同课异构课中关键属性与序列的变异图式分析

李晴

[摘 要] 从物理基础知识和基本技能的教学被淡化的现象入手，通过透视物理课堂中教师与学生对话的实质内容，利用变异理论变与不变的图式，分析教师课堂教学中所审辨的关键属性和教学序列以及教师教学内容与课程标准的差异，得出教師课堂教学的侧重点教学次序以及变异图式，从对比中发现不同教师的优劣，并提出改进性建议。

[关键词] 高中物理；变异图式；同课异构课；关键属性

一、问题的提出

《普通高中物理课程标准（实验）》自颁布以来，我国物理课程教学取得一定效果的同时，也存在一些问题，不仅体现在一线教师难以适应新的教学思想与模式，教师对科学探究也存在一定的误解，以至于为了使课堂具有探究性，有的教师不顾课程内容的需要，几乎每堂课安排科学探究活动，忽视了系统的知识内容，于此同时，探究小组还出现了纪律涣散、浪费时间的现象。

面对出现的问题，有必要通过教学的种种形式，透视课堂中到底发生了什么，教师与学生对话的实质内容是什么，探究的热闹和教授的条理背后蕴含着怎样的思维和交流过程。

20世纪90年代中期起，瑞典哥德堡大学教授马飞龙等人深入思考现象图析学已有的研究成果，提出变异是达成审辨的严肃，形成变异理论。认为“要认识某个事物，就要审辨处变异”。卢敏玲在《变异理论和优化课堂教学》一书中提出了变异图式的概念，利用变异图式带动学习功能，指出变一个变异图式能简要地显示出什么特征在变，什么特征不变。变异理论及其研究，近年来在我国得到普及，各种学科知识广泛的适用。

在物理教学中采用变异理论有利于分清、把握物理学科的本质属性，理解物理概念与原理，及物理知识的发展与变化，通过变与不变图式的教学，使学生审辨事物哪些方面变化，哪些方面不变，从而牢固掌握所学知识的本质属性，既体现教师的引导性，又体现学生的主体性。

同课异构，就是针对同一教学内容不同教师进行教学的一种方式。由不同的老师教授同一教学内容，增强了可比性，通过对两节课程的比较与分析，我们能够从中得到教师教授的方式对学生学习有怎样不同的效果。

因此，本文应用变异理论分析同课异构的物理课所审辨的关键属性，发现不同教师的侧重点以及变异图式，教师课堂教学与教学要求的差异，对物理教学起到借鉴的作用。

二、变异理论

（一）变异理论策略——变异图式与四种变异范式

变异理论的基本观点是“为了认识某个事物，就必须注意到这个事物与其他事物之间的不同。要注意这个事物不同于其他事物的属性，这个属性就必须在一个维度上发生变化。而其他的属性保持不变，这个差异即可被识别出来”。

1.变异图式

变异图式是由卢敏玲在《变异理论和优化课堂教学》一书中提出的，教师在授课时，围绕教学内容的关键属性呈现若干例子或情景时，有目的、有序地保持某个关键属性不变，改变其他属性，或者保持其他属性不变，改变某个关键属性的具体值，从而在显现的变与不变的对比中突出了这一关键属性，引起学生对某些特征的关注，从而审辨这些特征，使它们从背景移到前景。

2.四种变异范式

马飞龙与他的同事们在经过研究后，总结出四种变异范式，包括：

①对比是指一个事物、概念或现象在某个维度上不同值或特征的变化。

②分离是指学习者将注意力集中于事物、概念或现象的某个变异维度上。

③类合就是“如果要识别出某一变异维度的关键属性，需要在其他维度变化时保持这变异维度不变”。

④融合是让学生注意事物、概念或现象同时变化的几个方面。

（二）物理教学中的变异与变式

变式教学在物理概念教学策略的教学功能是帮助学生纠正和消除前概念的影响，建立正确的科学概念，通过对概念的变式教学，有助于学生认清概念的内涵与外延。立足于已有研究，本文分析对比同课异构的物理课堂中教师应用的变异理论以及所审辨的变与不变的范式，得出教师教学中的优劣，帮助教师在一个新的角度审视教学的有效性。

