活用變式延展認知，助力物理規律教學

黃繼紅

【摘 要】在指導學生認識和理解物理規律時，教師要創設大量的情境，讓學生在紛繁復雜的情境中發現事物的本質規律，這就點明了變式在學生物理規律學習中的重要價值。本文結合教學實例，探索了變式在物理規律教學中的具體應用。

【關鍵詞】變式教學；物理規律；應用策略

變式被廣泛用于物理習題教學，以提高學生知識遷移能力和問題處理能力。實際上，變式還可以運用于學生物理規律的學習，以下是筆者對此的思考。

一、物理規律和變式

物理規律是對自然界最本質屬性內在聯系的基本反映，它能對事物發展趨勢做出方向性的預測。相比于物理概念，物理規律是人們對物理現象更高層次的認識，是理性分析的結晶，也是概念發展的重要成果。

從建立過程的特點來看，高中階段研究的物理規律可以分為兩類：一類是綜合方式形成，即研究者針對大量的物理事實和實驗數據，進行加工總結，并最終概括出有關規律，這被稱為物理定律，比如牛頓運動定律、氣體實驗定律、法拉第電磁感應定律等；另一類是通過理論分析形成，即研究者通過已有的概念和定律進行深度研究，結合數學工具進行推導、演繹出來的結論，這些內容一般被稱作物理定理，比如動能定理、動量定理等。

相比而言，高中階段所學習的物理定律要多于物理定理，這其實也從側面表明，大多數物理規律是源于人們對大量物理現象觀察和實驗得來。這也為物理教學指明了方向，教師要呈現大量的物理情境，讓學生在紛繁復雜的情境中發現事物的共同屬性，在錯綜復雜的物理量之間尋找科學的聯系，進而形成物理規律。由此可見，在規律教學中引入變式，通過變式來呈現形態各異的物理情境，是物理規律本身屬性所決定的。

二、變式在物理規律教學中的應用策略

變式教學作為高中物理教學策略中的一種，必須要完成一般策略所要完成的任務，同時也要充分發揮自身的優勢。聯系教學實踐，筆者認為變式在物理規律教學中的應用策略主要包括以下幾點。

1.正面講清來龍去脈

物理規律來自于大量物理現象的總結，而變式教學的優勢就在于能為學生呈現各種各樣的情境，引導學生從中發現物理量之間的關系，進而對規律形成較為透徹的認識。比如動量守恒定律，教師就要列舉碰撞情境、爆炸情境、反沖情境，讓學生從中理解物理規律的內涵，在創設碰撞情境時，教師還要指導學生探索彈性碰撞、非彈性碰撞以及完全非彈性碰撞等多種變式中的動量特征，并由此引導學生辨析其中的能量關系，引導學生更加全面地理解規律，這也有助于學生比較動量和動能兩個量之間的差別。

2.反面辨析適用條件

學生在學習物理規律時存在這樣的誤區，那就是盲目地套用公式，在他們看來，只要運用公式將有關物理量湊到一起，搭建方程求解出未知量，那就意味著問題已經求解結束。事實上，這會犯下致命的錯誤。比如在求解電動機的電流時，學生直接采用歐姆定律，用電動機兩端的電壓除以電流得出結果，這顯然是不正確的，因為電動機的能量不是完全轉化為電熱，因此有UI>I■R，化簡后可以發現U>IR，即歐姆定律不成立，通過這樣一個反面的例證，學生可以輕松明確歐姆定律的適用條件。

3.側面溝通充分理解

采用變式教學不僅可以從正面、反面來創設情境，幫助學生學習物理規律，更可以引導學生從側面展開探索，從而對規律形成更加深刻的理解。比如研究氣體壓強的微觀原理，我們可以列舉雨滴對傘面的撞擊，以及空中灑落的黃豆對臺秤的撞擊等情境，引導學生思考模型的相似性，進而幫助學生以宏觀模型來認識微觀現象，這也將促成學生對相關原理形成理解。

三、關注插圖的微妙變化

有些變式不一定會有呈現出來的先收順序，如果我們細心地觀察，會發現教材中很多具有對比性、動態化的插圖，插圖是物理教材中不可或缺的重要組成，但是其始終是一個居于從屬地位的存在，即它雖然能在情境創設以及物理知識表達、物理規律理解等方面起到非常重要的作用，但是它仍然不能徹底地替代文字而單獨存在，它對學生的探索和認知可以起到輔助性的作用。基于上述分析，教師在進行教學時必須要意識到，插圖的“輔助性”表明它是幫助學會進行認知的手段，而不是真正的目的。

比如，在引導學生認識表面張力時，教材將肥皂膜實驗的現象呈現出來：如圖1所示，用燒熱的針尖刺破某半邊肥皂膜，表面張力的作用會將棉線向另一側拉。教師不能因為插圖已經非常直觀地將實驗現象呈現出來，就跳過實驗操作，讓學生結合書本材料的閱讀來進行理解，這顯然誤解了教材插圖設計的初衷。因此教師在處理教材時，要恰當使用圖片資源，而不能因過分依賴它而忽略學生對探究過程的體驗。

“變式”意味著我們在情境的創設上注重了細微之處，同時這也是一種實踐意識的滲透，學生在課堂上始終保持著縝密的思維狀態，觀察能力和分析能力獲得有效的提升，這都將內化為學生的技能、能力和素養。

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