注重一題多變的深度整合 提高高三復(fù)習(xí)的課堂效率

收稿日期：２０２４－０１－０６

作者簡介：張露（１９８８－），女，中學(xué)一級教師，主要從事高中、初中物理教學(xué)工作。

摘" "要：以二輪專題復(fù)習(xí)“熱學(xué)計算題”教學(xué)為例，將熱學(xué)知識板塊、熱學(xué)物理模型和高考中熱學(xué)的高頻考點(diǎn)整合于一道題中，通過一題多變進(jìn)行復(fù)習(xí)教學(xué)，呈現(xiàn)出“一題兩模型四考點(diǎn)”的復(fù)習(xí)課堂，以此提高高三復(fù)習(xí)的課堂效率。

關(guān)鍵詞：一題多變；深度整合；高三復(fù)習(xí)；課堂效率

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A " " 文章編號：1003-6148（2024）3-0014-4

在中學(xué)物理教學(xué)中，采用一題多變進(jìn)行教學(xué)能有效突破教學(xué)難點(diǎn)，提升學(xué)生的物理思維品質(zhì)［１］。一題多變在一線教學(xué)中被廣泛應(yīng)用，如在習(xí)題課中用一題多變對某種題型進(jìn)行歸類解析；又如通過一題多變促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的高端進(jìn)階等。那么，在高三復(fù)習(xí)的課堂中，如何利用一題多變的教學(xué)方法來提高高考復(fù)習(xí)的課堂效率呢？筆者以二輪專題復(fù)習(xí)“熱學(xué)計算題”教學(xué)為例，將高考對學(xué)生的要求等因素整合在一道題中，通過變式進(jìn)行復(fù)習(xí)教學(xué)，以期提高高三復(fù)習(xí)的課堂效率。

１" " 中學(xué)物理教學(xué)中的習(xí)題變式教學(xué)

物理習(xí)題變式教學(xué)，是指在解決原型題的基礎(chǔ)上，通過變換題中的初始條件、情境、模型、問題等要素，使問題的本質(zhì)屬性保持穩(wěn)定的同時產(chǎn)生新的問題情境，引導(dǎo)學(xué)生從不同方面思考，用不同方法解決問題的一種教學(xué)方法。它引導(dǎo)學(xué)生從“變”的現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)“不變”的本質(zhì)，從“不變”的本質(zhì)中探究“變”的規(guī)律，能夠讓學(xué)生對物理概念和物理規(guī)律的理解更加透徹。習(xí)題變式教學(xué)的教學(xué)方式主要有一題多變、一題多解、多題歸一。其中，一題多變最受一線教師們青睞。一題多變使一道題變成一類題，達(dá)到舉一反三、觸類旁通的目的，培養(yǎng)了學(xué)生良好的思維品質(zhì)和創(chuàng)新能力［２］。同時為學(xué)生省下大量的審題時間，將更多的精力專注到知識點(diǎn)的剖析上，又可以讓不同層次的學(xué)生都有收獲［３］。正是這樣的特點(diǎn)使得習(xí)題變式教學(xué)具有更高的教學(xué)效率。

２" " 教學(xué)設(shè)計

２．１" " 教學(xué)內(nèi)容分析

近幾年來，熱學(xué)內(nèi)容在高考中的考查難度不大，主要以選擇題和計算題的形式呈現(xiàn)，考查學(xué)生對熱學(xué)概念的理解、理想氣體的實(shí)驗(yàn)定律和熱力學(xué)定律的應(yīng)用等。在常規(guī)教學(xué)中，這部分內(nèi)容的二輪復(fù)習(xí)多是按照知識板塊、物理模型、高考題型各自獨(dú)立依次復(fù)習(xí)，需要很多題目的情境才能完成教學(xué)任務(wù)，花的時間多，效率相對較低。如果將熱學(xué)知識板塊、熱學(xué)物理模型和高考中熱學(xué)的高頻考點(diǎn)整合于一道題中，合理設(shè)計變式問題，可以提高復(fù)習(xí)的課堂效率。

２．２" " 教學(xué)對象分析

熱學(xué)內(nèi)容知識點(diǎn)多而雜，學(xué)生在經(jīng)過一輪復(fù)習(xí)后對該部分內(nèi)容有所遺忘，二輪復(fù)習(xí)時需要學(xué)生站在更高角度構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)，提煉核心主干知識點(diǎn)；學(xué)生不太了解高考中熱學(xué)內(nèi)容的考查特點(diǎn)，二輪復(fù)習(xí)中需要學(xué)生系統(tǒng)地了解重慶高考在熱學(xué)部分的考查方式和特點(diǎn)，明確高考中的高頻考點(diǎn)，并進(jìn)一步熟悉解題方法。

