尚恩良

摘要:目前,新课程标准下的物理课堂还存在着这样一些问题:显性内容多,隐性内容少,重视传授系统书本知识,忽视好奇心、探索精神和物理思维的培养。本文结合实际教学初步地探讨在物理有效教学中运用变式可使学生深刻地、牢固地理解,促使学生物理学习技术内化。通过变式变换同类事物的非本质特征,使非本质特征的种类既要全面,又要突出主要的、常见的,且遵循从简到繁、从易到难的原则。要精选变式例子,在运用时既要善变,又要万变不离其宗。

关键词:有效变式教学;学习技术内化

按高中物理新课标要求,教师通过变式教学让学生达到学习技术内化,紧扣教材,运用技术性的思维方式,举一反三。就像一条生产线,让学生轻松获取知识要点,充分节省时间,实现对知识的理解和掌握,使学生自觉地将学习技术内化为主体需要,促进智能的发展,形成积极的学习态度和性格特征,从而带来学习成效的大幅度提高。使学生对自己的学习过程进行计划、监测和调控,迅速而准确地对学习中遇到的问题进行判断、加工和处理进而提高学习效能。

一、提供变式材料消化概念,进行变式训练活化概念

高中物理实际教学中以变式为手段,具体措施以概念变式为例加以分享,对于物理概念,要充分“还原稀释”,让学生体验概念的形成过程。变式的成效不取决于其运用的数量,而是在于其是否具有广泛性、典型性,能否使学生在理解概念与原理时摆脱感性经验片面性的消极影响。根据概念的特征设问可以根据不同物理概念的不同特点设置变式问题。

例如,针对“电场强度”是反映电场本身固有属性的一个物理量,就可编撰下列一组问题:

(1)在电场中的P点放一个2.0×10-8库仑的点电荷,它受到的电场力是4×10-10牛顿,P点的场强是多大?假定在P点改放一个8×10-8库仑的点电荷,P点的场强是多大?如果在P点不放电荷;P点的场强是多大,为什么?

(2)关于电场强度的概念,下列说法中正确的是:

A.由E=F/q可知,电场中某点处的电场强度眼放在该点的检验电荷所受的电场力成正比。

B.由E=F/q可知,电场中某点处的电荷所受电场力总是跟电荷电量成正比。

C.放入电场中某点处的电荷所受的电场力越大,则该点处的电场越强。

D.放入电场中某点处的单位电荷所受的电场力越大,则该点处的电场越强。

E.由公式E=F/q可知,E与Q成反比;由公式E=Kq/r2可知,E与q成正比。可见这两个公式是不相容的。

F.放入电场中某点的检验电荷的电量改变时,电场强度也随之改变;将检验电荷拿走,该点的电场强度就是零。

这些问题很容易把学生对电场强度的模糊认识暴露出来。有的学生硬套公式E=F/q,有的学生则以为“q变F就变,E也随着变;没有q,F就不存在,场强也就消失了”。澄清了学生对这一概念的模糊认识,其便会形成正确的电场强度概念。

二、从教材和学生思维发展入手,进行“变题”剖析

具体措施以例题变式为例加以分享,实际教学中做到一题多问、一题多解、一题多变、一题多联。改编例题是一项十分严谨、细致而周密的工作,要反复推敲,字斟句酌。因此,教师如果要对课本例题进行改编,必须在备课上狠下工夫。“变题”已经成为中学物理教学中的热点,每年的“高考”试题中都有一些“似曾相识题”。这种“似曾相识题”实际上就是“变题”。学生在练习中遇到新模型时感到陌生棘手,其思维障碍在于不善于把貌离神合的新模型与典型模型进行比较,去认识和把握新、旧模型物理本质上的共性,从而望题兴叹,无处下手。教师应根据问题的基本模式,改变其“包装”,进行问题有效设计,使之以各种不同的具体形式呈现。学生通过变式的练习,从各种具体问题中抽象出基本模式,可以从中体会到基本模式是如何将各种变式联系在一起的,从而加深对基本模式的理解。

布鲁纳曾经说过:获得的知识越是抽象,抽象为一个定义,其适用面越广。但是,对大多数学生来说,自主获得这种抽象知识是有一定困难的,它需要教师的积极引导。因此,教师应当注意经常地对问题进行有效变式设计,将所教知识进行归纳和概括,以帮助学生获得有普遍意义的抽象知识。让学生在分析和对比中,抽象出共性,洞察共同的物理本质,从而跨越思维障碍,促进其创造性思维能力的发展,实现由知识到能力的质的飞跃。

