高中物理课堂中变式教学的实践研究
吴佳新
摘 要：本文以高中物理变式教学的特点和现状为出发点，提出四种变式模式及其实施策略，并对实施过程做相应的反思。
关键词：变式教学；实践研究；教学案例；高中物理
1 物理变式教学的特点及现状
物理变式教学指抓住物理概念、规律的本质特征不变，变换条件、结论、图形等非本质特征，把物理知识经过多角度、多层次的呈现，展示知识的生成过程，使新旧知识建立联系，并内化到原有的知识体系中去。从互动理论来说，这种教学方式能实现学生真正动起来，更好地促进师生课堂互动，增强学生自主参与意识，通过在实践中不断思考、探索，更全面地从本质看待问题。
从教学现状来看，变式教学虽然一直为一线教师所广泛使用，但也存在不可忽视的一些问题，典型体现在对不同课型和内容未给予区分，让学生感觉教学就是一种套路，忽略了学生作为教学主体的思维培养，久而久之，就形成了常见的学生上课听得懂，拿起练习就懵的现象，反映出学生思考问题的主动性差，解决问题的能力依然薄弱，教师们的辛苦忙碌付之东流。
2 变式教学的课堂实践
笔者认为，要让变式教学成为一种行之有效的教学手段，应该要评估变式的必要性和可操作性，并从学生认知水平及课堂目标角度来精心设计，突出变式的目的，明确变式实施的教学策略，下面结合教学实践，谈谈变式教学在四种不同课型中的教学策略。
2.1 物理概念变式教学
物理概念是对物理现象和过程中本质属性的高度抽象，是学好物理的最基础环节，只有透彻理解才能灵活地应用，在变式教学中可以一道“母题”为基础，从学生认知水平出发，设计具有梯度性的问题，通过对概念的横向拓展、纵向引申，让学生在变化中掌握概念的内涵，排除非本质的干扰，并建立新概念与原有知识的联系。
案例：鲁科版必修2《功率》教学片段
①在引入平均功率和瞬时功率的概念之后，学生对概念的认知还是比较模糊的，需要通过变式训练达到区分二者的概念、明确二者物理意义的效果，并能完成初步的运算，逐步形成概念。
例题：质量为10kg的物体，自由下落3s落地，不计空气阻力，取g=10m/s2，则物体落地时重力的瞬时功率P1、全过程重力的平均功率P2为多少？
变式1：物体下落第二秒末、第二秒内的功率？
变式2：若物体以4m/s的初速度水平抛出，则P1、P2又为多少？
目的：变式1可以训练匀变速条件下的两种功率计算，特别是平均功率，可以灵活使用匀变速规律先算出平均速度，再算平均功率；变式2主要是考查曲线条件下瞬时功率计算的方法，特别是结合运动合成与分解。
②深化功率的概念，结合动力学进行综合考查
变式3：若用恒定功率400W的小电机从静止开始起吊该物体，求物体速度为2m/s时的加速度大小？
变式4：若把变式3换成以恒定加速度启动，又如何？
目的：变式难度递进，拓宽了概念的变形应用，深化了功率与动力学之间的联系。
2.2 物理规律变式教学
物理规律是物理教学的核心内容，表现了在特定过程或状态中的客体所遵循的规律，反映了不同客体、现象、过程的必然联系，具有高度的概括性和抽象性。规律变式可以是针对同一物理问题使用不同规律解题，也可以是应用同一物理规律解决满足规律条件下的不同物理过程，有助于培养学生一题多解、一题多变的发散性思维，理清各解法中不同规律的联系，以及规律和概念间的相互关系 [1 ]。
案例：鲁科版必修2《机械能守恒定律的应用》
机械能具有相对性和系统性，守恒条件的判断及守恒的数学表达式是教学上的重难点。
例题：如图1，A、B物体的质量之比为2：1，不计一切阻力，求A到达地面时的速度？
目的：可以用动力学、动能定理、守恒式、转化式四种解题方法，几种解法体现了不同规律间的内在联系，达到触类旁通的效果。
变式1：可以把例题中的守恒系统换成匀质铁链。
变式2：如图2，可以在A左侧固定一轻弹簧，已知B下降H高度时的速度为v，则当B质量变成原来2倍，下降H高度时的速度是多少？
变式3：如图3，质量为2m、m两物体通过细线连接，并把m穿过光滑竖直杆，求m下滑距离d时的速度（已知竖直杆与滑轮间距离为d）。
