張云剛

（德宏州民族初級中學 云南 德宏 678400）

變異理論（Variation Theory）作為一種學習理論誕生于20世紀90年代，其創(chuàng)立人瑞典教育學家F·馬飛龍教授在已有研究成果現(xiàn)象圖析學（phenomenography）的基礎上深入思考，提出變異（variation）是達成審辨（discern ment）的要素，形成變異理論的基本假設.該理論不僅在分析和描述課堂教學中具有獨到之處，同時對教師專業(yè)發(fā)展也具有重要作用［1，2］.所謂變異，即“當一個現(xiàn)象或者一個事物的某個屬性產生變化而同時其他屬性保持不變，變化的屬性將被審辨到”［1，3］.即學習的關鍵是找出事物最顯著的差別［1］.本文旨在探討變異理論在物理概念教學中的啟示，為物理教育者、研究者提供參考.

1 變異理論關于學習的特征性

不同于目前廣泛對教學活動的關注，變異理論強調學習內容的重要性，并將學習視作一個經(jīng)驗過程，其包括“學什么”和“怎么學”兩個方面.

1.1 學什么

對于“學什么”（即學習內容），變異理論將其分為具體方面和一般方面兩部分.前者指直接學習內容，如具體的物理概念；后者指間接學習內容，指將所學的物理概念進行應用的能力.此時學習內容被擴大為“知識+能力”的集合體，不僅僅指期望學生學到的知識，還包括期望學生達成的能力［4］.

如圖1所示，變異理論將學習理解為一個經(jīng)驗過程，這個過程同時包括結構與意義兩部分.其中結構體系分為外部視域和內部視域.外部視域指即在完整的知識體系內對知識內容的價值進行評估.內部視域與學習內容的本質密切相關，指審辨事物內部各部分及部分與整體之間的關系.由于孤立的學習內容對于學習者達成具體方面或一般方面的價值訴求沒有任何意義，其意義來自于它所處的系統(tǒng)，即其外部視域［2］.對于教師而言，在教學時不能只關注其知識經(jīng)驗的獲得，更應當在整個外部視域中去考慮這些知識經(jīng)驗是否能夠幫助學生進一步理解所處的世界.

圖1 變異理論框圖

1.2 怎么學

為什么課堂傳授的學習內容學生不能得到很好的理解.實際上，受個人經(jīng)驗及智力水平影響，教師所傳授的學習內容與學生所獲得的內容之間有所差異，這種內容間的差異直接影響學生的學習效果，原因在于學習內容中關鍵屬性的識別.學習想要得到順利的進行，學生必須要能辨識學習內容中的關鍵特征，這些關鍵特征的識別使得學生突破表層學習，達成深層學習，造成學習效果的差異［4］.

變異理論對傳統(tǒng)遷移理論進行了揚棄，認為關鍵屬性的識別不能僅僅依靠相似性，如果不能了解特征之間的差異或變化，就不可能存在對單個特征的認識.經(jīng)驗的獲得來源于不同經(jīng)驗差異性的體驗，如果不同時體驗至少兩種不同事物，就不會有經(jīng)驗上的差異［2］.如想要識別“學科”這一概念，學生只接觸或知曉“物理”這一學科，那對“學科”這一概念的理解也就不復存在，只有他知曉“物理”“化學”“數(shù)學”等多種學科，通過比較其研究領域才有可能理解“學科”這一概念.而理解的決定因素在于對其關鍵特征——“研究領域不同”的掌握［3］.

為幫助學生審辨出關鍵屬性之間的關系及部分與整體的關系，變異理論倡導教師要讓學生經(jīng)常體驗4種變異圖式，即分離、類合、對比、融合［1］，如圖2所示.

圖2 4種變異圖式

當教師和學生為達成某個具體的學習目標一起活動時，學習的過程也就相應發(fā)生，而其中學習內容則為變異圖式的實施提供了不同的可能性，教師需根據(jù)期望學生達成的知識或能力合理選擇、組織和運用變異圖式協(xié)助學生識別學習內容中的關鍵屬性［5］.

2 變異理論在物理概念教學中的應用

變異理論關注學習內容中的關鍵特征，這很大程度對物理概念教學有一定的教學啟示.基于變異理論教師能將龐雜、深奧的物理內容解構為小的基本單元，通過進行單元之間的比較和變異，突出學習內容的重要特征與重要方面，從而對學生理解進行針對性指導.

例如機械效率是初中物理教學的一個難點，它是衡量機械性能的重要指標，也是學習其他效率，如熱機效率的基礎，具有十分重要的現(xiàn)實意義.根據(jù)變異理論，要想審辨機械效率概念，就得理解其結構與意義.

