以变式为手段

第三节　以变式为手段

以变式为手段的教学策略，是指学生借助教师“建构具有教育性、创造性、实践性的学生主体活动”及其所呈现的材料，掌握现成知识的一种教学策略。这种策略倾向于学生当前所学的全部内容，都是以确定的方式由教师提供，学生在接受传授、讨论交流等活动中获得体验，即只需把教师呈现的材料，例如一个事实、一个概念、一个原理、一个规则、一组联想、一种关系等加以组织、内化到原有的认知结构中，促进认知结构的重组、丰富和发展。

以变式为手段的教学策略重视知识的呈现过程，弱化知识的发现过程，这并不等于变式只是将现成知识简单地登记到原有的认知结构中去，由于活动具有教育性、创造性、实践性，同时还突出学生的主体性，所以，变式要成为有意义的学习过程，就必须有学生主动积极的思维活动，有一定的情感参与。

“以变式为手段”的教学策略，就教学目标而言侧重于“科学知识与技能”“科学态度、情感与价值观”。所谓变式是指：变换事物的非本质特征而保持本质特征不变，或变换事物的本质特征而保持某些非本质特征的不变，但这些变换所得的不同表现形式和原有的事物之间保持一定的相似性，这些变换所得的不同表现形式称为原来事物的变式。

一、情感变式

变式有教育性，所以，有些变式要考虑到情感因素。我们以《科学》2012版中的两个活动为例，说明情感层面的变式如何优化活动的“教育性”。

这是一个关于质量的话题：“我的质量为_____千克，班上同学质量最大是_____千克，最小是______千克。随机选取8个同学，他们的平均质量为_____千克。”⁽²⁵⁾表面看这个活动很贴近学生的生活，但一代学生有一代学生的思考。课堂中学生一句“体重是我的个人隐私”，让活动在学生的哄笑声中失效，这个活动的课堂调控有难度，难在学生不想或拒绝报自己的真实体重，或者乱报一个，而且这种观点得到了大多数同学的认同。

我们再来看一个与“科学给我们带来了什么”条目相对应的活动：“1.了解并记录你家里的下列信息：_____年买了电视机。_____年又买了电视机。前后两台电视机功能的不同点是_____。2.向长辈了解近30年来你家家用电器在种类、功能、数量等方面的变化情况，分析这些变化体现了科学技术哪些方面的进步。”⁽²⁶⁾这个新增加的活动内容，选材很好，从教材来看，读图时用的是高科技，活动中体现传统电器变化，很不错。但在教学中，有一点我们是否想过：外来民工、家庭贫穷的，可能在电视机上还没有“又”可言。教师在教学中要体现一定的人文关怀，需要一种变式——并不是所有的学生都愿意讲这个话题的。

“情感变式”这一策略的操作要点有：

尊重并理解学生的个体差异及特殊需求。

相信自己是有能力的、可以信赖的、积极的教师。

教师的正能量、积极的心情与心理会带来学生同样的积极反应。

相信自己能有效地教学，有效教学会产生积极的学习成果。

二、知识变式

知识层面的变式借助学生的实践性呈现一种有序的发散。丰富的情境帮助学生多角度认识问题，使学生在各自不同的认识视角中，找到了问题解决的多种途径和方法。

（一）概念性变式

概念变式不离概念的本质属性。

有机物与碳。“有机物的存在和变化”⁽²⁷⁾是为高中后续学习开的一个窗口，把有机物与碳联系起来，是本课时的核心。点燃蜡烛，在烛焰上方放置冷的瓷质碟子，碟子底部与火焰接触的地方，会留下黑色物质，用手摸感觉很光滑。在燃烧着的蜡烛火焰上面，罩上一个底部破裂的试管，不但可以看到试管壁上出现黑色物质，同时，还会发现火焰突然变亮了——燃烧更充分了。这是美孚灯原理，也是农村常见的烟囱效应（见图6‐13）。学生很想看到有机物燃烧时的浓烟滚滚，既安全又可见的那种。可以找一个大脸盆，调制半盆肥皂水，搅动能产生比较丰富的泡沫，用市售打火机在液面下放气，液面上将形成大量气泡，气泡内盛有丁烷（打火机内气体的主要成分），用燃着的木条点燃气泡——瞬间，液面上腾起一片火焰，火焰上方是一团浓烟。这一现象给学生留下深刻的印象。更为主要的是，这样的实验，学生回家也可以很方便地复制，他们易于找到一种探究的感觉。