目的：通过变式，可以体会守恒对象的多样性，还能结合运动分解的知识点，体现守恒式表达的局限性，转化思维的灵活性。另外，变式还体现了守恒定律只关注系统初、末态，忽略系统内客体运动过程的优越性。
2.3 章节整合变式教学
物理的章节复习如果仅是对一个个知识点逐一复习，看起来很精细，实则会让课堂缺乏新意，学生会觉得是旧知识的重复，进而缺乏足够兴趣，而且复习课由不得如此浪费课时，往往到最后会演变成虎头蛇尾。章节整合变式就是扣紧核心内容，从一个精选的基础题入手，引导学生不断运用所学过的知识和规律，通过知识的拓展，培养思维的广度，逐渐把知识编织成知识组块，提高复习的效率的同时也培养了学生的创新思维品质。
案例：鲁科版选修3-1《电场概念章节复习》
本章特点是概念多且比较零散、模糊，所以在复习过程中应侧重概念的理解和应用，选用“三线问题”为基础题，可以较好地把知识串联起来，形成脉络清晰的认知结构 [2 ]。
如图4所示， 实线为电场线，虚线为一电子在某点电荷形成的电场中运动的轨迹，若电子只受电场力作用，则（ ）
A.场源点电荷带负电
B.电子在M点的加速度最大
C.电子在M点的速度最大
D.电子在M点的电势能最大
变式：若实线为等势线，电子从M到N速度逐渐减少，则（ ）
A.场源为点电荷
B.M点的电势最大
C.M点的场强最大
D.若电子在M点动能为20eV，在N点动能为5eV，则MN的电势差为15V
目的：以三线问题为变式的突破口，结合相关规律、定理、定律整合电场的知识网络，并给学生总结每个概念的各种解题思路，比如电势可以用电场线方向、电场力做功、电势能高低等进行判断。
2.4 微主题变式教学
微主题变式常见于高三二轮专题复习，通过多种情境下的变式发散训练，在收敛中找出原型客体的某种本质特性，建立物理模型，形成相关结论，使之成为解决相应专题问题的统一方法。这种变式教学可以实现对同类问题的触类旁通，提高学生透过表象看本质的能力，还可以培养学生集束思维和建模能力。
案例：《板块模型》
板块模型涉及动力学、功、能量、动量等知识点，有利于培养建立复杂物理模型的能力，强化对临界条件和隐含条件的判断能力，提升对动态模型的想象能力。
例题：如图5所示，物块m（视为质点）、木板M质量均为1kg，m、M间的动摩擦因数为0.4，M与地面间的动摩擦因数为0.1。现给m一个水平向右的初速度v0=6m/s ，求：为了使物块不从木板上滑出，木板长度L至少要多长？（取g=10m/s2）
变式1：若给m一个水平向右的初速度v0，同时给M一个水平向左的初速度v0
变式2：若把物块的初速度条件换成一个恒力，要使两者相对滑动，施加在物块上的水平向右恒力至少多大？
变式3：在变式2基础上，若已知木板长度，如何计算二者脱离所需时间？
变式4：若在木板上施加一个水平向左的恒力，情况又如何？
变式5：还可以把力F变换成用电动机带动，用恒定加速度或恒定功率拉动。
微主题变式还要对模型特点进行总结，对模型分析的关键点和解题的相关规律做强调，根据课堂教学的需要，还可以把模型进行衍变，比如板块模型还可以衍变为传送带模型。
3 变式教学的实践反思
教师的“导”是变式课堂中很重要的一环，课前的精心设置，课内的有效组织，才能激发学生学习的热情，形成高效的课堂互动。在变式教学中及时指引学生在反思中巩固提高，实现方法、技能的归一。另外，并不是所有的课都适合使用变式，也不是一整节课都要把变式进行到底，归根结底教学都要服务于教学的目标。
变式的设计要符合学生认知水平，紧扣课堂目标，太简单的变式，学生的思维得不到提高，太复杂又会打击学生课堂学习的主动性。要准备不同层次的题目，在课堂上呈现变式的方向给学生，指引学生感知、体验知识的生成过程。
参考文献：
[1]刁春美.变式在高中物理教学中的应用研究[D].济南：山东师范大学，2006.
[2]王春玲，王振，刘立毅.“静电场”复习课教学设计[J].物理教学探讨，2011（3）.
