放飛思想 精彩變換

韓海鈴

在科學學科教學中，變式教學是指對概念、定律、公式等基本知識利用不同形式的直觀材料或事例設計問題，在保持事物本質特征不變的情況下，從多情境、多角度、多層次等不同方面變化問題的非本質特征，說明事物的本質屬性，突出事物本質特征。“變式”在為科學學科教學所用時，我們應學習、研究“變式”教學的各個方面，從而豐富教學方法，服務于科學學科教學。

1 采用變式教學引入，激發學生求知求真欲

學生是學習的主體，學習興趣是學生學好科學的基本前提，在興趣的前提下，只有進一步激發學生自覺、自然的求知求真欲，才能提高課堂教學效率。對于科學學科中的概念，我們往往可以采用變式引入，引入與概念有關的具備不同非本質屬性的直觀的感性材料。在對不同感性材料辨析與思考的過程中逐步引起學生興趣，激發學生求知求真欲，達到理性建立概念的目的。

案例：《水的密度》中“密度”概念的引入

活動：（1）用量筒、天平、燒杯分別測出20cm³、40cm³、60cm³的水的體積及質量，并將實驗數據填入下表中;

（2）用量筒、天平、燒杯分別測出20cm³、40cm³、60cm³的酒精的體積及質量，并將實驗數據填入下表中;

“變式”引入的材料不僅可以來源于生活實例，也可以來源于實驗積累的現象或數據。實驗是科學學科的基礎，讓學生通過實驗獲得到“變式”數據，呈現科學量的本質屬性，更能引起學生興趣。結合實驗引入“變式”材料進行概念“變式”教學不僅體現實驗教學的功能，也為概念的“變式”材料提供真實性、客觀性的依據。“變式”與“實驗”的結合順理成章，教學自然得體。

2 精心設計例習題變式教學，優化學生認知結構

（1）方法變式：一類圍繞用多種方法解決科學問題的變式。設計旨在拓展方法多樣性和思維多樣性，規避思維定勢，培養創造性解決問題的能力。

[案例2]：用不同方法測量物體的密度

問題：選擇下列實驗器材，測出土豆的密度：水、量筒、彈簧秤、刻度尺、天平（帶砝碼）、小刀、細線，并根據設計的方案表示出物體的密度。

方法：

解一：選擇刻度尺、小刀、天平。用小刀切出一塊正方體土豆;用刻度尺測量出土豆的邊長a;用天平測出土豆的質量m;則密度為ρ=m/v=m/a³;

解二：選擇刻度尺、小刀、細線、彈簧秤。用小刀切出一塊正方體土豆;用刻度尺測量出土豆的邊長a;用細線系住土豆掛在彈簧秤上，測出土豆所受重力G;則密度為ρ=m/v=（G/g）/a³;

解三：選擇水、量筒、天平、細線。用天平測出土豆的質量m;用細線系住土豆，將土豆放入盛有足量水（示數為V₁）的量筒中，讀出量筒中的體積讀數V₂;則密度為ρ=m/v=m/（V₂-V₁）;

解四：選擇水、量筒、彈簧秤、細線。用細細線系土豆，用彈簧秤測出土豆所受重力G;然后將土豆放入盛有足量水（示數為V₁）的量筒中，讀出量筒中的體積讀數V₂;則密度為ρ=m/v=（G/g）/（V₂-V₁）;

解五：選擇水、量筒、彈簧秤、細線。用細線系土豆并掛在彈簧秤下，在空氣中時讀出示數為F₁;然后將土豆放入盛有水的量筒中，讀出彈簧秤的讀數為F₂;則密度為ρ=m/v==F₁ρ_水/（F₁-F₂）;

（2）條件變式：此類是改變科學習題中的條件，致使解決問題的多個量的關系發生改變、量與量的解決順序改變或者解決該問題的方法選擇上出現變動，使得問題的結論發生相應改變的變式。

