基于變易理論的物理課堂教學案例研究

摘要：變易理論是聚焦于如何處理學習內容，通過變易圖式使學生審辨到學習內容的關鍵特征，從而更好地實現教學目標.本文基于變易理論的視角，對中學物理課堂教學進行觀察分析，并總結出課堂教學的三點建議：關注學習內容；進行學情分析；運用變易理論.希望可以給中學教學優化提供新的方法，也為課程改革帶來一種新的啟示，最終使更多教師、學生從中受益.

關鍵詞：變易理論；關鍵特征；變易圖式

作者簡介：劉童童（1993-），男，山西臨汾，碩士研究生在讀，研究方向：學科教學物理.

反思21世紀以來課程改革的歷史進程，大多數課程改革的共同失誤是往往滿足于課程計劃的制定，其中包括課堂的管理、教學策略、教學安排等，卻不關注如何處理學習內容的各個關鍵特征這一核心因素，而如何處理學習內容恰恰是導致學生不同學習成就的一個最重要的因素[1].對于課堂教學優化，我們應有意識地關注上課教師對學習內容的處理，而不是只關注教師的教學技能、教學環節等.“變易理論”是瑞典教育學者馬飛龍等人在現象圖式學的基礎上，結合二十多年的實證研究提出的一套關于學習的理論.變易理論聚焦于如何處理學習內容，不僅能縮小不同水平學生之間的差異，還被證明是推動教師專業發展，提升課堂教學效能的有效方法.本文將以高中物理中《電源電動勢和內阻》 教學為例，以變易理論為依托，以教師對學習內容的處理為評論焦點，提出自己的思考與建議.

1變易理論的內涵及其教育意義

11變易理論對學習的看法

長期以來，在課堂教學方面一直有這樣一個核心問題，引發教育實踐工作者熱議，卻從未達成共識，即怎樣的教學才是導致有效學習的教學？對于這一問題，變易理論認為首先要解決的是“教什么”和“怎么教”的問題，“教什么”指向的是學習內容，“怎么教”指向的是教學方法，學習內容決定著教學方法的選擇和實施.學習內容不同于教學目標，教學目標是學習的最終結果，具有一定的確定性，而學習內容卻是學習的起點，它是有生命，在學習過程中可以變動的.學習內容有兩種屬性：專項屬性，是指某種我們希望學生學習到的學科知識（短期目標）；一般屬性，是指我們希望學生如何去應用學到的學科知識，及通過學習這門學科知識培養學生建立及發展某種特定的能力（遠期目標）[2].所以，在對學習內容進行準備時，一方面我們要參考課程標準和相關教科書提供讓學生了解的概念或理論等學科知識，另一方面我們就要根據學生情況考慮我們希望培養學生哪種能力.對于前一種屬性，教師可能會由于國家規定而有所限制，缺乏一定的主動性，但是對于后者而言，教師卻有很大的主導權，而最終的學習效果和意義，其實往往在很大程度上取決于后者，即作為一般屬性的能力、態度或價值觀才是真正培養學生素質養成的關鍵.這對于現有教育體制下，教師如何靈活處理學習內容是非常具有啟發意義的.

變易理論認為，學習內容包括：預期的學習內容（intended object of learning）、實踐得來的學習內容（enacted object of learning）、體驗到的學習內容（lived object of learning）[3].由于課堂的互動性和隨機性，預期的學習內容跟實踐得來的學習內容并不一致，而由于學生的體驗方法不同，自我意識理解不同，這也造成學生體驗到的學習內容跟教師實踐得來的學習內容也是不一致的.不同的體驗情境與體驗方法，會讓學生對同一學習內容有不同深度的理解，所以這就要求教師對學生已有認知、預先對此的看法進行了解，并據此思考如何設置學習內容讓學生盡可能通過教師預期的方式領會它.