三、变式中的例子可分阶段分别列举

农民种地要做到“不违农时”,学生读书同样应“不违学时”。学生的思维形式正处于由具体的形象思维为主转向抽象的逻辑思维为主的快速发展阶段,他们在感知和观察方面富有目的性、系统性、全面性和深刻性。在记忆方面,机械记忆仍然在使用,但理解记忆的应用越来越多,由于心理发展不是单纯随年龄增加,况且这种发展的不同个体有极大的不平衡性,他们的抽象思维正从经验型向理论型过渡,且经验思维仍占有很大的优势。

据此,教育必须依据学生心理发展和认知结构的规律,遵循由具体到抽象,变式中的例子应由浅入深,由简到繁,由低级到高级的顺序,“不拔苗助长”,“不凌节而施”,努力做到因材施教。因此,在物理教学中变式中的例子要分阶段进行。

四、利用教材和平时模拟考试题进行变式思维训练

在教学中,培养学生的变式思维能力一般可以从以下几个方面入手:比如,训练学生对同一条件,联想多种结论;改变思维角度,进行变式训练;培养学生个性;加强一题多解、一题多变、一题多思等。特别是近年来,随着开放性问题的出现,不仅弥补了以往习题变式训练的不足,同时也为变式思维注入了新的活力。通过对众多事物的观察,以及对许多知识的提炼而得出的条理化、规律化的东西,经过概括的知识易记、易懂。同时若联系实际,能增强应用意识,激发内在兴趣,促使学习技术内化。

五、运用变式教学,确保学生参与教学活动的持续热情

布鲁纳说:“最好的学习动机是学生对所学材料有内在兴趣。”如地上机械运动的万物,茫茫宇宙中的无数繁星,这天上地下的无数事物居然被统一在F=ma这样一个如此简洁的式子中,有谁不会被牛顿力学的简单、和谐、统一之美所折服、所震撼呢?再如麦克斯韦的电磁理论、能量的转化和守恒定律、德布罗意的物质波理论、爱因斯坦的质能方程等无不使人感受到物质世界的相互联系、和谐、统一之美。一旦学生领悟到物理内在的美,就会在学习物理和解决物理问题中,主动去探索、去发现,并乐此不疲,并在此过程中体会和享受物理之美,享受发现和成功带来的愉悦、快感和满足,达到这一境界,学生的学习动力、探索精神已被激发,而且是无穷无尽的。课堂教学效果很大程度上取决于学生的参与情况,这就首先要求学生有参与意识。加强学生在课堂教学中的参与意识,使学生真正成为课堂教学的主人,是新课程物理教学的趋势。所谓变式教学是对教学中的定理和命题进行不同角度、方面和方式变换事物非本质的属性,以便揭示其本质属性的过程的一种教学设计方法。通过变式教学,使一题多用,多题重组,常给人以新鲜感,能够唤起学生的好奇心和求知欲,因而能够产生主动参与的动力,保持其参与教学活动的兴趣和热情。

举一例加以说明。一块木块立在一辆平直的小车上随小车一起向右作匀速直线运动。当小车突然遇到障碍物而停止时木块将( )

A. 向前作匀速直线运动;B. 向后倾倒;C. 向前倾倒;D. 立即停止运动。

分析与解:当小车突然停止后,木块的下部由于与车面之间摩擦作用而停止运动,而木块的上部由于惯性要保持原来的运动状态继续向前运动,所以木块会向前倾倒,所以应选C。

变式1:如上题改为木块立在光滑的车面,其他条件不变,木块又将怎么样呢?

分析与解:大多数学生由于思维定式作用,不假思考地选了C。其实木块下部与车面之间不存在摩擦作用,木块由于惯性保持原来的运动状态继续向前作匀速直线运动,故应选A。

变式2:在平直路面上行驶的汽车车厢里有一水平光滑桌面,在桌面上放有物体A和B,沿车前进方向前后放置相距为S,已知A,B的质量分别为m甲和m乙,且m甲>m乙。车与物一起做匀速直线运动,如果突然刹车时,当两物均未滑出桌面过程中,它们之间的距离将()

A. 逐渐增大;B. 逐渐减小;C. 先增大后增小;D. 保持不变

分析与解:由于A,B与车面之间不存在摩擦,A,B由于惯性保持原来的运动状态,继续以相同的速度v向前作匀速直线运动,故A,B之间距离将保持不变,应选D。

通过上述“变式”教学,让学生真正理解了“惯性”这一物理概念。当然,变式题的设计应遵循由浅入深的原则,根据教学的具体情况,抓住教学时机,恰当运用,才能更好地激发学生的兴趣,使学生真正理解物理概念,寻求更为理想的教学效果。

