摘?要：變易理論是瑞典馬飛龍教授提出的以學(xué)習(xí)內(nèi)容及其關(guān)鍵特征為中心的學(xué)習(xí)理論，有對照、類合、區(qū)分、融合四種變易圖式.變易理論提出沒有變易就沒有學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)是對事物的某種屬性進(jìn)行審辨，要審辨就要經(jīng)歷變易.對照圖式在物理教學(xué)中有著較為廣泛的應(yīng)用，在教學(xué)中利用對照圖式，可以較好地簡化教學(xué)過程，提高課堂效率.

關(guān)鍵詞：變易理論;對照圖示;物理教學(xué)

文章編號：1008-4134（2020）02-0002?中圖分類號：G633.7?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

作者簡介：宋平國（1975-），男，江蘇徐州人，本科，江蘇省特級教師，研究方向：中學(xué)物理實驗教學(xué).

變易理論是瑞典馬飛龍（ Marton）教授及其研究團(tuán)隊在基于“現(xiàn)象圖式學(xué)”研究基礎(chǔ)上創(chuàng)立的，以學(xué)習(xí)內(nèi)容及其關(guān)鍵特征為中心的學(xué)習(xí)理論[1].變易理論有四種變易圖式： 對照、類合、區(qū)分以及融合.對照是常用的一種變易圖式，是為了獲得對某件事物的經(jīng)驗，必須使用其他事物和它形成對比.對照有助于識別特征，它強(qiáng)調(diào)我們在呈現(xiàn)一組“關(guān)鍵特征”的同時，要呈現(xiàn)與之相反的例子或情境，為識別某個特征，必須對比其他不同的特征，通過對照，可以直觀地意識到事物之間的不同.比如學(xué)生在對照相對運(yùn)動和相對靜止之后才能更好地理解運(yùn)動的相對性.

變易理論的對照圖式在物理教學(xué)中有著較為廣泛的應(yīng)用，在教學(xué)中利用對照圖式，可以較好地簡化教學(xué)過程、突破難點(diǎn)，使學(xué)生便于接受理解、更好地掌握教學(xué)內(nèi)容，提高課堂效率.

1?利用變易理論的對照圖式，有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

布魯納的發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)理論認(rèn)為：認(rèn)識是一個過程，而不是一種產(chǎn)品.因而學(xué)習(xí)不僅是讓學(xué)生掌握這些知識，更主要的在于要讓學(xué)生去親身體驗這些知識和原理的過程.變易理論同時也指出，經(jīng)歷和體驗變易是學(xué)習(xí)不可或缺的.

“百聞不如一見，百見不如親身體驗”，在物理教學(xué)中，教師可以創(chuàng)設(shè)情景，把課堂教學(xué)與一些生活實例有機(jī)結(jié)合，讓學(xué)生去體驗、感受，抓住知識點(diǎn)的關(guān)鍵特征，進(jìn)而引發(fā)學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)識需要和學(xué)習(xí)的心理傾向，通過對照，更好地加深對知識的理解，調(diào)動他們學(xué)習(xí)的積極性和主動性，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣和熱情.

物理課程的基本理念提出“從生活走向物理，從物理走向社會”[2].初中物理知識與日常生活密切相關(guān).例如我們在進(jìn)行“安全用電”知識教學(xué)時，把用電器安全用電的正確接線方法和危險的錯誤接線方法圖片對照（如圖1所示），讓學(xué)生通過比較審辨出接地線是安全的，不接地線是有危險的，安全用電的關(guān)鍵是是否接地線（變）;把單線觸電和雙向觸電的兩種常見的觸電方式圖片對照，單線觸電和雙向觸電（變）是發(fā)生觸電的兩種方式，結(jié)果是相同的——都會發(fā)生觸電（不變）.關(guān)鍵在于通過了解觸電的兩種方式學(xué)會如何正確用電，避免觸電事故的發(fā)生.

