韩海铃

在科学学科教学中，变式教学是指对概念、定律、公式等基本知识利用不同形式的直观材料或事例设计问题，在保持事物本质特征不变的情况下，从多情境、多角度、多层次等不同方面变化问题的非本质特征，说明事物的本质属性，突出事物本质特征。“变式”在为科学学科教学所用时，我们应学习、研究“变式”教学的各个方面，从而丰富教学方法，服务于科学学科教学。

1 采用变式教学引入，激发学生求知求真欲

学生是学习的主体，学习兴趣是学生学好科学的基本前提，在兴趣的前提下，只有進一步激发学生自觉、自然的求知求真欲，才能提高课堂教学效率。对于科学学科中的概念，我们往往可以采用变式引入，引入与概念有关的具备不同非本质属性的直观的感性材料。在对不同感性材料辨析与思考的过程中逐步引起学生兴趣，激发学生求知求真欲，达到理性建立概念的目的。

案例：《水的密度》中“密度”概念的引入

活动：（1）用量筒、天平、烧杯分别测出20cm³、40cm³、60cm³的水的体积及质量，并将实验数据填入下表中;

（2）用量筒、天平、烧杯分别测出20cm³、40cm³、60cm³的酒精的体积及质量，并将实验数据填入下表中;

“变式”引入的材料不仅可以来源于生活实例，也可以来源于实验积累的现象或数据。实验是科学学科的基础，让学生通过实验获得到“变式”数据，呈现科学量的本质属性，更能引起学生兴趣。结合实验引入“变式”材料进行概念“变式”教学不仅体现实验教学的功能，也为概念的“变式”材料提供真实性、客观性的依据。“变式”与“实验”的结合顺理成章，教学自然得体。

2 精心设计例习题变式教学，优化学生认知结构

（1）方法变式：一类围绕用多种方法解决科学问题的变式。设计旨在拓展方法多样性和思维多样性，规避思维定势，培养创造性解决问题的能力。

[案例2]：用不同方法测量物体的密度

问题：选择下列实验器材，测出土豆的密度：水、量筒、弹簧秤、刻度尺、天平（带砝码）、小刀、细线，并根据设计的方案表示出物体的密度。

方法：

解一：选择刻度尺、小刀、天平。用小刀切出一块正方体土豆;用刻度尺测量出土豆的边长a;用天平测出土豆的质量m;则密度为ρ=m/v=m/a³;

解二：选择刻度尺、小刀、细线、弹簧秤。用小刀切出一块正方体土豆;用刻度尺测量出土豆的边长a;用细线系住土豆挂在弹簧秤上，测出土豆所受重力G;则密度为ρ=m/v=（G/g）/a³;

解三：选择水、量筒、天平、细线。用天平测出土豆的质量m;用细线系住土豆，将土豆放入盛有足量水（示数为V₁）的量筒中，读出量筒中的体积读数V₂;则密度为ρ=m/v=m/（V₂-V₁）;

解四：选择水、量筒、弹簧秤、细线。用细细线系土豆，用弹簧秤测出土豆所受重力G;然后将土豆放入盛有足量水（示数为V₁）的量筒中，读出量筒中的体积读数V₂;则密度为ρ=m/v=（G/g）/（V₂-V₁）;

解五：选择水、量筒、弹簧秤、细线。用细线系土豆并挂在弹簧秤下，在空气中时读出示数为F₁;然后将土豆放入盛有水的量筒中，读出弹簧秤的读数为F₂;则密度为ρ=m/v==F₁ρ_水/（F₁-F₂）;

（2）条件变式：此类是改变科学习题中的条件，致使解决问题的多个量的关系发生改变、量与量的解决顺序改变或者解决该问题的方法选择上出现变动，使得问题的结论发生相应改变的变式。

[案例3]：改变问题中的某些条件进行的变式

问题：杠杆如图所示，作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F，将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B，力F在这个过程中（   ）

A. 变大    B. 变小    C. 不变    D. 先变大后变小

条件：1）若作用在杠杆一端的力F始终竖直向上，结论是什么？

2）若作用在杠杆一端的力F始终保持水平，结论是什么？

3）若杠杆越过水平位置至上方C点（∠COB=∠AOB），结论是什么？

4）若作用在杠杆一端的力F始终与杆保持30⁰）且杠杆越过水平位置至上方C点（∠COB=∠AOB），结论是什么？

当然，“杠杆越过水平位置且保持水平”的变式是不能成立的。通过以上条件变式，使学生注意问题的条件会影响结论。

3 善于设计变式教学，突破教学“瓶颈”

科学教学中存在着或多或少的难点，有效突破教学中的难点也是优质课堂的表现之一。实验探究法、多媒体辅助法、迁移规律法等都是解决教学难点的方法。争对不同类型的难点，教师可选择适当方法进行解决。在科学教学中也存在“公式、规律的理解及运用”这一类难点。学生错误理解公式（或公式中的量）、规律，从而生搬硬套公式、规律，在教学中是常见的。我们不妨适当运用变式来纠正对公式、规律的理解，让学生正确理解并运用公式及规律，突破该教学难点。

[案例4]：在纯电阻电路中有关“电功率大小判断”的变式教学

难点：在纯电阻电路中，电功率公式的变换;电功率公式的选择性使用;

学情：学生在学过焦耳该定律后，常会形电热与电阻的相互关系，即 “电阻越大，电热就越多”，进而“电功率与电阻的关系”也类似于此。从认知规律上讲，学生形成这个认识是正常的。因此，建立正确的“电热与电阻的关系”是首要，其次推导并变换“电功率公式”，最后设计典型的变式例题。

设计：（1）由焦耳定律（Q=I²Rt）可知，在I、t相同的条件下（如串联的两个导体），R越大，Q越大;若U、t相同的条件下（如并联的两个导体），Q= I²Rt =U²t/R，R越大，Q越小。由此，电“电热与电阻的关系”须注意条件，并不总是“电阻越大，电功率越大”。

（2）“电功率与电阻的關系”可借鉴“电热与电阻的关系”。结合“I=U/R”，将“P=UI”推导得“P=I²R=U²/R”。因此，当I相同时，P与R成正比;当U相同时，P与R成反比，而并不总是“电阻越大，电功率越大”。

（3）变式典例：如图所示的电路，电阻R₁>R₂，电源相同，判断在相同通电时间内，产生的电热比较：

丙图中，Q₁Q₂;丁图中，Q₁Q₂;甲图R₁与乙图R₂比，Q₁Q₂;

甲、乙、丙、丁的总电热由大到小的排列顺序是     ;

通过串联、并联及单个电阻在电路中的变式设计，可以让学生对两个电阻在不同条件下电热的比较，明确比较的条件或前提。从而改变“电热与电阻的关系”的片面认识，进一步可建立起“在纯电阻电路中，电功率与电阻的关系”。通过变式例题，强化“电功率与电阻的关系”，解决“电功率大小的判断”难点。在教学实践中，根据学生反馈，该变式的使用效果良好。

在新课程在背景下，“变式”不能玩“纯变式”，为“变式”而“变式”;“变式”不能成为增加学生课业及思维负担的“机械变式”;“变式”不应脱离新课程标准的“空动变式”。“变式”应以新课程教学理念为基点，有选择性根据实际科学内容进行“变式”教学的研究、设计及布局，科学、合理运用“变式”教学，体现科学本质。加强学习、研究、反思各种教学方法，不断探索新的教学方法，提高教学效率和质量，当为与时俱进的教师素养。让“变式”教学成为初中科学课堂中放飞老师和学生思想的共同翅膀。

（作者单位：杭州市富阳区银湖中学）