物理課堂中“變題”的方法與技術(shù)

丁廣健

(江蘇省南通市如皋市搬經(jīng)鎮(zhèn)初級中學(xué) 226500)

為了促進(jìn)學(xué)生對知識的鞏固和理解，教師必須引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合習(xí)題練習(xí)，讓他們在分析過程中推進(jìn)自己的認(rèn)識，同時(shí)這也能讓學(xué)生積累問題解決的經(jīng)驗(yàn)，訓(xùn)練他們思維的靈活性.習(xí)題練習(xí)并不是讓學(xué)生漫無目的地研究和分析大量的習(xí)題，有效的習(xí)題練習(xí)強(qiáng)調(diào)少而精，讓學(xué)生以有限的投入實(shí)現(xiàn)更大幅地提升.這不但要求教師在選擇問題要有更強(qiáng)的目標(biāo)意識，也要求教師在具體教學(xué)過程中靈活地參與變式教學(xué)，通過變題處理來引導(dǎo)學(xué)生掙脫題海的困擾，提升習(xí)題講練的效率.下面，筆者就結(jié)合教學(xué)實(shí)踐探討初中物理課堂上的“變題”的方法與技術(shù).

一、逐層推進(jìn)，凸顯知識之間的關(guān)聯(lián)

物理習(xí)題教學(xué)過程中，教師可以從一個(gè)典型的例題出發(fā)，逐步展開變題操作，可以將原始例題的部分信息保留下來，同時(shí)更改或增刪某些信息，引導(dǎo)學(xué)生逐層展開探索，這樣的教學(xué)有助于學(xué)生整合零碎的認(rèn)識，讓他們真正感悟到知識之間的關(guān)聯(lián)，進(jìn)而幫助學(xué)生形成更具系統(tǒng)化的認(rèn)識，這對學(xué)生思維嚴(yán)密性的發(fā)展大有好處.

例題現(xiàn)有一枚質(zhì)量為79g的鐵球，它的體積為40cm3，請說明這枚鐵球?qū)儆趯?shí)心球還是空心球？

上述問題需要學(xué)生結(jié)合對密度概念的認(rèn)識來進(jìn)行處理，在具體操作中有三種不同形式：其一是計(jì)算出79g實(shí)心鐵球的體積，將數(shù)據(jù)和40cm3比較；其二是計(jì)算出體積為40cm3的實(shí)心鐵球的質(zhì)量，將數(shù)據(jù)與79g進(jìn)行比較；其三是結(jié)合問題中的現(xiàn)有數(shù)據(jù)，計(jì)算對應(yīng)鐵球的密度，將其與鐵密度進(jìn)行比較.學(xué)生結(jié)合這個(gè)問題的處理可以更加深刻地認(rèn)識密度公式及其變形式，這有助于他們認(rèn)識的融會貫通.

變題1 體積為40cm3的水全部結(jié)成冰之后，體積變成多少？

變題2 現(xiàn)有一只塑料瓶，能夠灌進(jìn)去1kg的水，請問能灌進(jìn)去的酒精質(zhì)量為多少？

變題3 一個(gè)氧氣鋼瓶中氧氣密度為9kg/cm3，用掉一半之后的氧氣密度為多少？

上述三個(gè)變題的本質(zhì)是一樣的，都是幫助學(xué)生對密度形成更進(jìn)一步地認(rèn)識，相比于原始例題而言，變題1和變題2都需要學(xué)生在公式理解的基礎(chǔ)上，分析情境中的不變量，變題1是質(zhì)量不變，變題2是體積不變.變題3的要求又略有提升，貌似體積不變，但是氣體質(zhì)量變成了原來的一半，如果學(xué)生的思維不夠靈活，則很可能墜入陷阱，以此問題情境來訓(xùn)練學(xué)生，能夠讓學(xué)生擺脫死套公式的思維框架，這有助于他們思維的發(fā)展.

二、由易而難，促進(jìn)學(xué)生對知識的理解

在變式處理的過程中，教師可以逐步增加一些條件，讓原本理想化的模型變得更加實(shí)際化，當(dāng)然這樣的操作必然會增加問題的難度，為此，我們提出問題變式要由易而難，循序漸進(jìn)地促進(jìn)學(xué)生理解.

例題現(xiàn)有一光滑斜面的高度為5米，長度為20米，如果將一個(gè)重力為100N的物體順著斜面向上拉，求解拉力在這個(gè)過程中所做的功以及拉力的大小.