12變易理論對學習內容的處理

學生對學習內容的認知決定于他所聚焦于該內容的關鍵特征，要想改變其原有看法，教師必須幫助他把未被其識別或關注的特征審辨出來.首先，人的意識是有結構性的[4]，在我們的意識中，有些事物會被聚焦而突出顯示在意識前景，而其他未被聚焦的事物便會退到意識背景去.對于學習，它是一個經驗的過程，這個過程同時包括結構（ structural aspect） 和意義（ meaning aspect ） 兩個方面，對學習結構的認知就是說能夠從學習內容的外在視野中把學習內容的關鍵特征審辨出來，并通過內在視野審辨所學習聚焦部分與學習內容整體的關系；而學習意義是指從學習內容的內在視野審辨出學習內容和學習者本身生活經驗的關系.對于審辨關鍵特征具體的方法有：參考相關文獻資料、收集其他教師的經驗方法、進行學情分析以及觀察實際課堂總結學生看法.當然，這一系列的方法可以循環嵌套使用，經過多次教學實踐和改進，不斷優化適合自己學生的課堂教學.對于學習意義而言，分為兩個方面：一方面是學習的關鍵特征作為學習的主要部分在學習內容整體的意義；例如，我們要審辨“綠色”這一概念，必須審辨到“顏色”這一屬性，認識到綠色這一從屬概念在顏色整體屬性下的意義，我們才能更好地掌握綠色這個概念；另一方面是學習的內容對于學習者的特殊意義，即為什么要學習這一內容？學習這一內容對其以后的生活有怎樣的價值等.由于每個學生都有對學習內容的一個看法，這會影響他接下來對學習內容所作出的反應，而變易理論認為，人要有高明的看法，才會有高明的行為[5].所以教師應該注意學習內容與學生之間的關聯結構，引導學生對所學內容建立有意義的聯系，不僅理解學習內容的深層意義，并且對其產生高明的看法，這樣才能基于學習內容發展其遷移能力，讓學生獲得更好的學習效果.

2基于變易理論對課堂描述及分析

本文借鑒其課堂研究范式選取一名物理教師的課堂教學實踐案例進行簡要分析.

21引入新課

教師演示手電筒照明的情況，發現手電筒燈光較暗，引導學生提出問題：電源兩節干電池3V，小燈泡額定電壓卻只有24V，請分析其中的原因，并順勢引出活動一.

22活動一：測量電源電壓

將手電筒的電池和小燈泡接入實驗電路，然后用電壓表進行測量，觀察開關閉合前后，電壓表的示數變化.這一環節通過開關閉合前后電壓表的示數變化，設置疑惑，引發學生認知沖突，進而提出所要研究的問題，很好地激發了學生的積極主動性，提高了內部學習動機.該活動帶出的變易圖式一見表1.endprint

不變變審辨

電壓表與電源的電路關系（保持并聯）電路開關閉合與否①電源電壓是多少

②小燈泡的電壓是多少

③誰把小燈泡應得電壓拿走了

活動一的目的是為了讓學生知道電路中還存在著能夠分壓的裝置，突出小燈泡的實際電壓并不等于電源全部的電壓這個關鍵特征，并進而引出本節課的課題.接著教師用提問的方式引導對電源剩余部分的電壓進行尋找，引出活動二.

22活動二：并聯燈泡測電壓

展示三個相同燈泡并聯，再串聯一個定值電阻的電路，將三個燈泡開關依次閉合，觀察燈泡的亮度變化，分析原因.接著，教師將定值電阻R0拔掉，再逐個閉合開關，同樣觀察燈泡的亮度變化，分析原因.這一環節通過前后兩次實驗的對比，引導學生關注內阻和定值電阻R0的等效作用.該活動帶出的變易圖示二見表2.

表2變易圖式二

不變變審辨

三個小燈泡的電路關系（始終保持并聯）電路中有無定值電阻R0①有R0時小燈泡逐次變暗的原因

②無R0時小燈泡逐次變暗的原因

③內阻和R0兩者的類比關系

活動二的目的是為了讓學生找出兩次實驗中燈泡變暗的原因，并通過“類和分析”[6]發現內阻與定值電阻R0的共同特點，進而理解內阻的物理意義.

通過上面的實驗和合理的理論分析認為是電源內部存在電阻，分得了電源的一部分電壓，那么究竟是不是這樣呢？教師介紹展示開放電池，并引出活動三.

23活動三：開放電池測內阻

先介紹開放電池的結構，連接電路，用兩個電壓表分別測量電源內外電壓，閉合開關，拖動滑動變阻器，找到多組內外電壓值記錄在電腦圖表中.這一環節主要處理的關鍵特征是當開放電池的電路結構不變時，改變干路中的滑動變阻器R的大小，滑動變阻器R的值越大，電源外電路分到的電壓就越大，相應的內電壓就越小，并且可以通過測量數據發現內外電阻之和是一定值.該活動帶出的變易圖式三見表3.

不變變審辨

開放電池的電路結構電路中滑動變阻器的阻值R①電源內電壓的變化情況

②電源外電壓的變化情況

③電源內外電壓之和不變

在活動三之后，出示一幅動畫圖，兩個小孩從兩段連接在一起的坡度不同的小坡滑下，接著乘電梯又上去，往復運動，發現兩個滑坡的總落差和電梯上升的高度是一樣的，這一定值，就反映出電源的升高能力，是其自身的一種特性.隨即引出電動勢的概念及其物理意義.