變異理論將學習內容的結構分為內部視域和外部視域.內部視域即學習內容內部部分與整體之間的關系［2］.人教版八年級（下）《物理》中對機械效率η做如下定義：將有用功跟總功的比值叫做機械效率.《課標》對機械效率內容要求為“知道”水平，教科書讓學生知道機械效率的定義及含義，進而分析額外功產生的原因，了解提高機械效率的有效途徑.其中目標物體與機械裝置本身是關鍵特征，而忽略機械摩擦、機械重力是關鍵特征的限定條件.由于知識的特有構成和學習者的認知角度不同導致對機械效率概念理解并不透徹，學生存在以下誤區(qū)：

第一，由于機械效率問題涉及總功、有用功、額外功等概念，而這些有關功的概念本身比較抽象.

第二，學生往往把機械效率的高低與省力的多少混為一談，誤認為機械越省力其機械效率越高.

第三，同一機械的機械效率的高低，不僅與裝置本身有關，還與機械的具體使用條件有關.學生往往認為同一機械的機械效率是固定不變的，容易忽視使用條件對機械效率高低的影響，從而產生錯誤.

教師基于以上認知局限可選用變異圖式對關鍵特征“目標物體”“機械裝置本身”進行變式，促進學生對概念的理解.如表1所示，在變式1中，部分學生出現(xiàn)知識誤區(qū)在于其對于機械效率的實質并不理解.如將機械裝置作為學習內容，其關鍵特征是機械本身以及具體使用條件，了解影響機械效率高低的因素是理解機械效率這一概念的根本所在.教師運用對比、分離圖式，引導學生對滑輪組、杠桿以及斜面的演示實驗進行對比、分離，審辨出關鍵特征——有用功跟總功的比值.

表1 機械效率變式

在變式2中，對于另一關鍵特征“目標物體”，教師同樣可采用對比圖式幫助學生進行識別，通過對機械裝置本身之間的區(qū)別，識別機械效率的關鍵特征——比值小于1.

隨后教師引導學生采用融合圖式對上述的關鍵特征及限定條件進行整合，構建機械效率概念的內部視域示意圖，如圖3所示，加深對機械效率基本概念的理解.而學習內容中相關能力的達成及學習內容的意義則依賴于教師對機械效率外部視域的剖析，從學科、個人、社會3方面審辨機械效率學習的意義.

圖3 機械效率概念的內、外部視域圖

例如：如表2所示，“機械效率”的概念學習，在整個概念教學過程中，教師以變異理論為基礎，運用變異圖式，從宏觀現(xiàn)象入手，同時又借助實驗操作和物理語言的描述，通過實驗、公式推導、圖表等多種方式對機械效率概念進行綜合表征，實現(xiàn)機械效率相關知識的結構化，有效促進學生的物理學科知識向物理學科核心素養(yǎng)的轉化［6］.

表2 機械效率相關知識的結構化

續(xù)表2

3 變異理論對物理教學的啟示

3.1 重申教師教學的主導地位

“科學探究”作為一種重要的科學實踐活動，是物理學科核心素養(yǎng)之一.由于部分教師難以把握探究學習的實質和關鍵所在，往往在實踐過程中出現(xiàn)“探究活動泛化”“探究過程形式化”“課堂學情表面化”等現(xiàn)象，課堂中教師的地位及作用被邊緣化.倡導“建構主義”及“學生中心”等學習方式?jīng)Q不意味著教師角色被閑置，教師作用被取代，教師更應當組織好教師教學與學生自主探究之間的關系，剔除活動表面化，重視學生思維能力的培育［4］.教師要依據(jù)學情從理解知識的角度通過分離、類合、對比、融合的變異圖式，為學生的學習鋪設個性化通道、搭建自主性支架，便于學生獲得學習內容的關鍵特征與關鍵屬性［1］.因此，理論與對教學的啟示之一就在于：一是教師要明確教師責任.教師在課堂中的作用不僅僅是傳授知識或是通過加班加點幫助學生在升學考試中取得優(yōu)異成績，更重要的是要關注學生物理學科核心素養(yǎng)的發(fā)展，幫助學生提高清晰化和整體化的效率，關注學生的生命幸福.二是教師要凸顯自己在班級中的關鍵作用［4］.

3.2 關注學生學習的知識起點

變異理論強調學習內容在學習進程中的重要性，其對教師和學生都有著不同的意義與重要性.學生不是白板或容器，在日常生活和早期學習過程中或多或少已經(jīng)積累有關經(jīng)驗，如若強行在學生頭腦中描繪出物理知識體系，可能會造成學生學習效率低下.因此，變異理論對教學的啟示還在于：教師在精挑細選最有價值、最合適的物理學習內容時，必須考慮學生的生活經(jīng)驗、認知基礎及學習方式對其學習過程的影響.