三、关键概念的界定与研究方法

（一）关键概念的界定

本文主要利用变异图式来分析同课异构的课堂中教师所审辨的关键属性以及教学序列。

关键属性是指某项学习内容和学习经验中要经历的最核心和最本质的要素。每个关键属性都包含若干特征值，而这些特征值就构成了一个变异维度。如我们描述一个大的红苹果，它的关键特征是大、红色、苹果，同时代表我们审辨到它的关键属性尺码、颜色、水果种类。如果审辨到关键特征，必会同时注意到与其他相关的关键属性。

教学序列是指在教学过程中，教师安排的关键内容的顺序。依据教学大纲和教材参考，每节教学内容都有一定的安排顺序，教学内容的关键要素有先有后，不同的教师依据自己教学的实际情况会进行微调整，由此有了不同的教学序列。

变异图式是指教师围绕教学内容的关键属性呈现若干例子或情景时，有目的、有序地保持某个关键属性不变，改变其他属性，或者保持其他属性不变，改变某个关键属性的具体值，从而让学生关注变与不变的对比中凸显出的关键属性，吸引学生注意力。

（二）研究方法

本研究主要采用个案研究，在个案分析中具体采用课堂观察、录像分析等方法获取质性数据。

1.个案选取

采用非概率抽样的方案，选取了四对大赛课的优秀教学案例，通过用变异理论对同课异构的物理课进行分析，得到教师在课堂中教学内容的变与不变，教师于教师之间，教师于教学要求之间进行对比，得出不同教师运用的变异图式，分析教师教学中所审辨的关键属性是否得当，从而提出优化改进的方法。四对课例的来源如表1。

2.课堂观察与录像分析

记录教师在教学中使用变与不变的图式以及教学内容安排的次序，观察学生的反应，记录分析教师与学生的对话。

观看教师教学录像，对其进行教学实录，依据实录对教师教学中审辨的关键属性进行分析，对不同教师进行分析对比，得出建议。

3.同课异构分析

选取四对高中物理同课异构课，每个教学内容即每对课两节课例，同一内容由不同教师讲授，能更明显地进行对比，发现教师课堂的安排异同，从而找出其优点与不足，进行教学反思。

4.内容分析——变异理论分析框架

应用变异图式对教学内容的关键要素进行分析，其分析框架如表2所示。

四、“加速度”课例分析比较

加速度是高中一年级上学期物理必修1第一章第五节的内容（人教版），属于知识教学中的概念教学，在初中和高中初始阶段涉及了速度的概念，即物体运动的快慢，加速度对于学生来说是一个新的名词，高中则对加速度进行全面的理解与应用。通过对课例的分析比较，得出如下结论。

（一）关键属性的侧重

根据教学内容，教师从中所侧重的教学内容有所不同，在遵循课程标准、教参的基础上，每个班级学生学习状况不同，教师在根据教学经验与实际情况的基础上，进行授课，根据两个课堂教师所审辨的关键属性，我们进行了分析对比，发现两节课有异同，如下表所示：

相比于教学要求的内容，课例中审辨的关键属性大部分都包含于其中，但也有例外情况。课例1与课例2都有一些漏洞。如课例1中，老师是在最后提问学生环节，提到物体什么时候加速什么时候减速时，当加速度与速度方向相同时是加速，相反时是减速，所以探讨的不够深入；在速度—时间图像方面，老师只在上课开始时通过视频让学生上台画飞机摩托的运动图像，其他环节没有提及，所以就没有提及图像的含义，包括坐标轴所围面积代表什么以及直线与曲线的区别，如何计算加速度等。课例2中，老师没有讲解到正方向选取这一点，忽略了加速度方向与速度方向之间的关系，同向时加速，反向时减速，只是说了加速度方向时速度变化量的方向；没有向学生介绍瞬时加速度与平均加速度，忽略了极值法的运用，整节课没有提及速度—时间图像，所以与之对应的加速度在其中的体现也没有，少了一种判定加速度的方法。

（二）关键属性序列

在进行课堂讲解过程中，老师们关键属性的序列有所不同，课例1中先利用速度—时间图像引出速度变化量与速度变化率，而课例2则是利用视频观看，利用视觉上的感受来比较物体变化快慢，而且整堂课都没有涉及到图像法观察加速度。课例1最后举出了一些加速度的应用，而课例2则只在教学过程中举了很多生活中速度变化快慢的例子，最后通过总结加速度各方面的性质结尾。