學(xué)生處理這個(gè)問題時(shí)可以從做功原理以及機(jī)械效率的角度出發(fā)，建立方程WF=Gh，可得拉力所做功為500J，在此基礎(chǔ)上可得拉力的大小為25N.上述模型中的斜面是一個(gè)光滑斜面，這是一種理想化的場景，我們可以對問題適當(dāng)調(diào)整，將更加實(shí)際的元素融入其中.

變題1 將上述斜面中的“光滑”二字刪除，增添“機(jī)械效率等于80%”，求解拉力在該過程做功？

這個(gè)變題更加貼近真實(shí)場景，學(xué)生在處理時(shí)要充分理解機(jī)械效率的概念，并對概念直接應(yīng)用，計(jì)算出總功，即拉力所做的功.

變題2 在變題1的基礎(chǔ)上，增加問題“求解上述過程中物體所受摩擦力的大小”？

這個(gè)變題本來是在探求力，可以從受力分析的角度著手，最后結(jié)合平衡原理完成對問題的分析和處理，但是對初中生而言，這里還牽扯一個(gè)難點(diǎn)，因?yàn)檫@個(gè)題目中重力、拉力和摩擦力的方向不在同一條直線上，具體處理時(shí)需要用到平行四邊形法則，這顯然超過了初中生的知識范圍，但是這個(gè)問題就無法處理了嗎？答案是否定的，這也充分體現(xiàn)出變題的難度所在，指導(dǎo)學(xué)生分析這個(gè)問題時(shí)，我們可以讓學(xué)生對原題和變題1進(jìn)行比較，即前者和后者兩種情境下的機(jī)械效率有何差別，這個(gè)差別是由什么引起的？學(xué)生經(jīng)過分析之后可以明確：正是由于摩擦力的存在，導(dǎo)致后一場景中機(jī)械效率小于1，即要做額外功，這個(gè)額外功就是與摩擦力的存在相對應(yīng)的，學(xué)生處理時(shí)先求出額外功，再結(jié)合額外功的數(shù)值即可求得摩擦力的大小.

三、一題多變，拓寬學(xué)生問題分析的視野

變題設(shè)計(jì)的角度有很多，可以轉(zhuǎn)換題型，即將選擇題改編成計(jì)算題，或者將計(jì)算題改編成實(shí)驗(yàn)探究題.變題也可以是對條件進(jìn)行調(diào)整，實(shí)際操作中，幾個(gè)數(shù)字略微調(diào)整，就可能導(dǎo)致問題發(fā)生變化，我們通過這些變化，可以讓學(xué)生以更加靈活而動態(tài)的視角來分析和研究問題，突破問題研究的片面性.

例題現(xiàn)有兩個(gè)燈泡，其銘牌標(biāo)記為“6V 3W”和“9V 9W”，如果將這兩個(gè)燈泡串聯(lián)在同一個(gè)電路中，兩端所允許加的最大電壓為多少？

這個(gè)問題在處理過程中，需要學(xué)生把握住串聯(lián)電路電流處處相等的關(guān)系，即問題是在提問電壓，但是最后的處理是要抓電流的限制條件.進(jìn)行變題操作時(shí)，我們可以將銘牌數(shù)據(jù)的內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，由此就能構(gòu)建一系列新的問題出來.

變題1 將上述兩個(gè)燈泡的銘牌數(shù)據(jù)調(diào)整為“0.5A 3W”和“1A 3W”，其他條件不變，求電路兩端所加的最大電壓.

變題2 將上述兩個(gè)燈泡的銘牌數(shù)據(jù)調(diào)整為“12 Ω 3W”和“9Ω 3W”，其他條件不變，求電路兩端所加的最大電壓.

在教學(xué)過程中，我們將變題的過程展示出來，可以讓學(xué)生明確問題之間的關(guān)聯(lián)和對比，對學(xué)生而言他們不一定要定量算出每一個(gè)問題的答案，但是卻需要他們在梳理問題時(shí)的思路時(shí)，明確問題的特點(diǎn)，進(jìn)而讓他們以更加開闊的視野來分析和研究問題.

以上我們簡要分析了初中物理中常見的變題方法和技術(shù)，有關(guān)內(nèi)容還需要廣大物理教師在進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行探索和總結(jié).