尚恩良

摘要:目前,新課程標準下的物理課堂還存在著這樣一些問題:顯性內(nèi)容多,隱性內(nèi)容少,重視傳授系統(tǒng)書本知識,忽視好奇心、探索精神和物理思維的培養(yǎng)。本文結(jié)合實際教學初步地探討在物理有效教學中運用變式可使學生深刻地、牢固地理解,促使學生物理學習技術(shù)內(nèi)化。通過變式變換同類事物的非本質(zhì)特征,使非本質(zhì)特征的種類既要全面,又要突出主要的、常見的,且遵循從簡到繁、從易到難的原則。要精選變式例子,在運用時既要善變,又要萬變不離其宗。

關(guān)鍵詞:有效變式教學;學習技術(shù)內(nèi)化

按高中物理新課標要求,教師通過變式教學讓學生達到學習技術(shù)內(nèi)化,緊扣教材,運用技術(shù)性的思維方式,舉一反三。就像一條生產(chǎn)線,讓學生輕松獲取知識要點,充分節(jié)省時間,實現(xiàn)對知識的理解和掌握,使學生自覺地將學習技術(shù)內(nèi)化為主體需要,促進智能的發(fā)展,形成積極的學習態(tài)度和性格特征,從而帶來學習成效的大幅度提高。使學生對自己的學習過程進行計劃、監(jiān)測和調(diào)控,迅速而準確地對學習中遇到的問題進行判斷、加工和處理進而提高學習效能。

一、提供變式材料消化概念,進行變式訓練活化概念

高中物理實際教學中以變式為手段,具體措施以概念變式為例加以分享,對于物理概念,要充分“還原稀釋”,讓學生體驗概念的形成過程。變式的成效不取決于其運用的數(shù)量,而是在于其是否具有廣泛性、典型性,能否使學生在理解概念與原理時擺脫感性經(jīng)驗片面性的消極影響。根據(jù)概念的特征設(shè)問可以根據(jù)不同物理概念的不同特點設(shè)置變式問題。

例如,針對“電場強度”是反映電場本身固有屬性的一個物理量,就可編撰下列一組問題:

(1)在電場中的P點放一個2.0×10-8庫侖的點電荷,它受到的電場力是4×10-10牛頓,P點的場強是多大?假定在P點改放一個8×10-8庫侖的點電荷,P點的場強是多大?如果在P點不放電荷;P點的場強是多大,為什么?

(2)關(guān)于電場強度的概念,下列說法中正確的是:

A.由E=F/q可知,電場中某點處的電場強度眼放在該點的檢驗電荷所受的電場力成正比。

B.由E=F/q可知,電場中某點處的電荷所受電場力總是跟電荷電量成正比。

C.放入電場中某點處的電荷所受的電場力越大,則該點處的電場越強。

D.放入電場中某點處的單位電荷所受的電場力越大,則該點處的電場越強。

E.由公式E=F/q可知,E與Q成反比;由公式E=Kq/r2可知,E與q成正比?？梢娺@兩個公式是不相容的。

F.放入電場中某點的檢驗電荷的電量改變時,電場強度也隨之改變;將檢驗電荷拿走,該點的電場強度就是零。

這些問題很容易把學生對電場強度的模糊認識暴露出來。有的學生硬套公式E=F/q,有的學生則以為“q變F就變,E也隨著變;沒有q,F就不存在,場強也就消失了”。澄清了學生對這一概念的模糊認識,其便會形成正確的電場強度概念。

二、從教材和學生思維發(fā)展入手,進行“變題”剖析

具體措施以例題變式為例加以分享,實際教學中做到一題多問、一題多解、一題多變、一題多聯(lián)。改編例題是一項十分嚴謹、細致而周密的工作,要反復推敲,字斟句酌。因此,教師如果要對課本例題進行改編,必須在備課上狠下工夫?！白冾}”已經(jīng)成為中學物理教學中的熱點,每年的“高考”試題中都有一些“似曾相識題”。這種“似曾相識題”實際上就是“變題”。學生在練習中遇到新模型時感到陌生棘手,其思維障礙在于不善于把貌離神合的新模型與典型模型進行比較,去認識和把握新、舊模型物理本質(zhì)上的共性,從而望題興嘆,無處下手。教師應(yīng)根據(jù)問題的基本模式,改變其“包裝”,進行問題有效設(shè)計,使之以各種不同的具體形式呈現(xiàn)。學生通過變式的練習,從各種具體問題中抽象出基本模式,可以從中體會到基本模式是如何將各種變式聯(lián)系在一起的,從而加深對基本模式的理解。