因此，教師應充分利用自己的學科知識、專業(yè)技能、教學經(jīng)驗以及與同事之間的交流溝通、教學研討、經(jīng)驗分享、支持協(xié)助等，通過課前課后學生訪談、測試、問卷調查以及課堂隨機觀察等形式的結合全面了解學生的學習起點、個性特征及學習風格，診斷可能造成學生學習困難和障礙的潛在因素，從而進一步明晰、調整、確認物理學習內容的關鍵特征.例如：機械效率的教學中，教師既可引導學生基于胳膊拗不過大腿生活經(jīng)驗，得出“胳膊短生活中帶來便捷”正確結論，也需糾正學生基于旗桿頂端的定滑輪起到方便的作用所得出“定滑輪就是省力的機械”的錯誤結論.因此，關注學生學習的知識起點有利于概念教學.

3.3 注重學習內容的結構完善

布魯納曾提出，學校的課程設計應把中心放在學科的結構上.新課標中也指出，物理教學內容的組織，應有利于促進學生從物理學科知識向物理學科核心素養(yǎng)的轉化，而結構化則是實現(xiàn)這種轉化的關鍵.變異理論強調概念學習結構的完整性，強調對概念學習的4種變異，在物理概念教學時也應如此.因此，變異理論對教學的啟示之三在于：一是教師引導建網(wǎng).應引導學生在完整的物理知識體系內對知識內容的價值進行評估，通過對物理學科知識之間的邏輯關系組織建立知識關聯(lián)的結構化；通過對物質及其變化的認識過程的概括建立認識思路的結構化；通過對物質及其變化的本質和其認識過程的抽象建立核心觀念的結構化.讓學生體驗“部分與部分的關系”以及“部分與整體的關系”，體驗事物的相同點與不同點.二是學生自主建網(wǎng).教師通過一段時間的引導后，放手由學生完成“知識導圖”，以檢測學生對教學內容掌握的情況.同時，引導學生把自身完成“構圖”活動中的思維過程與方法進行反思，提升思維高度，形成自己的學習策略，從而加快思維方法學習進程，提高元認知能力［4］.

4 重視教學情境素材的選取

教學中物理概念如何呈現(xiàn)才能被學生領會，需要哪些例子學生才能理解概念本質？一個自然現(xiàn)象怎樣才能讓學生理解內涵，通過怎樣的實驗內容能突出現(xiàn)象之間聯(lián)系讓學生感受物理世界的魅力？以上教學行為無不與學生的學習內容密切相關，與學習內容的呈現(xiàn)方式密切相關.因此變異理論對教學的啟示之四在于：教師在教學中應當重視情境素材的選用.教師選擇的內容越恰當，呈現(xiàn)的方式越適宜，教師預設的學習內容與學生個體實際學到的內容之間的差異就越小.建議通過參照新課標中的情境素材，選擇貼近學生日常生活經(jīng)驗的真實情境進行教學，例如，“機械效率”的教學，教師可以提供有關“起重機的機械效率40%～50%，抽水機的機械效率60%～80%”的素材，使學生產生運用物理方法解決這一問題的欲望，提出“提高機械效率主要辦法？”的問題.隨后通過系列問題“什么是綠色機械制造？”“機械使用與環(huán)境保護？”等解決促進學生物理學科核心素養(yǎng)的提高.需要注意，從情境素材到教學情境的生成中，要注意情境使用方式的多元性及多個情境素材組合設計的整體性，同時要確保形成的教學情境有利于學生解決基于當下及未來的角色以及由此衍生的各種現(xiàn)實生活問題.

綜上所述，首先，變異理論明確提出沒有變異就沒有學習［3］，學習是對事物的某種屬性進行審辨，而只有當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，所以經(jīng)歷和體驗變異是學習不可缺少的.因此，教師授課時要盡可能通過必要的范式，來幫助學生識別教學內容的關鍵屬性、屬性之間的關系及屬性與整節(jié)課之間的關系.其次，變異理論作為一種學習理論，其對學習內容及其屬性之間關系的論述對物理教學有重大啟示，物理教學不應是“知識+興趣”的簡單拼接，而是基于“教師—學習內容—學生”3方面對教學資源的整合從而激發(fā)學生主動參與的過程.最后，強調變異理論及學習內容絕不意味著忽視教學方式、策略的選擇［5］，相信利用“變異理論”框架分析、優(yōu)化初中物理課堂教學，將會給物理教學帶來新的啟示.