在影響壓力作用效果的探究教學(xué)中，我們引導(dǎo)學(xué)生用兩只手的食指分別壓住一只鉛筆削尖的尖端和尾端，比較兩個手指的凹陷深度;用手掌和另一個手的食指頂住氣球，比較氣球兩端的凹陷程度（如圖2所示）;通過生活中常見的趣味性實驗所產(chǎn)生的作用效果的比照，給學(xué)生較為直觀的感受，能夠較好激發(fā)學(xué)生的興趣，點(diǎn)燃學(xué)生探究的欲望和激情，使課堂教學(xué)事半功倍.

在壓強(qiáng)的教學(xué)中，壓強(qiáng)的概念比較抽象，可以利用變易理論的對照圖式，幫助學(xué)生理解.新課引入時，教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行一組實驗：先讓學(xué)生用手掌用力擠壓氣球，氣球沒有被擠爆，然后用一根針輕刺氣球，氣球很輕易地被刺爆，現(xiàn)象明顯.在實驗中受作用的物體——?dú)馇蚨际窍嗤模ú蛔儯饔玫姆绞讲煌?，產(chǎn)生的結(jié)果/現(xiàn)象也不同（變），通過實驗比照，有效地激發(fā)學(xué)生好奇心，引發(fā)學(xué)生思考.

在學(xué)生有了一定的壓強(qiáng)知識的理論基礎(chǔ)后，可以用壓強(qiáng)知識解釋生活中的一些現(xiàn)象，由于學(xué)生對壓強(qiáng)理解的局限性，教師可以讓學(xué)生參與活動，寓教于樂，引導(dǎo)學(xué)生做一個小游戲——讓學(xué)生模擬生活中熟悉的“氣功師睡釘板”的雜技：教師給各實驗小組提供木板上釘有很多釘子的釘床（如圖3所示），引導(dǎo)學(xué)生把手掌用力放在釘床上和單獨(dú)用一個手指按壓其中的一根釘子上來親身體驗.學(xué)生通過體驗對照，印象深刻，自然也就很容易理解一根釘?shù)氖芰γ娣e小而產(chǎn)生較大的壓強(qiáng)，而釘板有很多釘子，受力面積大而產(chǎn)生較小的壓強(qiáng).在此過程，被作用的物體——釘床在實驗中都是不變的，實驗時作用的方式不同——手掌壓釘床、手指壓一根釘，產(chǎn)生不同的結(jié)果——疼與不疼的不同感受（變），通過以上的實驗比照，在“變”與“不變”中從而進(jìn)一步審辨到其中的主要原因，即壓力產(chǎn)生的效果——壓強(qiáng)，從而加深了對壓強(qiáng)的理解.通過體驗對照，既可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，又可以培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)知識解決生活問題的能力.

2?利用變易理論對照圖式，有利于優(yōu)化教學(xué)過程

變易理論提出沒有變易就沒有學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)是對事物的某種屬性進(jìn)行審辨，當(dāng)該屬性與其他屬性在變與不變中形成對照，這種屬性才可能獲得審辨和理解，這個“不變”就是要識別的關(guān)鍵屬性[1].

在物理教學(xué)中，有些知識學(xué)生不易理解，教師在教學(xué)中可以運(yùn)用變易理論的對照圖式，抓住事物的本質(zhì)特征，來幫助學(xué)生審辨出該知識點(diǎn)的關(guān)鍵屬性，優(yōu)化教學(xué)過程.