24總結提升

教師在課件上呈現水泵抽水和電源“搬運”電荷的圖片，這一環節教師以水流類比電流，通過水泵對水流抽水進而形成循環水流幫助同學們理解電源是在電路中“搬運”電流，進而產生連續電流的工具.由此帶出的變易圖式四見表4.

表4變易圖式四

不變變審辨

電源和水泵之間的等效關系具體的作用物質和形式電源在電路中的作用

通過圖式審辨到電源在電路中的作用式維持電路中的電勢差，形成穩定的電流這一關鍵特征.判別電源電動勢的大小時，在前概念電場力做功幫助下，類比重力做功，電場力做功引起電勢降落，就好比重力做功引起高度下降.從而理解電源是將其它形式的能量轉化為電能，其電動勢大小就等于非靜電力把單位正電荷從電源的負極，經過電源內部移到電源正極所做的功.

3變易理論對教學的啟示

變易理論聚焦學習內容，將選取的學習內容建基于學生的已有認知，深入挖掘其關鍵特征，利用變易圖式幫助學生理解所學概念，通過舉例闡明概念的不同運用情況，給予學生堅實的知識基礎，以及基于知識基礎的能力發展，并教導學生利用變易理論審辨自己的認知過程，提高其元認知能力，進一步改善自身學習狀況.這整個過程對于教學是極具啟發意義的.

31關注學習內容

變易理論從人的經驗意識出發思考學習過程，認為學習內容才是學習最直接的目標，我們不能為了完成目標，聚焦于對教學組織形式、教學策略、教學管理等周邊因素的研究，而本末倒置，忽略對教學內容這一最重要目標的深度研究.只有對教學的客觀條件及學生的實際情況，如已有認知、能力等了解，制定出適合學生的學習內容后，才應該考慮采用什么樣的教學策略和教學方法.要真正實現高效課堂，教師必須對學習內容進行深度挖掘，要努力找到學生在學習某項特定內容上的關鍵特征，從而在教學時，努力把“預期的學習內容”通過課堂上“實踐的學習內容”，轉變為學生“體驗到的學習內容”，盡量實現三者的一致.

32進行學情分析

將關注點轉移到學習內容后，我們必須考慮如何設置學習內容才能實現有效學習.這里非常關鍵，而又往往被忽視的一步就是對學情的分析.學生對學習內容存在已有的經驗認知，這種先入為主的認知可能會成為其學習新內容的障礙.為此，教師應該以此為出發點，盡可能地弄清楚不同學習水平學生的不同想法.只有審辨到不同水平的學生對學習特定內容的看法，才能夠據此確定合宜的學習內容，并根據“變易理論”來設計和實施教學，從而提高課堂教學的效益.

33運用變易理論

變易理論聚焦于學習內容，通過變易圖式的運用，即讓學習內容中的某些特征保持不變，而變動某些特征，以引起學生對某些特征的關注，從而審辨到學習內容中的關鍵特征.對于變易圖式，它可用來帶出不同的學習功能，包括對照、區分、類合及融合等，以幫助學生審辨出關鍵屬性之間的關系，及部分與整體的關系[7].實踐中教師可以嘗試利用變易理論，設置變易圖式來進行教學設計，然后配合不同的教學策略和教學風格，進行有的放矢的教學.這一方面對教師專業化的養成具有很大的幫助；另一方面基于變易理論的教學設計也有利于學生的學習.當然它只是優化教學的一個必要條件，絕對不是充分條件，在具體教學中，我們需要根據實際情況，配合多種學習理論指導我們的教學，從而更好地促進學生學習.

參考文獻：

[1] 植佩敏， 馬飛龍， 郭建鵬等如何促進學生學習——變易理論與中國式教學[J]. 人民教育， 2009（8）

[2] 盧敏玲 變易理論和優化課堂教學[M]. 合肥： 安徽教育出版社， 2011（9）：45

[3] F Marton， A B M Tsui Classroom Discourse and the Space of Learning[M] Mahwah， NJ ： Lawrence Erlbaum Associates， 2004：3-42

[4] F Marton， S Booth Learning and Awareness[M] Mahwah， NJ：Lawrence Erlbaum Associates， 1997

[5] F Marton， A B M Tsui Classroom Discourse and the Space of Learning[M] Mahwah， NJ ： Lawrence Erlbaum Associates， 2004：7

[6] 高寶玉， 賴明珠 中文課堂學習研究實踐與案例分析[M]. 合肥： 安徽教育出版社， 2011： 序2，33

[7]盧敏玲 變易理論和優化課堂教學[M]. 合肥： 安徽教育出版社， 2011（9）：90endprint