２．３nbsp; " 教學(xué)重難點(diǎn)分析

高考熱學(xué)計算題中對三個理想氣體實(shí)驗(yàn)定律及熱力學(xué)第一定律綜合應(yīng)用的考查，一般是以生活實(shí)踐或?qū)W習(xí)探索中最基本的問題情境作為任務(wù)，創(chuàng)設(shè)考查基本知識能力應(yīng)用的載體，從不同層面的知識、能力進(jìn)行考查，體現(xiàn)高考評價的基礎(chǔ)性和綜合性，是教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容。關(guān)聯(lián)氣體問題和變質(zhì)量問題，要求學(xué)生能主動靈活地應(yīng)用所學(xué)知識分析并解決社會生活實(shí)踐中的問題［４］，體現(xiàn)高考評價的應(yīng)用性，是熱學(xué)計算題教學(xué)中的難點(diǎn)。

３" " 教學(xué)策略

３．１" " 深度整合知識板塊，促進(jìn)概念的關(guān)聯(lián)

熱學(xué)計算題涉及到的知識板塊主要有：理想氣體實(shí)驗(yàn)定律、計算氣體壓強(qiáng)、熱力學(xué)第一定律、內(nèi)能的概念等。通過一道題及其變式合理設(shè)計問題，將這些知識板塊融入解決問題的過程中，讓學(xué)生從知識的應(yīng)用層面更高角度地感悟知識之間的關(guān)聯(lián)和綜合應(yīng)用，從而提高學(xué)生熟悉概念、掌握規(guī)律的效率。

例題 如圖１所示的Ｕ型管，兩管高度都為Ｈ＝１８ ｃｍ，有相等的橫截面積，粗細(xì)均勻。左側(cè)管的上端封閉，右側(cè)管的上端開口。右側(cè)管中水銀柱的高度ｈ０＝４ ｃｍ，管口離水銀柱上表面的距離ｌ＝１２ ｃｍ。忽略Ｕ型管底部水平段的體積。環(huán)境溫度Ｔ１＝２８３ Ｋ，大氣壓強(qiáng)ｐ０＝７６ ｃｍＨｇ。現(xiàn)在從右側(cè)端口與原水銀柱之間無氣隙地緩慢注入水銀，恰好使水銀柱下端到達(dá)右管底部。求此時水銀柱的高度？

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圖１ 例題情境示意圖

教師：請同學(xué)們認(rèn)真審題并解答。（請一位同學(xué)到黑板上演算他的解題過程）

學(xué)生：每位同學(xué)在學(xué)案上書寫解題過程。

教師：點(diǎn)評黑板上同學(xué)的解題結(jié)果，并用ＰＰＴ呈現(xiàn)正確的解題過程。

設(shè)計說明：該例題考查的是玻璃管模型中理想氣體的等溫變化過程。解題難度較小，旨在讓學(xué)生回憶并應(yīng)用玻意耳定律的公式進(jìn)行計算，注重計算題的書寫過程。

變式１" 緩慢加熱左管中的密封氣體，使水銀柱上表面與右管口齊平，求此刻密封氣體的溫度？

教師：請同學(xué)們思考并完成變式１的問題。（請一位同學(xué)到黑板上演算他的解題過程）

學(xué)生：每位同學(xué)在學(xué)案上書寫解題過程。

教師：點(diǎn)評黑板上同學(xué)的解題結(jié)果后，用ＰＰＴ呈現(xiàn)正確的解題過程。總結(jié)變式１的解題方法，當(dāng)氣體變化有多個過程時，可以對整個過程研究，抓住初、末兩個狀態(tài)列方程求解；也可以對每個過程單獨(dú)研究，分步寫出每個過程滿足的狀態(tài)方程求解。

設(shè)計說明：變式１考查的是玻璃管模型中理想氣體的等壓變化過程。解題難度較小，旨在讓學(xué)生回憶并應(yīng)用查理定律公式進(jìn)行計算，注重計算題的書寫過程。

３．２" " 深度整合物理模型，加強(qiáng)能力的遷移

熱學(xué)計算題涉及到的物理模型有玻璃管模型和汽缸模型，模型背后蘊(yùn)含的學(xué)習(xí)本質(zhì)是氣體壓強(qiáng)的計算。氣體壓強(qiáng)的計算主要有兩種情況：水銀柱密封的氣體，應(yīng)用p=p0+ph或p=p0-ph計算；汽缸內(nèi)封閉氣體的壓強(qiáng)通常分析活塞或汽缸的受力，應(yīng)用平衡條件或牛頓第二定律求解。例題選用Ｕ型玻璃管模型，自然地過渡到雙汽缸模型，將兩種模型融合到一道題中，再從雙汽缸模型出發(fā)，通過改變初始條件得到后面幾個變式。兩種模型的融合和過渡，避免了情境變化的突兀，讓學(xué)生在自然的情境變化中鞏固了解題的方法，加強(qiáng)了能力的遷移，提高了復(fù)習(xí)效率。