例如在探究“浮力的大小跟哪些因素有關(guān)”的學(xué)習(xí)中，在研究浮力跟物體的體積是否有關(guān)時，要抓住物體體積“不變”而使物體浸入液體中那部分體積“變”，從而引起浮力的“變”;在引導(dǎo)學(xué)生思考浮力的大小是否跟液體的密度有關(guān)系時，找到物體的體積“不變”而液體密度“變”來進(jìn)行實驗演示：把雞蛋輕輕放入裝有適量水的燒杯里，雞蛋會沉在杯子底部;再慢慢往杯中放入一定量的食鹽調(diào)制成濃度較高的鹽水改變液體的密度，可以看到隨著鹽水濃度的增加，雞蛋慢慢浮上來，最后漂浮在水面上.學(xué)生通過實驗探究中的“變”與“不變”的比照，就很容易得出正確的結(jié)論，理解物理規(guī)律.比如在解決“一艘輪船從江里駛到海里時，是上浮還是下沉一些？”，通過分析可知：無論在江里還是在海里，輪船都是漂浮在水面上，可以抓住其關(guān)鍵特征——輪船兩次受到的浮力是相同的，即“不變”因素;但是輪船從江里駛到海里時，由于水的密度改“變”——海水密度變大，引起排開液體體積的“變化”——排開海水體積變小，從而得出輪船會上浮一些.

在進(jìn)行密度教學(xué)時，通過比較兩組不同物質(zhì)——鐵和銅的質(zhì)量和體積的測量，分別計算出他們質(zhì)量和體積之比，兩兩進(jìn)行比較，不難得出同種物質(zhì)構(gòu)成的不同物體的質(zhì)量、體積都是不同的，是“變”量;結(jié)果計算得出的同種物質(zhì)構(gòu)成的不同物體質(zhì)量和體積的比值是相同的，即是“不變”的;而不同物質(zhì)構(gòu)成的物體質(zhì)量和體積之比是不同的，是“變”的.后者的“變”與“不變”就是要審辨識別的關(guān)鍵特征.在物質(zhì)的比熱容教學(xué)中，為了得出物質(zhì)比熱容的概念，用同樣的實驗裝置進(jìn)行實驗，對他們加熱相同的時間，但是在相同時間內(nèi)二者溫度的變化是不同的;讓兩者升高到相同溫度時，加熱的時間是不同的，這是“變”的部分.從“變”與“不變”中可以審辨出他們的關(guān)鍵特性——比熱容是物質(zhì)本身的一種特性.

在學(xué)習(xí)彈性勢能時，可以引導(dǎo)學(xué)生體驗向下壓縮彈簧和向上拉伸彈簧，在這個實驗中，壓縮和拉伸彈簧的過程是相反的，是“變”的，但是兩個過程都產(chǎn)生彈性勢能，是“不變”的，從中審辨出其關(guān)鍵特征——無論彈簧被壓縮還是拉伸，彈簧都發(fā)生了彈性形變，都產(chǎn)生了彈性勢能，彈性勢能與彈性形變有關(guān).

變易理論認(rèn)為，“學(xué)習(xí)是對起初交織在一起的整體及部分的理解不斷清晰化和整體化的過程”[3].教師要引導(dǎo)學(xué)生聚焦事物的關(guān)鍵特征，讓學(xué)生多接觸生活實例，多進(jìn)行實驗操作多體驗，他們就越能排除具體特征，而把普遍原理作為基本屬性或唯一的共性審辨出來，通過對照將兩者的普遍原理與其具體特征區(qū)分開.因此，教師有效利用對照變易圖式，善于聚焦其關(guān)鍵特征，有利于優(yōu)化教學(xué)過程.

3?利用變易理論對照圖式，有利于走出誤區(qū)，提高學(xué)生認(rèn)知能力

變易理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)就要經(jīng)歷審辨，要審辨就要經(jīng)歷變易.變易理論主張“透過聚焦于關(guān)鍵特征的變易圖式，讓學(xué)生體驗事物之間的差異[3]”，關(guān)注和審辨該關(guān)鍵特征，即學(xué)習(xí)的關(guān)鍵就是找出事物最顯著的差別.

