初中物理教學(xué)中培養(yǎng)物理思想“四化”策略

摘 要：基于物理思想教育的重要意義，結(jié)合初中物理教學(xué)實(shí)踐，探尋學(xué)生物理思想培養(yǎng)的策略.堅(jiān)持以本為本，深度挖掘，發(fā)揮教材載體效應(yīng)，顯化物理思想;堅(jiān)持循序漸進(jìn)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生物理思想的螺旋上升，固化物理思想;凸顯學(xué)生主體，引導(dǎo)學(xué)生自主建構(gòu)物理思想，總結(jié)歸演，強(qiáng)化物理思想;最后將物理思想培養(yǎng)歸于應(yīng)用，重構(gòu)應(yīng)用情境，深化物理思想.

關(guān)鍵詞：初中物理;物理思想;顯化;固化;強(qiáng)化;深化

文章編號：1008-4134（2020）12-0005 中圖分類號：G6337 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

物理思想及研究方法是物理學(xué)的靈魂[1].首都師范大學(xué)物理系邢紅軍教授提出：完整意義上的物理教育包括物理知識教育、物理方法教育、物理思想教育、物理觀念教育與物理精神教育[2].就目前從培育物理學(xué)科核心素養(yǎng)角度來看，“科學(xué)探究”為基礎(chǔ)，“科學(xué)思維”為靈魂，而物理思想是科學(xué)思維的內(nèi)核[3].物理思想是人類在物理領(lǐng)域長期實(shí)踐過程中經(jīng)驗(yàn)積淀的結(jié)晶，是物理學(xué)的寶貴財(cái)富.它對于提高學(xué)生物理學(xué)習(xí)效能、深入探索物理本質(zhì)具有重要的意義.初中階段物理學(xué)習(xí)具有奠基作用，這需要教師改變當(dāng)前純知識性教學(xué)思想，將培養(yǎng)學(xué)生物理思想作為物理教學(xué)的重要任務(wù)之一，在物理教學(xué)的各個環(huán)節(jié)有機(jī)滲透物理思想，并結(jié)合教材與學(xué)生實(shí)際情況，尋求合適的思想培養(yǎng)策略.

1 以本為本，深度挖掘，顯化物理思想

深入研究物理教材，充分挖掘其中蘊(yùn)含的物理思想和研究方法具有十分重要的意義[1].教材是實(shí)施初中物理教學(xué)的抓手，也是物理思想培養(yǎng)的根本因循.這就需要教師確立以本為本的物理思想培養(yǎng)理念，深度挖掘初中物理教材中的物理思想，并綜合當(dāng)前物理思想的挖掘成果，使教材中的物理思想得以顯化.

比較思想：是確定事物之間本質(zhì)上的差異點(diǎn)和共同點(diǎn)的一種思想.物理教材中常常會涉及到物理量，物理量的存在就需要對其進(jìn)行比較，從而通過比較得出物理量的大小，進(jìn)而確定物質(zhì)的性質(zhì).運(yùn)用比較方法的思想就是比較思想，是物理教材中常見思想之一，譬如：長度、溫度、密度、速度、壓強(qiáng)以及功率等概念的引入.

轉(zhuǎn)換思想：物理研究中，在確保效果相同的基礎(chǔ)上，把一些不易觀察或者不常見的現(xiàn)象、隱性的或難以測量的物理量、陌生或復(fù)雜的問題進(jìn)行巧妙地轉(zhuǎn)換，通過其表現(xiàn)出來的現(xiàn)象、效應(yīng)以及作用效果來間接研究，這種思想就是轉(zhuǎn)換思想.譬如：敲擊鼓面，紙屑的跳動可以反映鼓面的振動，紙屑跳動的幅度可以反映鼓面的振動幅度.

等效思想：在物理學(xué)研究領(lǐng)域中，存在一些物理情形，它們具體的情形盡管不同，但是從總的效果來看，卻是相同的，這種思想就是等效思想.譬如平面鏡成像，用蠟燭B等效蠟燭A的像.

控制變量思想：物理研究中，我們發(fā)現(xiàn)一個物理量常常會受到其他幾個相異物理量的影響，為了研究多個物理量之間的關(guān)系，就需要對某些量進(jìn)行控制，保持其固定不變，從而得出物理量之間的關(guān)系.在科學(xué)探究中，往往會涉及到控制變量思想.

數(shù)形結(jié)合思想：在物理現(xiàn)象研究中，往往需要將數(shù)量與圖形有機(jī)結(jié)合起來，從而了解物理屬性或者得出物理量，這種結(jié)合數(shù)字和圖形的思想就是數(shù)形結(jié)合思想，這種思想也是數(shù)學(xué)課程的一種重要思想，在物理教材中占有相當(dāng)一部分比例.

