活用變式延展認(rèn)知，助力物理規(guī)律教學(xué)

黃繼紅

【摘 要】在指導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)和理解物理規(guī)律時(shí)，教師要?jiǎng)?chuàng)設(shè)大量的情境，讓學(xué)生在紛繁復(fù)雜的情境中發(fā)現(xiàn)事物的本質(zhì)規(guī)律，這就點(diǎn)明了變式在學(xué)生物理規(guī)律學(xué)習(xí)中的重要價(jià)值。本文結(jié)合教學(xué)實(shí)例，探索了變式在物理規(guī)律教學(xué)中的具體應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】變式教學(xué)；物理規(guī)律；應(yīng)用策略

變式被廣泛用于物理習(xí)題教學(xué)，以提高學(xué)生知識(shí)遷移能力和問題處理能力。實(shí)際上，變式還可以運(yùn)用于學(xué)生物理規(guī)律的學(xué)習(xí)，以下是筆者對(duì)此的思考。

一、物理規(guī)律和變式

物理規(guī)律是對(duì)自然界最本質(zhì)屬性內(nèi)在聯(lián)系的基本反映，它能對(duì)事物發(fā)展趨勢(shì)做出方向性的預(yù)測(cè)。相比于物理概念，物理規(guī)律是人們對(duì)物理現(xiàn)象更高層次的認(rèn)識(shí)，是理性分析的結(jié)晶，也是概念發(fā)展的重要成果。

從建立過程的特點(diǎn)來看，高中階段研究的物理規(guī)律可以分為兩類：一類是綜合方式形成，即研究者針對(duì)大量的物理事實(shí)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行加工總結(jié)，并最終概括出有關(guān)規(guī)律，這被稱為物理定律，比如牛頓運(yùn)動(dòng)定律、氣體實(shí)驗(yàn)定律、法拉第電磁感應(yīng)定律等；另一類是通過理論分析形成，即研究者通過已有的概念和定律進(jìn)行深度研究，結(jié)合數(shù)學(xué)工具進(jìn)行推導(dǎo)、演繹出來的結(jié)論，這些內(nèi)容一般被稱作物理定理，比如動(dòng)能定理、動(dòng)量定理等。

相比而言，高中階段所學(xué)習(xí)的物理定律要多于物理定理，這其實(shí)也從側(cè)面表明，大多數(shù)物理規(guī)律是源于人們對(duì)大量物理現(xiàn)象觀察和實(shí)驗(yàn)得來。這也為物理教學(xué)指明了方向，教師要呈現(xiàn)大量的物理情境，讓學(xué)生在紛繁復(fù)雜的情境中發(fā)現(xiàn)事物的共同屬性，在錯(cuò)綜復(fù)雜的物理量之間尋找科學(xué)的聯(lián)系，進(jìn)而形成物理規(guī)律。由此可見，在規(guī)律教學(xué)中引入變式，通過變式來呈現(xiàn)形態(tài)各異的物理情境，是物理規(guī)律本身屬性所決定的。

二、變式在物理規(guī)律教學(xué)中的應(yīng)用策略

變式教學(xué)作為高中物理教學(xué)策略中的一種，必須要完成一般策略所要完成的任務(wù)，同時(shí)也要充分發(fā)揮自身的優(yōu)勢(shì)。聯(lián)系教學(xué)實(shí)踐，筆者認(rèn)為變式在物理規(guī)律教學(xué)中的應(yīng)用策略主要包括以下幾點(diǎn)。

1.正面講清來龍去脈

物理規(guī)律來自于大量物理現(xiàn)象的總結(jié)，而變式教學(xué)的優(yōu)勢(shì)就在于能為學(xué)生呈現(xiàn)各種各樣的情境，引導(dǎo)學(xué)生從中發(fā)現(xiàn)物理量之間的關(guān)系，進(jìn)而對(duì)規(guī)律形成較為透徹的認(rèn)識(shí)。比如動(dòng)量守恒定律，教師就要列舉碰撞情境、爆炸情境、反沖情境，讓學(xué)生從中理解物理規(guī)律的內(nèi)涵，在創(chuàng)設(shè)碰撞情境時(shí)，教師還要指導(dǎo)學(xué)生探索彈性碰撞、非彈性碰撞以及完全非彈性碰撞等多種變式中的動(dòng)量特征，并由此引導(dǎo)學(xué)生辨析其中的能量關(guān)系，引導(dǎo)學(xué)生更加全面地理解規(guī)律，這也有助于學(xué)生比較動(dòng)量和動(dòng)能兩個(gè)量之間的差別。

