高中物理課堂中變式教學的實踐研究

吳佳新

摘 要：本文以高中物理變式教學的特點和現狀為出發點，提出四種變式模式及其實施策略，并對實施過程做相應的反思。

關鍵詞：變式教學；實踐研究；教學案例；高中物理

1 物理變式教學的特點及現狀

物理變式教學指抓住物理概念、規律的本質特征不變，變換條件、結論、圖形等非本質特征，把物理知識經過多角度、多層次的呈現，展示知識的生成過程，使新舊知識建立聯系，并內化到原有的知識體系中去。從互動理論來說，這種教學方式能實現學生真正動起來，更好地促進師生課堂互動，增強學生自主參與意識，通過在實踐中不斷思考、探索，更全面地從本質看待問題。

從教學現狀來看，變式教學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題，典型體現在對不同課型和內容未給予區分，讓學生感覺教學就是一種套路，忽略了學生作為教學主體的思維培養，久而久之，就形成了常見的學生上課聽得懂，拿起練習就懵的現象，反映出學生思考問題的主動性差，解決問題的能力依然薄弱，教師們的辛苦忙碌付之東流。

2 變式教學的課堂實踐

筆者認為，要讓變式教學成為一種行之有效的教學手段，應該要評估變式的必要性和可操作性，并從學生認知水平及課堂目標角度來精心設計，突出變式的目的，明確變式實施的教學策略，下面結合教學實踐，談談變式教學在四種不同課型中的教學策略。

2.1 物理概念變式教學

物理概念是對物理現象和過程中本質屬性的高度抽象，是學好物理的最基礎環節，只有透徹理解才能靈活地應用，在變式教學中可以一道“母題”為基礎，從學生認知水平出發，設計具有梯度性的問題，通過對概念的橫向拓展、縱向引申，讓學生在變化中掌握概念的內涵，排除非本質的干擾，并建立新概念與原有知識的聯系。

案例：魯科版必修2《功率》教學片段

①在引入平均功率和瞬時功率的概念之后，學生對概念的認知還是比較模糊的，需要通過變式訓練達到區分二者的概念、明確二者物理意義的效果，并能完成初步的運算，逐步形成概念。

例題：質量為10kg的物體，自由下落3s落地，不計空氣阻力，取g=10m/s2，則物體落地時重力的瞬時功率P1、全過程重力的平均功率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可以訓練勻變速條件下的兩種功率計算，特別是平均功率，可以靈活使用勻變速規律先算出平均速度，再算平均功率；變式2主要是考查曲線條件下瞬時功率計算的方法，特別是結合運動合成與分解。

②深化功率的概念，結合動力學進行綜合考查

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

變式4：若把變式3換成以恒定加速度啟動，又如何？

目的：變式難度遞進，拓寬了概念的變形應用，深化了功率與動力學之間的聯系。

2.2 物理規律變式教學

物理規律是物理教學的核心內容，表現了在特定過程或狀態中的客體所遵循的規律，反映了不同客體、現象、過程的必然聯系，具有高度的概括性和抽象性。規律變式可以是針對同一物理問題使用不同規律解題，也可以是應用同一物理規律解決滿足規律條件下的不同物理過程，有助于培養學生一題多解、一題多變的發散性思維，理清各解法中不同規律的聯系，以及規律和概念間的相互關系 [1 ]。

案例：魯科版必修2《機械能守恒定律的應用》

機械能具有相對性和系統性，守恒條件的判斷及守恒的數學表達式是教學上的重難點。

例題：如圖1，A、B物體的質量之比為2：1，不計一切阻力，求A到達地面時的速度？

目的：可以用動力學、動能定理、守恒式、轉化式四種解題方法，幾種解法體現了不同規律間的內在聯系，達到觸類旁通的效果。

變式1：可以把例題中的守恒系統換成勻質鐵鏈。

變式2：如圖2，可以在A左側固定一輕彈簧，已知B下降H高度時的速度為v，則當B質量變成原來2倍，下降H高度時的速度是多少？

變式3：如圖3，質量為2m、m兩物體通過細線連接，并把m穿過光滑豎直桿，求m下滑距離d時的速度（已知豎直桿與滑輪間距離為d）。

目的：通過變式，可以體會守恒對象的多樣性，還能結合運動分解的知識點，體現守恒式表達的局限性，轉化思維的靈活性。另外，變式還體現了守恒定律只關注系統初、末態，忽略系統內客體運動過程的優越性。