除了上述思想外，還有對稱思想、可逆思想、守恒思想以及相對性思想等，物理教材中的物理思想普遍而廣泛地存在著，掌握這些思想對于提高學(xué)生物理學(xué)習(xí)效率具有重要意義.需要注意的是物理教材中物理思想的挖掘要與教學(xué)內(nèi)容有機(jī)結(jié)合起來，使物理思想的呈現(xiàn)自然化，并且突出學(xué)生在物理思想挖掘中的主體地位.這樣不僅能夠有效地實(shí)現(xiàn)物理思想的顯化，而且能夠促進(jìn)學(xué)生物理思想的運(yùn)用.

2 循序漸進(jìn)，螺旋上升，固化物理思想

布魯納提出“螺旋式教學(xué)”，就是采用與學(xué)生思維方式相符的教學(xué)形式，隨著學(xué)生不斷地成長，不斷拓廣和加深學(xué)科的內(nèi)容，使之在課程中呈螺旋式上升態(tài)勢的教學(xué)模式[4].物理思想的培養(yǎng)不是一蹴而就的，需要我們遵循由淺入深、循序漸進(jìn)的原則，因循教材編排體系，注重新舊物理思想的融會貫通，并通過適度的拓展引發(fā)新的物理思想，實(shí)現(xiàn)學(xué)生物理思想螺旋上升;從而固化并逐步提升學(xué)生物理思想，并發(fā)展學(xué)生運(yùn)用物理思想指導(dǎo)實(shí)踐的能力.

2.1 因循教材物理思想體系

現(xiàn)行教材中蘊(yùn)藏著豐富的物理思想，這些物理思想有機(jī)地與物理教學(xué)內(nèi)容融為一體.這就需要我們在培養(yǎng)學(xué)生物理思想時，要充分利用教材的載體作用，因循物理教材的知識體系與物理思想體系，做到有計(jì)劃、有目的地培養(yǎng)學(xué)生的物理思想.

譬如，粵滬版“聲音與環(huán)境”一章，包括“聲音的產(chǎn)生和傳播”和“聲音的特征”等主要內(nèi)容，其中“聲波”比較抽象，“樂音三要素”容易混淆，這就需要我們對物理教材進(jìn)行深入挖掘，全面掌握該部分涉及的轉(zhuǎn)換、比較、假說、控制變量以及數(shù)形結(jié)合等物理思想[5]，尋找物理思想與物理知識點(diǎn)有機(jī)融合的路徑.

某一個章節(jié)的物理思想培養(yǎng)不宜過多，不能講究面面俱到，需要我們基于學(xué)生物理思想循序漸進(jìn)發(fā)展的需要，突出重點(diǎn).譬如，在第一章“走進(jìn)物理世界”中，可以突出比較物理思想，通過“比較長短”讓學(xué)生感受到比較的關(guān)鍵在于選取相同的標(biāo)準(zhǔn)，這一思想與教材內(nèi)容比較貼近，而且這一物理思想對于學(xué)生而言，相對簡單，體現(xiàn)出由易到難的培養(yǎng)策略.

2.2 新舊物理思想融合匯通

物理思想具有豐富性的特點(diǎn)，這些思想不是孤立的，而是互相關(guān)聯(lián)，存在密切的關(guān)系.這就需要我們注重在新舊物理思想之間搭建起橋梁，善于將舊的物理思想與新的物理思想關(guān)聯(lián)起來，譬如運(yùn)用舊的物理思想引出新的物理思想.

譬如，第一章我們重點(diǎn)突出比較思想，第三章“光和眼睛”的教學(xué)，可以突出對稱思想.在引出對稱思想時，可以從比較思想復(fù)習(xí)入手，并且挖掘“光”這部分內(nèi)容中的比較思想，譬如光的傳播與聲音傳播比較，反射光線與入射光線的比較，像與物的比較，這樣不僅降低了學(xué)習(xí)難度，也符合循序漸進(jìn)的原則，搭建起新舊物理思想之間的橋梁，促進(jìn)新舊物理思想的有機(jī)融合，幫助學(xué)生形成系統(tǒng)的物理思想.

2.3 拓展引發(fā)全新物理思想

拓展是物理教學(xué)的有機(jī)組成部分，也是物理教學(xué)的重要環(huán)節(jié).學(xué)生物理思想的培養(yǎng)，也可以借助拓展的方式，通過資源鏈接的方式引入新的物理思想.這樣的設(shè)計(jì)，不僅能夠拓展學(xué)生知識面，而且能夠有計(jì)劃、有序列地培養(yǎng)學(xué)生物理思想.