變式２" 如圖２所示，高度都為Ｈ、橫截面積都為Ｓ、粗細(xì)均勻的兩個汽缸中間連通，靜止在水平面上。右側(cè)汽缸上端開口，活塞靜止在汽缸正中間的卡口上，一定質(zhì)量的理想氣體被密封在其下方。已知活塞質(zhì)量為ｍ，面積為Ｓ，忽略其厚度；活塞和汽缸壁均絕熱，不計任何摩擦，不計兩個汽缸中間連接部分的體積。初始時刻活塞靜止，上、下方氣體壓強(qiáng)都為ｐ０，溫度都為Ｔ０。重力加速度大小為ｇ。現(xiàn)在汽缸中的氣體被電熱絲緩慢加熱，直至活塞剛要向上移動，求汽缸內(nèi)氣體此時的溫度？

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圖２" 變式２情境示意圖

教師：將Ｕ型管左右玻璃管變寬成為汽缸，給出一定的初始條件，請同學(xué)們認(rèn)真審題，思考并完成變式２的問題。（請一位同學(xué)到黑板上演算他的解題過程）

學(xué)生：每位同學(xué)在學(xué)案上書寫解題過程。

教師：點(diǎn)評黑板上同學(xué)的解題結(jié)果后，用ＰＰＴ呈現(xiàn)正確的解題過程。

設(shè)計說明：變式２考查的是汽缸模型中理想氣體的等容變化過程。解題難度較小，旨在讓學(xué)生回憶并應(yīng)用蓋呂薩克定律公式進(jìn)行計算，讓學(xué)生回顧、對比玻璃管模型和汽缸模型中壓強(qiáng)的計算方法，注重計算題的書寫過程。

３．３" " 深度整合高頻考點(diǎn)，明確高考的重點(diǎn)

熱學(xué)計算題涉及到的高頻考點(diǎn)有：理想氣體實(shí)驗(yàn)定律的基本應(yīng)用、理想氣體實(shí)驗(yàn)定律和熱力學(xué)第一定律的綜合應(yīng)用、關(guān)聯(lián)氣體問題、變質(zhì)量問題。前兩者在高考中是基礎(chǔ)和核心，體現(xiàn)高考基礎(chǔ)性和綜合性的考查要求。后兩者是高考中的難點(diǎn)，需要學(xué)生具備較高的學(xué)科思維，體現(xiàn)高考應(yīng)用性和創(chuàng)新性的考查要求。通過一道題設(shè)計六個問題，每個變式復(fù)習(xí)一個考點(diǎn)，每個變式采用改變模型或初始條件的方式，過渡簡潔、自然。變式的解題難度由易到難、層層遞進(jìn)，由此設(shè)計出對學(xué)生具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)問題鏈，有助于思維品質(zhì)的提升，同時使學(xué)生通過一道題復(fù)習(xí)了各個考點(diǎn)的解題方法，提高了復(fù)習(xí)效率。

變式３" 在變式２的基礎(chǔ)上繼續(xù)加熱汽缸中的氣體，當(dāng)活塞從卡口剛要緩慢移動至汽缸頂部時，若氣體吸收的熱量為Ｑ，求氣體內(nèi)能的變化量？

教師：請同學(xué)們思考并完成變式３的問題。（請一位同學(xué)到黑板上演算他的解題過程）

學(xué)生：每位同學(xué)在學(xué)案上書寫解題過程。

教師：點(diǎn)評黑板上同學(xué)的解題結(jié)果后，用ＰＰＴ呈現(xiàn)正確的解題過程。總結(jié)解題方法，首先審題，“繼續(xù)”兩字準(zhǔn)確抓住初末狀態(tài)，然后需要辨別氣體的等壓做功過程，運(yùn)用公式W=pΔV計算氣體對外做的功，再用熱力學(xué)第一定律計算內(nèi)能的變化量，同時注意熱力學(xué)第一定律中各個物理量正負(fù)符號的規(guī)定。

設(shè)計說明：變式３考查的是理想氣體實(shí)驗(yàn)定律和熱力學(xué)第一定律的綜合應(yīng)用，這是高考的熱點(diǎn)。解題難度適中，但學(xué)生容易出錯，主要在于學(xué)生對熱力學(xué)第一定律中各個物理量正負(fù)符號的規(guī)定容易遺忘和模糊不清，旨在讓學(xué)生熟悉氣體等壓做功的公式，同時注重計算題的書寫過程。

變式４" 如圖３所示，若用導(dǎo)熱材料封住右側(cè)汽缸上端，緩慢加熱汽缸中的氣體，當(dāng)活塞向上移動Ｈ/４時，求此時左側(cè)汽缸內(nèi)氣體的溫度？