五、评价与建议

（1）课例1

优点：

课堂引入新颖，从视觉上以及生活经验给予学生概念的冲突，通过飞机和摩托车的例子冲破了固有思维，而且在对比中清晰地展示了速度变化量大，速度变化率不一定大，这些变与不变的特征清晰地呈现出来，把这两个关键点区分开来，突出了速度变化快慢的关键属性。

采用更丰富的例证（不同情景）和对比策略，更好地让学生理解速度变化快慢（速度变化率）。老师运用类和与对比的变异策略列举了一系列生活实例，包括车的启动、加速，运动会赛跑，子弹射击以及火箭升空，从不同角度阐述了如何比较和判断速度变化快慢，详细充实。

通过对比两个鲜明的实际运算，清晰地判定了加速度的方向与相关属性。计算说明了加速度是矢量，方向与速度变化方向一致，正方向的选定决定加速度的正负。充分细致地呈现了变异维度，对于学生理解加速度方向与速度方向以及正方向的关系这一难点有很大帮助。

课堂最后提出的几个问题相当有价值。包括对速度大小、方向和加速度的关系的解释，对加速度方向、加速度正负、加速度的区分，从而测定学生对加速度的理解是否到位。

不足与建议：

除了课堂引入时学生画速度—时间的图像，整节课未对速度—时间图像进行详细的讲解，对于其纵坐标、斜率所代表的物理意义，学生未进行系统的学习，所以建议老师在后面对图像的各个物理量进行详细的解释。

本节课一些内容的审辨信息量太大。几乎同时呈现多个变与不变，多个关键属性，这让学生容易抓不住某个属性或忽略掉某个属性。

本节课授课对象以及互动有局限性。授课对象相对来说是程度较好的学生，需要学生整理笔记理清思路，与学生之间的互动较少，如果能够多一些学生列举的实例，让学生主动进行审辨与判断，效果会更好。

（2）课例2

优点：

本节课对于审辨加速度这一属性较為系统严谨细致，逐步有序变异。第一组情境中，保持[?v]不变，[?t]改变，[?v?t]随之改变；第二组情境中，保持[?t]不变，[?v]改变，[?v?t]随之改变。

将速度变化快慢与物体运动快慢相类比，得出基本的三种判断方法。可以通过相同[?t]比较位移s，s大运动快；或者额相同s比较所用的[?t]，[?t]短，运动快；或者不同位移不同时间，比较位移与时间的比值，比值大，运动快。之后用实际的题目与物体来让学生判断计算，将速度变化快慢与速度变化量、速度区分得清楚明白，通过应用理论解决实际问题，既巩固了知识，又增强了理解，将一种属性从理论和实际进行双重的审辨，更符合学生思维逻辑，教学效果更好。

不足与建议：

教师所审辨的关键特征有些不同于教学内容的要求。教学中有两项赛车与汽车性能参数的审辨与本节课关键要素不同，对本节课重点理解的还不够深入，使得课程安排不够有针对性。

缺少关键要素的审辨。对于瞬时加速度与平均加速度、速度—时间图像这些内容包含的多种属性，本节课都没有审辨，缺少了将速度与加速度类比的教学与极值运算的方法，缺失了图像法这种简单直观的理解加速度的方法，使得内容上不完整，学生学到的知识不完善。

过简略地审辨加速度方向这一属性。课堂中只说明了加速度是矢量，与速度变化快慢的方向一致，没有提及正方向的选取，加速度取正值和负值的条件，加速度与速度方向相反是减速运动这些内容，所以建议老师将课堂内容丰富充实起来，完整地进行教学。

[参 考 文 献]

[1]张民生.中学物理教育学[M].上海教育出版社，1999.

[2]鲍建生，黄荣金等.变式教学研究（续）[J].数学教学，2003（2）.

[3]刑红军，陈清梅.从习题到原始问题：科学教育方式的重要变革[J].课程·教材·教法，2006（1）.

[4]王家春，例谈应用物理变式教学转变初中学生错误前概念[J].物理教师，2012（7）.

（责任编辑：张华伟）