2.反面辨析適用條件

學(xué)生在學(xué)習(xí)物理規(guī)律時(shí)存在這樣的誤區(qū)，那就是盲目地套用公式，在他們看來，只要運(yùn)用公式將有關(guān)物理量湊到一起，搭建方程求解出未知量，那就意味著問題已經(jīng)求解結(jié)束。事實(shí)上，這會(huì)犯下致命的錯(cuò)誤。比如在求解電動(dòng)機(jī)的電流時(shí)，學(xué)生直接采用歐姆定律，用電動(dòng)機(jī)兩端的電壓除以電流得出結(jié)果，這顯然是不正確的，因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)的能量不是完全轉(zhuǎn)化為電熱，因此有UI>I■R，化簡后可以發(fā)現(xiàn)U>IR，即歐姆定律不成立，通過這樣一個(gè)反面的例證，學(xué)生可以輕松明確歐姆定律的適用條件。

3.側(cè)面溝通充分理解

采用變式教學(xué)不僅可以從正面、反面來創(chuàng)設(shè)情境，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)物理規(guī)律，更可以引導(dǎo)學(xué)生從側(cè)面展開探索，從而對(duì)規(guī)律形成更加深刻的理解。比如研究氣體壓強(qiáng)的微觀原理，我們可以列舉雨滴對(duì)傘面的撞擊，以及空中灑落的黃豆對(duì)臺(tái)秤的撞擊等情境，引導(dǎo)學(xué)生思考模型的相似性，進(jìn)而幫助學(xué)生以宏觀模型來認(rèn)識(shí)微觀現(xiàn)象，這也將促成學(xué)生對(duì)相關(guān)原理形成理解。

三、關(guān)注插圖的微妙變化

有些變式不一定會(huì)有呈現(xiàn)出來的先收順序，如果我們細(xì)心地觀察，會(huì)發(fā)現(xiàn)教材中很多具有對(duì)比性、動(dòng)態(tài)化的插圖，插圖是物理教材中不可或缺的重要組成，但是其始終是一個(gè)居于從屬地位的存在，即它雖然能在情境創(chuàng)設(shè)以及物理知識(shí)表達(dá)、物理規(guī)律理解等方面起到非常重要的作用，但是它仍然不能徹底地替代文字而單獨(dú)存在，它對(duì)學(xué)生的探索和認(rèn)知可以起到輔助性的作用?；谏鲜龇治?，教師在進(jìn)行教學(xué)時(shí)必須要意識(shí)到，插圖的“輔助性”表明它是幫助學(xué)會(huì)進(jìn)行認(rèn)知的手段，而不是真正的目的。

比如，在引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)表面張力時(shí)，教材將肥皂膜實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象呈現(xiàn)出來：如圖1所示，用燒熱的針尖刺破某半邊肥皂膜，表面張力的作用會(huì)將棉線向另一側(cè)拉。教師不能因?yàn)椴鍒D已經(jīng)非常直觀地將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象呈現(xiàn)出來，就跳過實(shí)驗(yàn)操作，讓學(xué)生結(jié)合書本材料的閱讀來進(jìn)行理解，這顯然誤解了教材插圖設(shè)計(jì)的初衷。因此教師在處理教材時(shí)，要恰當(dāng)使用圖片資源，而不能因過分依賴它而忽略學(xué)生對(duì)探究過程的體驗(yàn)。

“變式”意味著我們?cè)谇榫车膭?chuàng)設(shè)上注重了細(xì)微之處，同時(shí)這也是一種實(shí)踐意識(shí)的滲透，學(xué)生在課堂上始終保持著縝密的思維狀態(tài)，觀察能力和分析能力獲得有效的提升，這都將內(nèi)化為學(xué)生的技能、能力和素養(yǎng)。

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