譬如，“光”這部分教學(xué)，在引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用比較思想的基礎(chǔ)上，可以進(jìn)行適度的拓展，提供一段鏈接資源，在“光的反射定律”學(xué)習(xí)中，由學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)尋找反射光線與入射光線的位置關(guān)系，幫助學(xué)生引出對稱思想，再提供一些相關(guān)材料，讓學(xué)生根據(jù)材料概括對稱思想的特征.在“平面鏡成像特點(diǎn)”學(xué)習(xí)中，通過實(shí)驗(yàn)探究，學(xué)生就順理成章地想到對稱思想，緊緊抓住“像與物關(guān)于鏡面對稱”這一核心知識，并將它運(yùn)用于解決實(shí)際問題當(dāng)中.

拓展環(huán)節(jié)，不僅體現(xiàn)出物理思想培養(yǎng)的系統(tǒng)性，而且也為學(xué)生搭建了自主建構(gòu)物理思想的平臺，激發(fā)學(xué)生對物理思想的興趣，從而主動參與到物理思想建構(gòu)中，促進(jìn)學(xué)生物理思想的培養(yǎng)與發(fā)展.

3 凸顯主體，總結(jié)歸演，強(qiáng)化物理思想

物理思想培養(yǎng)的實(shí)效性與學(xué)生直接相關(guān)，這就需要我們在培養(yǎng)物理思想時緊扣學(xué)生主線，緊扣學(xué)生學(xué)情特點(diǎn)，包括學(xué)習(xí)興趣、知識基礎(chǔ)以及發(fā)展?jié)撃艿龋ぐl(fā)學(xué)生自主建構(gòu)的興趣，發(fā)揮物理實(shí)驗(yàn)在學(xué)生自主建構(gòu)物理思想中的作用，并通過總結(jié)反思，達(dá)到強(qiáng)化學(xué)生物理思想的目的.

3.1 凸顯自主建構(gòu)

學(xué)生物理思想的發(fā)展需要立足于學(xué)生實(shí)際，根據(jù)學(xué)生的興趣愛好、物理能力以及學(xué)習(xí)需求等，優(yōu)化物理思想教學(xué)，激發(fā)學(xué)生物理思想探究的興趣，從而凸顯學(xué)生在物理思想建構(gòu)中的主體地位，將物理思想教學(xué)從灌輸轉(zhuǎn)向自主建構(gòu).

仍以“平面鏡成像特點(diǎn)”教學(xué)為例，在導(dǎo)入環(huán)節(jié)，可以利用生活中平面鏡成像方面的現(xiàn)象，創(chuàng)設(shè)導(dǎo)入情境，并將等效思想有機(jī)滲透在教學(xué)情境中.學(xué)生通過觀看直觀的情境，獲得感性認(rèn)識，并且在視頻資源創(chuàng)設(shè)的情境幫助下，對等效思想的特征獲得直觀認(rèn)識，從而激發(fā)學(xué)生物理思想建構(gòu)的積極性，并對物理思想產(chǎn)生濃厚的好奇心，從而主動地探究多樣化物理思想，成為物理思想建構(gòu)的主人.

3.2 憑借物理實(shí)驗(yàn)

學(xué)生物理思想的自主建構(gòu)需要豐富的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，對于學(xué)生的體驗(yàn)來說，實(shí)驗(yàn)是不可或缺的路徑.初中物理教學(xué)中，教師要善于憑借物理實(shí)驗(yàn)，將物理思想的建構(gòu)與物理知識建構(gòu)有機(jī)交融在一起，成為一個有機(jī)的整體，擴(kuò)大物理實(shí)驗(yàn)的教育效能.

譬如，串聯(lián)電路總電阻計(jì)算教學(xué)中，可以引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測量一個串聯(lián)電路的總電阻，比如，R1=5Ω，R2=10Ω，通過實(shí)驗(yàn)測出它們串聯(lián)后的總電阻R=15Ω.通過實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生認(rèn)識到實(shí)驗(yàn)的實(shí)質(zhì)是：5Ω與10Ω的電阻串聯(lián)可視為一個整體，可以用一個15Ω的電阻來代替，即將n個電阻串聯(lián)連接到電路與將總電阻連接到電路中實(shí)際效果是一樣的.

學(xué)生通過這個實(shí)驗(yàn)，親身對等效思想獲得直觀認(rèn)識，由于學(xué)生親歷了等效思想建構(gòu)的過程，獲得了豐富的體驗(yàn).這樣學(xué)生獲得的物理思想才更加深刻，并且實(shí)現(xiàn)物理思想從直觀到抽象的升級.