摘 要：本文以高中物理变式教学的特点和现状为出发点，提出四种变式模式及其实施策略，并对实施过程做相应的反思。
关键词：变式教学；实践研究；教学案例；高中物理
1 物理变式教学的特点及现状
物理变式教学指抓住物理概念、规律的本质特征不变，变换条件、结论、图形等非本质特征，把物理知识经过多角度、多层次的呈现，展示知识的生成过程，使新旧知识建立联系，并内化到原有的知识体系中去。从互动理论来说，这种教学方式能实现学生真正动起来，更好地促进师生课堂互动，增强学生自主参与意识，通过在实践中不断思考、探索，更全面地从本质看待问题。
从教学现状来看，变式教学虽然一直为一线教师所广泛使用，但也存在不可忽视的一些问题，典型体现在对不同课型和内容未给予区分，让学生感觉教学就是一种套路，忽略了学生作为教学主体的思维培养，久而久之，就形成了常见的学生上课听得懂，拿起练习就懵的现象，反映出学生思考问题的主动性差，解决问题的能力依然薄弱，教师们的辛苦忙碌付之东流。
2 变式教学的课堂实践
笔者认为，要让变式教学成为一种行之有效的教学手段，应该要评估变式的必要性和可操作性，并从学生认知水平及课堂目标角度来精心设计，突出变式的目的，明确变式实施的教学策略，下面结合教学实践，谈谈变式教学在四种不同课型中的教学策略。
2.1 物理概念变式教学
物理概念是对物理现象和过程中本质属性的高度抽象，是学好物理的最基础环节，只有透彻理解才能灵活地应用，在变式教学中可以一道“母题”为基础，从学生认知水平出发，设计具有梯度性的问题，通过对概念的横向拓展、纵向引申，让学生在变化中掌握概念的内涵，排除非本质的干扰，并建立新概念与原有知识的联系。
案例：鲁科版必修2《功率》教学片段
①在引入平均功率和瞬时功率的概念之后，学生对概念的认知还是比较模糊的，需要通过变式训练达到区分二者的概念、明确二者物理意义的效果，并能完成初步的运算，逐步形成概念。
例题：质量为10kg的物体，自由下落3s落地，不计空气阻力，取g=10m/s2，则物体落地时重力的瞬时功率P1、全过程重力的平均功率P2为多少？
变式1：物体下落第二秒末、第二秒内的功率？
变式2：若物体以4m/s的初速度水平抛出，则P1、P2又为多少？
目的：变式1可以训练匀变速条件下的两种功率计算，特别是平均功率，可以灵活使用匀变速规律先算出平均速度，再算平均功率；变式2主要是考查曲线条件下瞬时功率计算的方法，特别是结合运动合成与分解。
②深化功率的概念，结合动力学进行综合考查
变式3：若用恒定功率400W的小电机从静止开始起吊该物体，求物体速度为2m/s时的加速度大小？
变式4：若把变式3换成以恒定加速度启动，又如何？
目的：变式难度递进，拓宽了概念的变形应用，深化了功率与动力学之间的联系。
2.2 物理规律变式教学
物理规律是物理教学的核心内容，表现了在特定过程或状态中的客体所遵循的规律，反映了不同客体、现象、过程的必然联系，具有高度的概括性和抽象性。规律变式可以是针对同一物理问题使用不同规律解题，也可以是应用同一物理规律解决满足规律条件下的不同物理过程，有助于培养学生一题多解、一题多变的发散性思维，理清各解法中不同规律的联系，以及规律和概念间的相互关系 [1 ]。
案例：鲁科版必修2《机械能守恒定律的应用》
机械能具有相对性和系统性，守恒条件的判断及守恒的数学表达式是教学上的重难点。
例题：如图1，A、B物体的质量之比为2：1，不计一切阻力，求A到达地面时的速度？
目的：可以用动力学、动能定理、守恒式、转化式四种解题方法，几种解法体现了不同规律间的内在联系，达到触类旁通的效果。
变式1：可以把例题中的守恒系统换成匀质铁链。
变式2：如图2，可以在A左侧固定一轻弹簧，已知B下降H高度时的速度为v，则当B质量变成原来2倍，下降H高度时的速度是多少？
变式3：如图3，质量为2m、m两物体通过细线连接，并把m穿过光滑竖直杆，求m下滑距离d时的速度（已知竖直杆与滑轮间距离为d）。