图6‐13　燃烧的蜡烛与碳

又如熔化后的蜡烛体积变大、凝固后的蜡烛体积变小（表面凹陷）。此活动可以作为如熔化与凝固、固体与液体蜡烛密度比较的探究活动。

（二）过程性变式

过程性的问题情境变式有一定的指向，这种指向呈现出一定的序列，序列包含两种含义：第一，对水平有差异的班级设置了不同层次的问题情境变式；第二，对同一班级的问题情境，由“潜在距离”适当的子情境构成情境变式序列。过程性变式主要体现在有序的层次与有序的发散。

按情境的真实性，情境有三个层次：生活化情境、半科学化情境、科学化情境，其中一个情境可以成为另一个情境的铺垫，这些序列化的情境共同构成有层次的问题情境变式序列，帮助学生形成对情境意图的觉察，指引不同层次的学生进行有差异的探究活动和教师进行适时讲授，使教学目标得以实现。黄豆与芝麻的混合，⁽²⁸⁾从体现分子之间存在间隙而言，是生活化情境。将盛放塑料小珠子或芝麻的玻璃器皿放到投影仪上，让从学生从中体会所模拟的物态（固态、液态、气态）及其变化过程，这是半科学化情境。而酒精与水的混合实验、水蒸发的微观解释模型，是科学化情境（见图6‐14）。这种过程性变式也为教学中活动的设计提供了参考序列。

图6‐14　分子间隔的情境层次

知识变式这一策略的操作要点有：

选择和运用具体的教学策略与技术时，要充分考虑学生的已有知识和兴趣。

改变现有的教材内容的呈现方式。

变式产生的学习资源和学习策略适应学生的多样化需求。

三、思维变式

变式中通常都含有思维因素，因为变式本身就是一种对比设计。而体现综合、探究的变式，还会体现出一定的创造性。我们从物质鉴别描述角度的变式入手，通过变式建立与血型的联系，从而产生一种新的比较。

从学生血型鉴别遇到困难时开始。

教师：（提供支撑）参考一下，我们要区分NaCl、Ba（NO₃）₂、BaCl₂、NaNO₃四种物质。

我们先取四个试管，分别取少量待测溶液，先分别滴加AgNO₃溶液，有白色沉淀产生的是BaCl₂或NaCl，另两种是NaNO₃或Ba（NO₃）₂。分成两组后，在BaCl₂、NaCl这一组中，再分别滴加稀H₂SO₄溶液加以区别；在另一组NaNO₃、Ba（NO₃）₂中，也可以再滴加稀H₂SO₄溶液加以区别。

变式一：受条件限制，如果我们只允许取两支试管，任取一种待测溶液分别置少量于试管中，用AgNO₃和稀H₂SO₄溶液作试剂。你能判断出它是哪一种溶液吗？

变式二：或者，我们分别取少量的AgNO₃与稀H₂SO₄溶液于两支试管中，滴加任意一种待测液，你能判断出它是哪一种溶液吗？

……

学生为什么找不到感觉？

我们习惯于先找出某一特征，并据此分类，直到分到不能再分，从而鉴别出所有的物质，得出所有的结论，逻辑推理过程清晰。

而后两种方法，它的好处也是明显的，尤其是在试剂明确的情况下，可以迅速地一次性鉴定出任意一种溶液，简单、节约、高效，这是一种技术思路。这是从操作角度来描述的。若是用表格，略去过程，只见结果，我们会有完全不一样的感觉（见表6‐5）。

表6‐5　用AgNO₃与H₂SO₄两种试剂一次性区别四种物质

教师：大家发现了什么？谁能清楚地描述发生了什么情况的是NaCl？

学生：只有一次沉淀而且是与AgNO₃发生的。

教师：以此为参照，我们把验血原理表格化。

学生：（再设计并展示）

教师：医学上的B标准血清，是什么意思（这个讨论很重要，见表6‐6）？

表6‐6　用两种标准血清一次性区别四种血型

从表6‐5到表6‐6，在思维方式上获得了一致，用AgNO₃与H₂SO₄两种试剂一次性区别四种物质、用两种标准血清一次性区别四种血型在记录方式上的一致性也为学生提供了思维基础。快速、有效才是实用性鉴别的工业化要求，血型鉴别的思路正是如此。相同的原理，操作的方法就变成了一种技术。

思维变式这一策略的操作要点有：

要略高于学生独立解决问题的水平，应充分考虑学生在同学帮助下、教师指导解决问题的实际水平。

保持各年级核心科学思想教学的连续性和层次性。

指导学生把实验数据转换成简图、表格或图像。

决定按照哪种顺序介绍某一特定领域的科学概念、规律、原理时，要考虑这些概念相互作用的方式。