初中學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識時間較短，由于現(xiàn)有的知識水平的局限性、思維定式等多方面因素的影響，因此在學(xué)習(xí)過程中，很容易形成一些錯誤的前概念或?qū)ξ锢硪?guī)律的片面認(rèn)識，教師在課堂教學(xué)中恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用變易理論的對照圖式，就能夠幫助學(xué)生更深刻地理解各種物理現(xiàn)象和物理規(guī)律，幫助學(xué)生走出認(rèn)識上的誤區(qū)，提高他們的認(rèn)知能力，形成質(zhì)的飛躍.

在鏡面反射與漫反射教學(xué)中，通過聚焦其“不變”的因素——光的反射定律來作圖比較的方式，分別作出鏡面反射與漫反射的光路圖（如圖4所示），用一束平行光束分別照射在表面光滑的平面和表面粗糙的平面時（變），在光滑平面發(fā)生鏡面反射的光線經(jīng)反射后依然是平行光線，而在粗糙表面發(fā)生漫反射的反射光線不再是平行光線（變）.通過鏡面反射與漫反射的對照，不僅讓學(xué)生能夠直觀地了解鏡面反射與漫反射的區(qū)別與聯(lián)系，從作光路圖的“變”與“不變”中，找出其中的關(guān)鍵屬性，即無論鏡面反射還是漫反射，兩者都遵循光的反射定律.當(dāng)然也可以由此通過反射面是光滑平面還是凹凸不平的面、通過平行光線經(jīng)反射后反射光線是否還是平行光線等關(guān)鍵特征所呈現(xiàn)出的變化或改變的變易而對鏡面反射與漫反射加以識辨.

為了加深學(xué)生的理解，教師還可以通過兩個?？疾榈牡湫屠樱阂皇窃谄岷诘姆块g里，白色的墻上掛著一面平面鏡，用手電筒正對著平面鏡照射，站在旁邊的人看到的鏡子和墻的亮暗程度分別是什么情況？本題考查了漫反射與鏡面反射的特點(diǎn).實驗只要學(xué)生動手做過，就會很容易明白其中蘊(yùn)含的光學(xué)道理，我們能從不同的方向看到一些表面不發(fā)光的物體，是因為光在物體表面發(fā)生了漫反射;而觀察到的亮暗程度取決于反射后進(jìn)入人眼光線的多少.在黑暗的房間中，用手電筒分別正對著鏡面及墻壁照射，在平面鏡上發(fā)生鏡面反射，垂直照到鏡面時，其反射光線沿原路徑返回，沒有光進(jìn)入旁邊人的眼睛，所以觀察到的平面鏡面是暗的;而光在白色的墻上發(fā)生的是漫反射，反射的部分光線能夠進(jìn)入人眼，所以站在旁邊人觀察到的墻較亮.另外一個較為典型的例子是，雨后的夜晚，當(dāng)你迎著月光或背著月光走在有積水的路上，為避開有水的地方，應(yīng)該走較亮的還是較暗的地面？本題考查的還是鏡面反射和漫反射.不能想當(dāng)然的認(rèn)為發(fā)生鏡面反射就一定亮，漫反射就一定暗，感覺亮暗的關(guān)鍵在于進(jìn)入眼睛的光的多少.迎著月光走，月光在積水的水面發(fā)生鏡面反射，進(jìn)入人眼睛的反射光線較多，此時較亮的地方是積水面;而月光在地面發(fā)生漫反射，進(jìn)入到人眼的光線很少，地面相對較暗，所以為了避讓水洼，應(yīng)走較暗的地面;若背著月光走，同理可以得出應(yīng)走較亮的地方.這里“變”的是兩種不同的反射方式——鏡面反射和漫反射，“不變”的是兩種都是反射，都遵循光的反射定律，也就是事物的關(guān)鍵特征.