目的：通过变式，可以体会守恒对象的多样性，还能结合运动分解的知识点，体现守恒式表达的局限性，转化思维的灵活性。另外，变式还体现了守恒定律只关注系统初、末态，忽略系统内客体运动过程的优越性。
2.3 章节整合变式教学
物理的章节复习如果仅是对一个个知识点逐一复习，看起来很精细，实则会让课堂缺乏新意，学生会觉得是旧知识的重复，进而缺乏足够兴趣，而且复习课由不得如此浪费课时，往往到最后会演变成虎头蛇尾。章节整合变式就是扣紧核心内容，从一个精选的基础题入手，引导学生不断运用所学过的知识和规律，通过知识的拓展，培养思维的广度，逐渐把知识编织成知识组块，提高复习的效率的同时也培养了学生的创新思维品质。
案例：鲁科版选修3-1《电场概念章节复习》
本章特点是概念多且比较零散、模糊，所以在复习过程中应侧重概念的理解和应用，选用“三线问题”为基础题，可以较好地把知识串联起来，形成脉络清晰的认知结构 [2 ]。
如图4所示， 实线为电场线，虚线为一电子在某点电荷形成的电场中运动的轨迹，若电子只受电场力作用，则（ ）
A.场源点电荷带负电
B.电子在M点的加速度最大
C.电子在M点的速度最大
D.电子在M点的电势能最大
变式：若实线为等势线，电子从M到N速度逐渐减少，则（ ）
A.场源为点电荷
B.M点的电势最大
C.M点的场强最大
D.若电子在M点动能为20eV，在N点动能为5eV，则MN的电势差为15V
目的：以三线问题为变式的突破口，结合相关规律、定理、定律整合电场的知识网络，并给学生总结每个概念的各种解题思路，比如电势可以用电场线方向、电场力做功、电势能高低等进行判断。
2.4 微主题变式教学
微主题变式常见于高三二轮专题复习，通过多种情境下的变式发散训练，在收敛中找出原型客体的某种本质特性，建立物理模型，形成相关结论，使之成为解决相应专题问题的统一方法。这种变式教学可以实现对同类问题的触类旁通，提高学生透过表象看本质的能力，还可以培养学生集束思维和建模能力。
案例：《板块模型》
板块模型涉及动力学、功、能量、动量等知识点，有利于培养建立复杂物理模型的能力，强化对临界条件和隐含条件的判断能力，提升对动态模型的想象能力。
例题：如图5所示，物块m（视为质点）、木板M质量均为1kg，m、M间的动摩擦因数为0.4，M与地面间的动摩擦因数为0.1。现给m一个水平向右的初速度v0=6m/s ，求：为了使物块不从木板上滑出，木板长度L至少要多长？（取g=10m/s2）
变式1：若给m一个水平向右的初速度v0，同时给M一个水平向左的初速度v0
变式2：若把物块的初速度条件换成一个恒力，要使两者相对滑动，施加在物块上的水平向右恒力至少多大？
变式3：在变式2基础上，若已知木板长度，如何计算二者脱离所需时间？
变式4：若在木板上施加一个水平向左的恒力，情况又如何？
变式5：还可以把力F变换成用电动机带动，用恒定加速度或恒定功率拉动。
微主题变式还要对模型特点进行总结，对模型分析的关键点和解题的相关规律做强调，根据课堂教学的需要，还可以把模型进行衍变，比如板块模型还可以衍变为传送带模型。
3 变式教学的实践反思
教师的“导”是变式课堂中很重要的一环，课前的精心设置，课内的有效组织，才能激发学生学习的热情，形成高效的课堂互动。在变式教学中及时指引学生在反思中巩固提高，实现方法、技能的归一。另外，并不是所有的课都适合使用变式，也不是一整节课都要把变式进行到底，归根结底教学都要服务于教学的目标。
变式的设计要符合学生认知水平，紧扣课堂目标，太简单的变式，学生的思维得不到提高，太复杂又会打击学生课堂学习的主动性。要准备不同层次的题目，在课堂上呈现变式的方向给学生，指引学生感知、体验知识的生成过程。
参考文献：
[1]刁春美.变式在高中物理教学中的应用研究[D].济南：山东师范大学，2006.
[2]王春玲，王振，刘立毅.“静电场”复习课教学设计[J].物理教学探讨，2011（3）.
