nèi)容，從一個(gè)精選的基礎(chǔ)題入手，引導(dǎo)學(xué)生不斷運(yùn)用所學(xué)過(guò)的知識(shí)和規(guī)律，通過(guò)知識(shí)的拓展，培養(yǎng)思維的廣度，逐漸把知識(shí)編織成知識(shí)組塊，提高復(fù)習(xí)的效率的同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維品質(zhì)。

案例：魯科版選修3-1《電場(chǎng)概念章節(jié)復(fù)習(xí)》

本章特點(diǎn)是概念多且比較零散、模糊，所以在復(fù)習(xí)過(guò)程中應(yīng)側(cè)重概念的理解和應(yīng)用，選用“三線問(wèn)題”為基礎(chǔ)題，可以較好地把知識(shí)串聯(lián)起來(lái)，形成脈絡(luò)清晰的認(rèn)知結(jié)構(gòu) [2 ]。

如圖4所示， 實(shí)線為電場(chǎng)線，虛線為一電子在某點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡，若電子只受電場(chǎng)力作用，則（ ）

A.場(chǎng)源點(diǎn)電荷帶負(fù)電

B.電子在M點(diǎn)的加速度最大

C.電子在M點(diǎn)的速度最大

D.電子在M點(diǎn)的電勢(shì)能最大

變式：若實(shí)線為等勢(shì)線，電子從M到N速度逐漸減少，則（ ）

A.場(chǎng)源為點(diǎn)電荷

B.M點(diǎn)的電勢(shì)最大

C.M點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)最大

D.若電子在M點(diǎn)動(dòng)能為20eV，在N點(diǎn)動(dòng)能為5eV，則MN的電勢(shì)差為15V

目的：以三線問(wèn)題為變式的突破口，結(jié)合相關(guān)規(guī)律、定理、定律整合電場(chǎng)的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，并給學(xué)生總結(jié)每個(gè)概念的各種解題思路，比如電勢(shì)可以用電場(chǎng)線方向、電場(chǎng)力做功、電勢(shì)能高低等進(jìn)行判斷。

2.4 微主題變式教學(xué)

微主題變式常見于高三二輪專題復(fù)習(xí)，通過(guò)多種情境下的變式發(fā)散訓(xùn)練，在收斂中找出原型客體的某種本質(zhì)特性，建立物理模型，形成相關(guān)結(jié)論，使之成為解決相應(yīng)專題問(wèn)題的統(tǒng)一方法。這種變式教學(xué)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)同類問(wèn)題的觸類旁通，提高學(xué)生透過(guò)表象看本質(zhì)的能力，還可以培養(yǎng)學(xué)生集束思維和建模能力。

案例：《板塊模型》

板塊模型涉及動(dòng)力學(xué)、功、能量、動(dòng)量等知識(shí)點(diǎn)，有利于培養(yǎng)建立復(fù)雜物理模型的能力，強(qiáng)化對(duì)臨界條件和隱含條件的判斷能力，提升對(duì)動(dòng)態(tài)模型的想象能力。

例題：如圖5所示，物塊m（視為質(zhì)點(diǎn)）、木板M質(zhì)量均為1kg，m、M間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.4，M與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1。現(xiàn)給m一個(gè)水平向右的初速度v0=6m/s ，求：為了使物塊不從木板上滑出，木板長(zhǎng)度L至少要多長(zhǎng)？（取g=10m/s2）

變式1：若給m一個(gè)水平向右的初速度v0，同時(shí)給M一個(gè)水平向左的初速度v0

變式2：若把物塊的初速度條件換成一個(gè)恒力，要使兩者相對(duì)滑動(dòng)，施加在物塊上的水平向右恒力至少多大？

變式3：在變式2基礎(chǔ)上，若已知木板長(zhǎng)度，如何計(jì)算二者脫離所需時(shí)間？

變式4：若在木板上施加一個(gè)水平向左的恒力，情況又如何？

變式5：還可以把力F變換成用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，用恒定加速度或恒定功率拉動(dòng)。

微主題變式還要對(duì)模型特點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，對(duì)模型分析的關(guān)鍵點(diǎn)和解題的相關(guān)規(guī)律做強(qiáng)調(diào)，根據(jù)課堂教學(xué)的需要，還可以把模型進(jìn)行衍變，比如板塊模型還可以衍變?yōu)閭魉蛶Ｐ汀?/p>

3 變式教學(xué)的實(shí)踐反思

教師的“導(dǎo)”是變式課堂中很重要的一環(huán)，課前的精心設(shè)置，課內(nèi)的有效組織，才能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，形成高效的課堂互動(dòng)。在變式教學(xué)中及時(shí)指引學(xué)生在反思中鞏固提高，實(shí)現(xiàn)方法、技能的歸一。另外，并不是所有的課都適合使用變式，也不是一整節(jié)課都要把變式進(jìn)行到底，歸根結(jié)底教學(xué)都要服務(wù)于教學(xué)的目標(biāo)。

變式的設(shè)計(jì)要符合學(xué)生認(rèn)知水平，緊扣課堂目標(biāo)，太簡(jiǎn)單的變式，學(xué)生的思維得不到提高，太復(fù)雜又會(huì)打擊學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。要準(zhǔn)備不同層次的題目，在課堂上呈現(xiàn)變式的方向給學(xué)生，指引學(xué)生感知、體驗(yàn)知識(shí)的生成過(guò)程。

參考文獻(xiàn)：

[1]刁春美.變式在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用研究[D].濟(jì)南：山東師范大學(xué)，2006.

[2]王春玲，王振，劉立毅.“靜電場(chǎng)”復(fù)習(xí)課教學(xué)設(shè)計(jì)[J].物理教學(xué)探討，2011（3）.