2.3 章節整合變式教學

物理的章節復習如果僅是對一個個知識點逐一復習，看起來很精細，實則會讓課堂缺乏新意，學生會覺得是舊知識的重復，進而缺乏足夠興趣，而且復習課由不得如此浪費課時，往往到最后會演變成虎頭蛇尾。章節整合變式就是扣緊核心內容，從一個精選的基礎題入手，引導學生不斷運用所學過的知識和規律，通過知識的拓展，培養思維的廣度，逐漸把知識編織成知識組塊，提高復習的效率的同時也培養了學生的創新思維品質。

案例：魯科版選修3-1《電場概念章節復習》

本章特點是概念多且比較零散、模糊，所以在復習過程中應側重概念的理解和應用，選用“三線問題”為基礎題，可以較好地把知識串聯起來，形成脈絡清晰的認知結構 [2 ]。

如圖4所示， 實線為電場線，虛線為一電子在某點電荷形成的電場中運動的軌跡，若電子只受電場力作用，則（ ）

A.場源點電荷帶負電

B.電子在M點的加速度最大

C.電子在M點的速度最大

D.電子在M點的電勢能最大

變式：若實線為等勢線，電子從M到N速度逐漸減少，則（ ）

A.場源為點電荷

B.M點的電勢最大

C.M點的場強最大

D.若電子在M點動能為20eV，在N點動能為5eV，則MN的電勢差為15V

目的：以三線問題為變式的突破口，結合相關規律、定理、定律整合電場的知識網絡，并給學生總結每個概念的各種解題思路，比如電勢可以用電場線方向、電場力做功、電勢能高低等進行判斷。

2.4 微主題變式教學

微主題變式常見于高三二輪專題復習，通過多種情境下的變式發散訓練，在收斂中找出原型客體的某種本質特性，建立物理模型，形成相關結論，使之成為解決相應專題問題的統一方法。這種變式教學可以實現對同類問題的觸類旁通，提高學生透過表象看本質的能力，還可以培養學生集束思維和建模能力。

案例：《板塊模型》

板塊模型涉及動力學、功、能量、動量等知識點，有利于培養建立復雜物理模型的能力，強化對臨界條件和隱含條件的判斷能力，提升對動態模型的想象能力。

例題：如圖5所示，物塊m（視為質點）、木板M質量均為1kg，m、M間的動摩擦因數為0.4，M與地面間的動摩擦因數為0.1。現給m一個水平向右的初速度v0=6m/s ，求：為了使物塊不從木板上滑出，木板長度L至少要多長？（取g=10m/s2）

變式1：若給m一個水平向右的初速度v0，同時給M一個水平向左的初速度v0

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

變式3：在變式2基礎上，若已知木板長度，如何計算二者脫離所需時間？

變式4：若在木板上施加一個水平向左的恒力，情況又如何？

變式5：還可以把力F變換成用電動機帶動，用恒定加速度或恒定功率拉動。

微主題變式還要對模型特點進行總結，對模型分析的關鍵點和解題的相關規律做強調，根據課堂教學的需要，還可以把模型進行衍變，比如板塊模型還可以衍變為傳送帶模型。

3 變式教學的實踐反思

教師的“導”是變式課堂中很重要的一環，課前的精心設置，課內的有效組織，才能激發學生學習的熱情，形成高效的課堂互動。在變式教學中及時指引學生在反思中鞏固提高，實現方法、技能的歸一。另外，并不是所有的課都適合使用變式，也不是一整節課都要把變式進行到底，歸根結底教學都要服務于教學的目標。

變式的設計要符合學生認知水平，緊扣課堂目標，太簡單的變式，學生的思維得不到提高，太復雜又會打擊學生課堂學習的主動性。要準備不同層次的題目，在課堂上呈現變式的方向給學生，指引學生感知、體驗知識的生成過程。

參考文獻：

[1]刁春美.變式在高中物理教學中的應用研究[D].濟南：山東師范大學，2006.

[2]王春玲，王振，劉立毅.“靜電場”復習課教學設計[J].物理教學探討，2011（3）.