六、在物理教学质量检测中的变式运用

变式在物理教学质量检测中会得到充分的运用。其运用如下:(1)考同样的知识点和能力,其考试方式变化(笔试、口试、操作、制作)。(2)考同样的知识点,笔试中有计算题、选择题、问答题等变化。(3)用同一物理现象(或物理条件,物理背景)可用来考不同的知识点和能力。(4)变更实验条件,突出物理本质;编制操作程序,准确感知现象;改进演示方法,提高教学效果。在学生实验的基础上对实验加以改变。①在学生实验的基础上加以改装,可以在条件或器材上加以限制。②给定器材,要求考生根据所学知识自行设计实验方法和过程以完成实验。③只提实验目的,要求考生自行选择实验器材、安排实验步骤、设计实验数据处理方法及分析实验误差。

七、要培养学生从万变中识宗及万变不离其宗的能力

所谓“万变中识宗”,是针对学生认识现象形成概念得出规律而言的;所谓“万变不离其宗”是针对学生运用所学的物理知识而言的。具体措施以规律变式为例加以分享,正面讲清(来龙去脉、物理含义),反面辨析(适用条件、注意事项),侧面沟通(融会贯通、灵活运用)。尽管摆在我们面前的物理现象、习题浩如烟海,模型花样翻新,可谓五花八门,但其教学中的设计方法,大都采用变式,即依据提出的典型(或理想化)模型交替变更具体材料的形式,设计不同的变式例子,以显示其物理本质。其目的在于帮助学生扩大视野、加深理解、巩固知识、增强思维变通性,进而促进创造性思维能力的发展。

八、运用变式教学,培养学生跨越性思维

著名的教育家波利亚曾形象地指出:“好问题同某种蘑菇有些相像,它们都成堆地生长,找到一个以后,你应当在周围找一找,很可能附近就有好几个。”比如,在探究电磁感应条件教学中,在实验基础上得出用“磁通量变化”来概括感应电流产生的条件,可以说是一个很大的思维跨越。因此在现象与结论之间要设计一个有效的问题来构建一个支架,让学生通过支架,并运用已经具备的知识来内化新知识。在这里可这样设计:

问题1:是否线框和磁场有相对运动就有感应电流?引发学生进行讨论。

架设支架1:教师演示,让线圈在匀强磁场中运动,观察现象。让学生发现:相对运动不是本质,进而会结合实验比较分析得出:穿过闭合回路的磁感强度B发生变化是产生感应电流的条件。

问题2:磁感强度B不变条件下,会不会有感应电流产生?

架设支架2:教师演示,软线圈放入匀强磁场中,改变线圈面积S,观察现象。让学生讨论分析,自主得出:产生感应电流的本质是磁通量发生变化,实现认识上的飞跃。有效问题得到了探索性解决,由此调动了学生追求成功的潜在动机,启发了他们积极主动独立去钻研,培养了学生勇于探索的精神。

在新课程高中物理教学中,搞好习题教学,特别是搞好课本习题的变式教学,不仅能加深学生对基础知识的理解和掌握,而且能培养学生的跨越性思维,能发挥其独特的功效。运用变式教学其目的是提高思维功率和速度,而不是像常规思维那样按部就班,而是保持较大的思维跨度。其具体表现为:(1)不按常规的“概念——判断——推理——结论”的顺序进行,而是省略某些思维步骤,加大思维的“前进速度”;(2)拉开思维对象的“相关度”的差距,加大思维的“联想跨度”;(3)跨越条件的“可现度”的限制,加大思维的“轮换跨度”。由此可加强思维的速度、广度和灵活度。可见跨越性思维是一种高效性思维。在教学过程中,就要求教师给学生营造一个良好的思维空间和环境。无论课内或课外小组活动都要精心设计,冷静选好每道题,提供恰当的材料,大胆质疑,给学生猜想的气候条件,扶植他们的探索精神与创造意识。新课程背景下的教师要以启发式教学思想为指导,尝试运用发现法、探究法等多种教学方法,充分运用变式教学,发挥教师的有效导向作用,创造性地运用提问技巧,拓展学生的思维空间,促使学生物理学习技术内化,使教学过程成为一种有利于学生产生稳定的探究方向和积极探究的过程。

参考文献:

[1]叶春放.形式逻辑与物理教学[M].成都:成都科技大学出版社,1997.

[2]许国梁.中学物理教学法[M].北京:高等教育出版社,1996.

[3]殷传宗.物理教育学研究[M].成都:四川科技出版社,1996.

[4]俞国良.创造力心理学[M].杭州:浙江人民出版社,1996.

(温岭市箬横中学)