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圖３" 變式４情境示意圖

教師：請同學(xué)們思考并完成變式４的問題。（請一位同學(xué)到黑板上演算他的解題過程）

學(xué)生：每位同學(xué)在學(xué)案上書寫解題過程。

教師：點(diǎn)評黑板上同學(xué)的解題結(jié)果后，用ＰＰＴ呈現(xiàn)正確的解題過程。總結(jié)解題方法，指出這是關(guān)聯(lián)氣體問題，首先應(yīng)對兩部分氣體分開研究，寫出兩部分氣體各自遵循的狀態(tài)方程，然后找出兩部分氣體的關(guān)聯(lián)，兩部分氣體壓強(qiáng)或體積存在一定的關(guān)聯(lián)，最后三個方程聯(lián)立求解。易錯點(diǎn)分析：很多學(xué)生認(rèn)為兩部分氣體壓強(qiáng)、體積、溫度都在變，所以對兩部分氣體整體研究，用■=■一個方程就可以求解出最后結(jié)果。這是典型的錯誤，理想氣體狀態(tài)方程的研究對象是質(zhì)量不變的同一個氣體。

設(shè)計說明：變式４考查的是關(guān)聯(lián)氣體問題。這類問題由于涉及多個研究對象，在解題方法上增加了難度。通過黑板上學(xué)生演算的解題過程，糾正和引導(dǎo)學(xué)生掌握該類問題的解題方法，指出解題易錯點(diǎn)。

變式５" 如圖４所示，若撤掉汽缸內(nèi)的活塞，右側(cè)汽缸開口與大氣連通，緩慢加熱汽缸中的氣體，當(dāng)氣體溫度變?yōu)椋保担裕皶r，求從汽缸漏出的氣體質(zhì)量與加熱前汽缸內(nèi)氣體質(zhì)量的比值？

教師：請同學(xué)們思考并完成變式５的問題。（請一位同學(xué)到黑板上演算他的解題過程）

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圖４" 變式５情境示意圖

（下轉(zhuǎn)第37頁）

（上接第16頁）

學(xué)生：每位同學(xué)在學(xué)案上書寫解題過程。

教師：點(diǎn)評黑板上同學(xué)的解題結(jié)果后，用ＰＰＴ呈現(xiàn)正確的解題過程。總結(jié)解題方法，汽缸內(nèi)有部分氣體溢出，汽缸內(nèi)氣體質(zhì)量發(fā)生了變化，如果對汽缸內(nèi)氣體進(jìn)行研究，則氣體實(shí)驗(yàn)定律失效。我們需要把“變”轉(zhuǎn)換成“不變”，將溢出的氣體和汽缸內(nèi)的氣體視為一個整體研究，那么氣體實(shí)驗(yàn)定律繼續(xù)有效。要準(zhǔn)確得出最后的結(jié)果，還需要分清哪部分氣體和哪部分氣體的比值，通過密度公式，在同一溫度和壓強(qiáng)下，氣體質(zhì)量之比等于體積之比。

設(shè)計說明：變式５考查的是變質(zhì)量問題。這類問題難度較大，需要學(xué)生掌握把“變”轉(zhuǎn)換為“不變”的思想方法，然后再用理想氣體實(shí)驗(yàn)定律進(jìn)行求解。歸納總結(jié)其他變質(zhì)量問題題型（充氣問題、灌氣分裝）及其解法，讓學(xué)生對該類問題有完整的認(rèn)識，同時注重計算題的書寫過程。

4" " 結(jié)束語

在高三復(fù)習(xí)課中，把知識板塊、物理模型、高考考點(diǎn)同時整合在一道題中，通過例題變式的方式，讓學(xué)生的注意力聚焦到解決一道題上。同時，充分發(fā)揮學(xué)生的主體地位，展示學(xué)生的解題過程，教師根據(jù)學(xué)生的表現(xiàn)引導(dǎo)、規(guī)范他們的學(xué)習(xí)行為，取代常規(guī)高三復(fù)習(xí)課堂中教師一講到底的現(xiàn)象，提高課堂效率。

參考文獻(xiàn)：

［１］江耀基．“一題多變”在動態(tài)電路專題復(fù)習(xí)課中的應(yīng)用［Ｊ］．中學(xué)物理教學(xué)參考，２０１７，４６（９）：４３－４６．

［２］鄭偉文．利用習(xí)題變式教學(xué)提高高三物理復(fù)習(xí)效率［Ｊ］．物理教學(xué)探討，２０１８，３６（８）：１１－１５．

［３］陳懷．從“一題多變”談習(xí)題教學(xué)的有效性［Ｊ］．物理教學(xué)，２０１７，３９（７）：２０－２２，１９．

［４］教育部考試中心．中國高考評價體系［Ｍ］．北京：人民教育出版社，２０１９．

（欄目編輯" " 趙保鋼）