布魯納曾經(jīng)說過:獲得的知識越是抽象,抽象為一個定義,其適用面越廣。但是,對大多數(shù)學生來說,自主獲得這種抽象知識是有一定困難的,它需要教師的積極引導。因此,教師應(yīng)當注意經(jīng)常地對問題進行有效變式設(shè)計,將所教知識進行歸納和概括,以幫助學生獲得有普遍意義的抽象知識。讓學生在分析和對比中,抽象出共性,洞察共同的物理本質(zhì),從而跨越思維障礙,促進其創(chuàng)造性思維能力的發(fā)展,實現(xiàn)由知識到能力的質(zhì)的飛躍。

三、變式中的例子可分階段分別列舉

農(nóng)民種地要做到“不違農(nóng)時”,學生讀書同樣應(yīng)“不違學時”。學生的思維形式正處于由具體的形象思維為主轉(zhuǎn)向抽象的邏輯思維為主的快速發(fā)展階段,他們在感知和觀察方面富有目的性、系統(tǒng)性、全面性和深刻性。在記憶方面,機械記憶仍然在使用,但理解記憶的應(yīng)用越來越多,由于心理發(fā)展不是單純隨年齡增加,況且這種發(fā)展的不同個體有極大的不平衡性,他們的抽象思維正從經(jīng)驗型向理論型過渡,且經(jīng)驗思維仍占有很大的優(yōu)勢。

據(jù)此,教育必須依據(jù)學生心理發(fā)展和認知結(jié)構(gòu)的規(guī)律,遵循由具體到抽象,變式中的例子應(yīng)由淺入深,由簡到繁,由低級到高級的順序,“不拔苗助長”,“不凌節(jié)而施”,努力做到因材施教。因此,在物理教學中變式中的例子要分階段進行。

四、利用教材和平時模擬考試題進行變式思維訓練

在教學中,培養(yǎng)學生的變式思維能力一般可以從以下幾個方面入手:比如,訓練學生對同一條件,聯(lián)想多種結(jié)論;改變思維角度,進行變式訓練;培養(yǎng)學生個性;加強一題多解、一題多變、一題多思等。特別是近年來,隨著開放性問題的出現(xiàn),不僅彌補了以往習題變式訓練的不足,同時也為變式思維注入了新的活力。通過對眾多事物的觀察,以及對許多知識的提煉而得出的條理化、規(guī)律化的東西,經(jīng)過概括的知識易記、易懂。同時若聯(lián)系實際,能增強應(yīng)用意識,激發(fā)內(nèi)在興趣,促使學習技術(shù)內(nèi)化。

五、運用變式教學,確保學生參與教學活動的持續(xù)熱情

布魯納說:“最好的學習動機是學生對所學材料有內(nèi)在興趣?！比绲厣蠙C械運動的萬物,茫茫宇宙中的無數(shù)繁星,這天上地下的無數(shù)事物居然被統(tǒng)一在F=ma這樣一個如此簡潔的式子中,有誰不會被牛頓力學的簡單、和諧、統(tǒng)一之美所折服、所震撼呢?再如麥克斯韋的電磁理論、能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律、德布羅意的物質(zhì)波理論、愛因斯坦的質(zhì)能方程等無不使人感受到物質(zhì)世界的相互聯(lián)系、和諧、統(tǒng)一之美。一旦學生領(lǐng)悟到物理內(nèi)在的美,就會在學習物理和解決物理問題中,主動去探索、去發(fā)現(xiàn),并樂此不疲,并在此過程中體會和享受物理之美,享受發(fā)現(xiàn)和成功帶來的愉悅、快感和滿足,達到這一境界,學生的學習動力、探索精神已被激發(fā),而且是無窮無盡的。課堂教學效果很大程度上取決于學生的參與情況,這就首先要求學生有參與意識。加強學生在課堂教學中的參與意識,使學生真正成為課堂教學的主人,是新課程物理教學的趨勢。所謂變式教學是對教學中的定理和命題進行不同角度、方面和方式變換事物非本質(zhì)的屬性,以便揭示其本質(zhì)屬性的過程的一種教學設(shè)計方法。通過變式教學,使一題多用,多題重組,常給人以新鮮感,能夠喚起學生的好奇心和求知欲,因而能夠產(chǎn)生主動參與的動力,保持其參與教學活動的興趣和熱情。