在研究凸透鏡成像規(guī)律實驗中（如圖5所示），當(dāng)我們在光屏上得到完整清晰的蠟燭火焰的像后，再用紙板遮住凸透鏡一部分，凸透鏡成像的變化情況是怎樣的？這是中考中常常出現(xiàn)的一類題型，為了讓學(xué)生有一個較為深刻的認(rèn)識，在教學(xué)中讓學(xué)生親自動手實驗操作，觀察比較用紙板遮住凸透鏡前后所成像發(fā)生的變化.在兩次實驗中，通過分別用紙板遮擋與不遮擋凸透鏡的一部分（變），觀察比較兩次依然都能夠成像（不變），只是所成像的亮暗程度發(fā)生了改變（變）.通過前后兩次實驗中的“變”與“不變”的對照，學(xué)生不難審辨出其關(guān)鍵屬性——凸透鏡成像的原理，從而得出：遮住透鏡的一部分，光穿過凸透鏡的光線減少了，亮度減弱，故仍能成像（不變），只是所成的像變暗一些（變），從變與不變中加深了對知識的理解，規(guī)避錯誤的結(jié)論，提升了認(rèn)知能力.

4?利用變易理論對照圖式，有利于加深對知識的理解和掌握

變易理論認(rèn)為：“只有學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，把握住事物關(guān)鍵方面的關(guān)鍵特征，對事物的結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)意義有了深入的理解，才能使教師預(yù)設(shè)的教學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)化為學(xué)生體驗到的教學(xué)內(nèi)容，從而達(dá)到良好的學(xué)習(xí)效果[4].”變易理論強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)就是一個經(jīng)驗的過程，強(qiáng)調(diào)當(dāng)我們在呈現(xiàn)一組“關(guān)鍵特征”的同時也要呈現(xiàn)和它相反的情景或事例相對照.

物理教學(xué)中能夠適應(yīng)變易理論對照圖式的內(nèi)容比比皆是，如運(yùn)動與靜止相對照，反射與折射相比較、省力杠桿與費(fèi)力杠桿、動滑輪與定滑輪以及能源的幾種不同的分類——清潔能源和非清潔能源、常規(guī)與新能源以及可再生與不可再生能源等等相對比……讓學(xué)生通過對比學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)過程中讓學(xué)生認(rèn)識到知識關(guān)鍵特征的“變”與“不變”，不僅能夠加深對物理知識的理解，還可以有效地解決物理問題，收到更好的學(xué)習(xí)效果.

例如：在探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象時（實驗裝置如圖6所示）.當(dāng)開關(guān)斷開，導(dǎo)體棒分別上下、左右運(yùn)動時，比較電流表的指針的偏轉(zhuǎn)情況;開關(guān)閉合，導(dǎo)體棒上下、左右分別運(yùn)動時，比較電流表的指針偏轉(zhuǎn)情況;若只改變磁場方向或?qū)w運(yùn)動方向，比較電流表的指針偏轉(zhuǎn)情況;若同時改變磁場方向和導(dǎo)體運(yùn)動方向，比較電流表的指針偏轉(zhuǎn)情況（見表1）.

此類問題的關(guān)鍵是感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件——閉合電路、切割磁感線運(yùn)動，為了使學(xué)生能夠更好理解，教學(xué)中通過實驗對照，使電路在閉合和不閉合的情況下、導(dǎo)體是否做切割磁感線運(yùn)動的情況下（變），觀察電路中靈敏電流表是否產(chǎn)生感應(yīng)電流進(jìn)行對照;并將實驗中導(dǎo)體運(yùn)動方向和磁場的方向兩者單獨(dú)改變和同時改變兩者方向進(jìn)行對比實驗（變），通過觀察靈敏電流計指針在對比實驗中的偏轉(zhuǎn)方向進(jìn)行比較.我們發(fā)現(xiàn)磁場方向或?qū)w運(yùn)動方向單獨(dú)改變（變），影響電流的方向（變），若兩者方向同時改變，電流方向則不發(fā)生改變（不變）.通過實驗對照，找出關(guān)鍵特征，分辨出其中的“變”與“不變”，學(xué)生很容易得出感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件及感應(yīng)電流方向與哪些因素有關(guān)：（1）閉合電路一部分導(dǎo)體在磁場中，做切割磁力線運(yùn)動時會產(chǎn)生感應(yīng)電流;（2）磁場方向和導(dǎo)體運(yùn)動方向影響著產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向.