[案例3]：改變問題中的某些條件進行的變式

問題：杠桿如圖所示，作用在杠桿一端且始終與杠桿垂直的力F，將杠桿緩慢地由位置A拉至位置B，力F在這個過程中（?? ）

A. 變大??? B. 變小??? C. 不變??? D. 先變大后變小

條件：1）若作用在杠桿一端的力F始終豎直向上，結論是什么？

2）若作用在杠桿一端的力F始終保持水平，結論是什么？

3）若杠桿越過水平位置至上方C點（∠COB=∠AOB），結論是什么？

4）若作用在杠桿一端的力F始終與桿保持30⁰）且杠桿越過水平位置至上方C點（∠COB=∠AOB），結論是什么？

當然，“杠桿越過水平位置且保持水平”的變式是不能成立的。通過以上條件變式，使學生注意問題的條件會影響結論。

3 善于設計變式教學，突破教學“瓶頸”

科學教學中存在著或多或少的難點，有效突破教學中的難點也是優質課堂的表現之一。實驗探究法、多媒體輔助法、遷移規律法等都是解決教學難點的方法。爭對不同類型的難點，教師可選擇適當方法進行解決。在科學教學中也存在“公式、規律的理解及運用”這一類難點。學生錯誤理解公式（或公式中的量）、規律，從而生搬硬套公式、規律，在教學中是常見的。我們不妨適當運用變式來糾正對公式、規律的理解，讓學生正確理解并運用公式及規律，突破該教學難點。

[案例4]：在純電阻電路中有關“電功率大小判斷”的變式教學

難點：在純電阻電路中，電功率公式的變換;電功率公式的選擇性使用;

學情：學生在學過焦耳該定律后，常會形電熱與電阻的相互關系，即 “電阻越大，電熱就越多”，進而“電功率與電阻的關系”也類似于此。從認知規律上講，學生形成這個認識是正常的。因此，建立正確的“電熱與電阻的關系”是首要，其次推導并變換“電功率公式”，最后設計典型的變式例題。

設計：（1）由焦耳定律（Q=I²Rt）可知，在I、t相同的條件下（如串聯的兩個導體），R越大，Q越大;若U、t相同的條件下（如并聯的兩個導體），Q= I²Rt =U²t/R，R越大，Q越小。由此，電“電熱與電阻的關系”須注意條件，并不總是“電阻越大，電功率越大”。

（2）“電功率與電阻的關系”可借鑒“電熱與電阻的關系”。結合“I=U/R”，將“P=UI”推導得“P=I²R=U²/R”。因此，當I相同時，P與R成正比;當U相同時，P與R成反比，而并不總是“電阻越大，電功率越大”。

（3）變式典例：如圖所示的電路，電阻R₁>R₂，電源相同，判斷在相同通電時間內，產生的電熱比較：

丙圖中，Q₁Q₂;丁圖中，Q₁Q₂;甲圖R₁與乙圖R₂比，Q₁Q₂;

甲、乙、丙、丁的總電熱由大到小的排列順序是???? ;

通過串聯、并聯及單個電阻在電路中的變式設計，可以讓學生對兩個電阻在不同條件下電熱的比較，明確比較的條件或前提。從而改變“電熱與電阻的關系”的片面認識，進一步可建立起“在純電阻電路中，電功率與電阻的關系”。通過變式例題，強化“電功率與電阻的關系”，解決“電功率大小的判斷”難點。在教學實踐中，根據學生反饋，該變式的使用效果良好。

在新課程在背景下，“變式”不能玩“純變式”，為“變式”而“變式”;“變式”不能成為增加學生課業及思維負擔的“機械變式”;“變式”不應脫離新課程標準的“空動變式”。“變式”應以新課程教學理念為基點，有選擇性根據實際科學內容進行“變式”教學的研究、設計及布局，科學、合理運用“變式”教學，體現科學本質。加強學習、研究、反思各種教學方法，不斷探索新的教學方法，提高教學效率和質量，當為與時俱進的教師素養。讓“變式”教學成為初中科學課堂中放飛老師和學生思想的共同翅膀。

（作者單位：杭州市富陽區銀湖中學）