舉一例加以說明。一塊木塊立在一輛平直的小車上隨小車一起向右作勻速直線運動。當小車突然遇到障礙物而停止時木塊將( )

A. 向前作勻速直線運動;B. 向后傾倒;C. 向前傾倒;D. 立即停止運動。

分析與解:當小車突然停止后,木塊的下部由于與車面之間摩擦作用而停止運動,而木塊的上部由于慣性要保持原來的運動狀態(tài)繼續(xù)向前運動,所以木塊會向前傾倒,所以應(yīng)選C。

變式1:如上題改為木塊立在光滑的車面,其他條件不變,木塊又將怎么樣呢?

分析與解:大多數(shù)學生由于思維定式作用,不假思考地選了C。其實木塊下部與車面之間不存在摩擦作用,木塊由于慣性保持原來的運動狀態(tài)繼續(xù)向前作勻速直線運動,故應(yīng)選A。

變式2:在平直路面上行駛的汽車車廂里有一水平光滑桌面,在桌面上放有物體A和B,沿車前進方向前后放置相距為S,已知A,B的質(zhì)量分別為m甲和m乙,且m甲>m乙。車與物一起做勻速直線運動,如果突然剎車時,當兩物均未滑出桌面過程中,它們之間的距離將()

A. 逐漸增大;B. 逐漸減小;C. 先增大后增小;D. 保持不變

分析與解:由于A,B與車面之間不存在摩擦,A,B由于慣性保持原來的運動狀態(tài),繼續(xù)以相同的速度v向前作勻速直線運動,故A,B之間距離將保持不變,應(yīng)選D。

通過上述“變式”教學,讓學生真正理解了“慣性”這一物理概念。當然,變式題的設(shè)計應(yīng)遵循由淺入深的原則,根據(jù)教學的具體情況,抓住教學時機,恰當運用,才能更好地激發(fā)學生的興趣,使學生真正理解物理概念,尋求更為理想的教學效果。

六、在物理教學質(zhì)量檢測中的變式運用

變式在物理教學質(zhì)量檢測中會得到充分的運用。其運用如下:(1)考同樣的知識點和能力,其考試方式變化(筆試、口試、操作、制作)。(2)考同樣的知識點,筆試中有計算題、選擇題、問答題等變化。(3)用同一物理現(xiàn)象(或物理條件,物理背景)可用來考不同的知識點和能力。(4)變更實驗條件,突出物理本質(zhì);編制操作程序,準確感知現(xiàn)象;改進演示方法,提高教學效果。在學生實驗的基礎(chǔ)上對實驗加以改變。①在學生實驗的基礎(chǔ)上加以改裝,可以在條件或器材上加以限制。②給定器材,要求考生根據(jù)所學知識自行設(shè)計實驗方法和過程以完成實驗。③只提實驗目的,要求考生自行選擇實驗器材、安排實驗步驟、設(shè)計實驗數(shù)據(jù)處理方法及分析實驗誤差。