學(xué)習(xí)光的直線傳播的關(guān)鍵是為了讓學(xué)生理解掌握光的直線傳播的前提條件是在同一種均勻介質(zhì)中，為此，在教學(xué)中設(shè)計對比實驗進(jìn)行比較.用紅色激光筆分別照射在純水和不均勻蔗糖水中，比較兩次通過不同液體時的光路，我們發(fā)現(xiàn)：光線通過純水中的光路是直的，而通過濃度不均勻的蔗糖水中的光路變彎了（如圖7所示）.兩次實驗中，照射的光線是相同的（不變），通過兩種不同的介質(zhì)（變）后，得到兩種不同的光路（變），通過兩次實驗中的“變”與“不變”的對照，從中可以審辨出其關(guān)鍵特征——“光在同一種均勻介質(zhì)中是沿直線傳播的”，進(jìn)而加深了對光的直線傳播內(nèi)涵的理解.

在學(xué)習(xí)“物態(tài)變化”時，固態(tài)和液態(tài)之間、氣態(tài)和液態(tài)之間以及固態(tài)和氣態(tài)之間的相互轉(zhuǎn)化的物態(tài)變化過程兩兩之間均是互為相反的變化過程，物態(tài)變化圖（如圖8所示），教學(xué)中結(jié)合物態(tài)變化圖，我們可以把每組互為相反的變化過程放在一起形成鮮明的對比，掌握了熔化過程，也就掌握了凝固過程，知道汽化吸熱也就知道液化放熱，再通過物態(tài)變化的圖示比照，六種物態(tài)變化的特點(diǎn)一目了然.通過圖示比照，學(xué)生更容易接受掌握，便于記憶，不僅僅優(yōu)化了教學(xué)過程，而且節(jié)約教學(xué)時間，提高了課堂效率.

在進(jìn)行物態(tài)變化教學(xué)中，合理運(yùn)用變易理論圖式，穿插一些比較明顯的實驗比對，如碘的升華與凝華實驗、蒸發(fā)與沸騰異同點(diǎn)現(xiàn)象的比較等，通過實驗對照、規(guī)律對比，實驗現(xiàn)象明顯，給學(xué)生留下的記憶就會比較深刻，對學(xué)生的知識理解記憶起到較大的幫助.學(xué)生在剛剛接觸這部分知識時可能不易掌握，但通過對照剖析，厘清其相同點(diǎn)與不同部分的關(guān)鍵特征即“不變”與“變”的部分會被聚焦.被聚焦的部分會變得清晰.通過對照，建構(gòu)易于理解和掌握物態(tài)變化關(guān)系知識結(jié)構(gòu)圖，從而使整章節(jié)的知識體系也變得越來越清晰明了，從而達(dá)到深層的理解.

“無變易不學(xué)習(xí)”.課堂教學(xué)的重要意義在于能夠使學(xué)生理解學(xué)習(xí)內(nèi)容的關(guān)鍵特征，而關(guān)鍵特征的理解依賴于對變易理論圖式的正確運(yùn)用.教師可以根據(jù)教學(xué)需要，適當(dāng)選擇不同的變異圖式進(jìn)行教學(xué)，只有根據(jù)具體的學(xué)習(xí)內(nèi)容，選擇合適的教學(xué)方法，才能有效地突破難點(diǎn)、建構(gòu)知識、解決問題，幫助學(xué)生形成正確的物理概念、深入理解物理規(guī)律、提升物理學(xué)科核心素養(yǎng)，從而優(yōu)化課堂教學(xué)、提高課堂效率、收獲預(yù)期的學(xué)習(xí)目標(biāo).

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（收稿日期：2019-10-08）