七、要培養(yǎng)學生從萬變中識宗及萬變不離其宗的能力

所謂“萬變中識宗”,是針對學生認識現(xiàn)象形成概念得出規(guī)律而言的;所謂“萬變不離其宗”是針對學生運用所學的物理知識而言的。具體措施以規(guī)律變式為例加以分享,正面講清(來龍去脈、物理含義),反面辨析(適用條件、注意事項),側(cè)面溝通(融會貫通、靈活運用)。盡管擺在我們面前的物理現(xiàn)象、習題浩如煙海,模型花樣翻新,可謂五花八門,但其教學中的設(shè)計方法,大都采用變式,即依據(jù)提出的典型(或理想化)模型交替變更具體材料的形式,設(shè)計不同的變式例子,以顯示其物理本質(zhì)。其目的在于幫助學生擴大視野、加深理解、鞏固知識、增強思維變通性,進而促進創(chuàng)造性思維能力的發(fā)展。

八、運用變式教學,培養(yǎng)學生跨越性思維

著名的教育家波利亞曾形象地指出:“好問題同某種蘑菇有些相像,它們都成堆地生長,找到一個以后,你應(yīng)當在周圍找一找,很可能附近就有好幾個?！北热?在探究電磁感應(yīng)條件教學中,在實驗基礎(chǔ)上得出用“磁通量變化”來概括感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件,可以說是一個很大的思維跨越。因此在現(xiàn)象與結(jié)論之間要設(shè)計一個有效的問題來構(gòu)建一個支架,讓學生通過支架,并運用已經(jīng)具備的知識來內(nèi)化新知識。在這里可這樣設(shè)計:

問題1:是否線框和磁場有相對運動就有感應(yīng)電流?引發(fā)學生進行討論。

架設(shè)支架1:教師演示,讓線圈在勻強磁場中運動,觀察現(xiàn)象。讓學生發(fā)現(xiàn):相對運動不是本質(zhì),進而會結(jié)合實驗比較分析得出:穿過閉合回路的磁感強度B發(fā)生變化是產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。

問題2:磁感強度B不變條件下,會不會有感應(yīng)電流產(chǎn)生?

架設(shè)支架2:教師演示,軟線圈放入勻強磁場中,改變線圈面積S,觀察現(xiàn)象。讓學生討論分析,自主得出:產(chǎn)生感應(yīng)電流的本質(zhì)是磁通量發(fā)生變化,實現(xiàn)認識上的飛躍。有效問題得到了探索性解決,由此調(diào)動了學生追求成功的潛在動機,啟發(fā)了他們積極主動獨立去鉆研,培養(yǎng)了學生勇于探索的精神。

在新課程高中物理教學中,搞好習題教學,特別是搞好課本習題的變式教學,不僅能加深學生對基礎(chǔ)知識的理解和掌握,而且能培養(yǎng)學生的跨越性思維,能發(fā)揮其獨特的功效。運用變式教學其目的是提高思維功率和速度,而不是像常規(guī)思維那樣按部就班,而是保持較大的思維跨度。其具體表現(xiàn)為:(1)不按常規(guī)的“概念——判斷——推理——結(jié)論”的順序進行,而是省略某些思維步驟,加大思維的“前進速度”;(2)拉開思維對象的“相關(guān)度”的差距,加大思維的“聯(lián)想跨度”;(3)跨越條件的“可現(xiàn)度”的限制,加大思維的“輪換跨度”。由此可加強思維的速度、廣度和靈活度?？梢娍缭叫运季S是一種高效性思維。在教學過程中,就要求教師給學生營造一個良好的思維空間和環(huán)境。無論課內(nèi)或課外小組活動都要精心設(shè)計,冷靜選好每道題,提供恰當?shù)牟牧?大膽質(zhì)疑,給學生猜想的氣候條件,扶植他們的探索精神與創(chuàng)造意識。新課程背景下的教師要以啟發(fā)式教學思想為指導,嘗試運用發(fā)現(xiàn)法、探究法等多種教學方法,充分運用變式教學,發(fā)揮教師的有效導向作用,創(chuàng)造性地運用提問技巧,拓展學生的思維空間,促使學生物理學習技術(shù)內(nèi)化,使教學過程成為一種有利于學生產(chǎn)生穩(wěn)定的探究方向和積極探究的過程。

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(溫嶺市箬橫中學)