3.3 強(qiáng)化總結(jié)反思

物理思想具有系統(tǒng)性，要使學(xué)生零碎的物理思想變成物理思想體系，需要我們強(qiáng)化物理思想總結(jié)與反思.物理思想的總結(jié)與反思可以以章節(jié)為基本單位，即學(xué)完一個章節(jié)的物理知識，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合物理知識體系總結(jié)歸納涉及的物理思想，從而使物理思想與物理知識體系形成一個整體，這樣不僅有助于促進(jìn)物理知識與物理思想的融合，也實(shí)現(xiàn)兩者的相輔相成，使物理思想更好地促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)習(xí).

譬如，在學(xué)完“聲音與環(huán)境”一章后，將物理思想與教學(xué)內(nèi)容有機(jī)結(jié)合起來，以物理思想為主線總結(jié)復(fù)習(xí)知識內(nèi)容（如圖1所示），突出轉(zhuǎn)換、比較（含類比和對比）、假說、控制變量以及數(shù)形結(jié)合等物理思想在研究物理問題中的作用，有效地幫助學(xué)生強(qiáng)化習(xí)得的物理思想，逐步培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用物理方法解決問題的能力.

在章節(jié)總結(jié)歸納的基礎(chǔ)上，再以冊為單元，對本冊教材中的物理思想進(jìn)行總結(jié).在總結(jié)歸納時，不能停留在概念層面，要引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合物理相關(guān)知識建構(gòu)物理思想，這樣建立起來的物理思想才是鮮活的，學(xué)生才能運(yùn)用物理思想指導(dǎo)學(xué)習(xí)以及物理實(shí)踐.

4 歸于應(yīng)用，重構(gòu)情境，深化物理思想

物理思想培養(yǎng)的目的是為了提高學(xué)生運(yùn)用物理方法解決實(shí)際問題的能力.在物理研究和教學(xué)中，物理思想指引著物理方法;反過來，物理方法又體現(xiàn)著物理思想.譬如，速度是物理知識，得到速度的“比值定義法”屬于物理方法，而比值定義法的背后則隱含著“比較”的物理思想[6].要實(shí)現(xiàn)物理思想向物理方法的轉(zhuǎn)變，提高學(xué)生運(yùn)用物理方法解決實(shí)際問題的能力，需要我們將物理思想培養(yǎng)的落腳點(diǎn)聚焦在“應(yīng)用”上，通過鏈接生活，合理運(yùn)用教學(xué)技術(shù)手段，重構(gòu)物理應(yīng)用情境，化抽象為具體，化隱性為顯性，化思想為方法與技能.

4.1 鏈接生活，化抽象為具體

物理課程與生活存在密切的關(guān)系，它源自于生活，又服務(wù)于生活.這就需要物理教師打破“唯課程”觀，將物理思想培養(yǎng)與生活密切聯(lián)系起來，鏈接學(xué)生生活，借助學(xué)生熟悉的蘊(yùn)藏物理思想的生活現(xiàn)象、資源等構(gòu)建場景，讓抽象的物理思想變得具體起來，利用學(xué)生感性認(rèn)識的思維優(yōu)勢，降低學(xué)生物理學(xué)習(xí)難度，凸顯物理思想培養(yǎng)直觀性.

譬如，在“探究燈泡的電功率跟哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，鑒于學(xué)生對電功率的認(rèn)識存在陌生感，在教學(xué)設(shè)計(jì)時，通過創(chuàng)設(shè)情境，利用學(xué)生熟悉的燈泡亮度巧妙地進(jìn)行轉(zhuǎn)換，間接顯示電功率的大小，實(shí)驗(yàn)操作性強(qiáng)，觀察方便、快捷，較好地突破教學(xué)難點(diǎn)[7].顯然，物理思想的巧妙應(yīng)用將教學(xué)內(nèi)容借助生活中的現(xiàn)象呈現(xiàn)出來，從而讓學(xué)生通過具體的生活化現(xiàn)象學(xué)習(xí)相關(guān)知識，降低了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的難度.

4.2 憑借技術(shù)，化隱性為顯性

物理學(xué)視野下，不少物理概念是以隱性方式存在的，這種隱形存在的物理概念難以理解，而且看不見摸不著，加大了物理概念理解的難度.這就需要我們優(yōu)化教學(xué)方法，借助現(xiàn)代信息技術(shù)手段，將隱性的物理概念進(jìn)行轉(zhuǎn)變，讓隱性的概念具體起來，顯現(xiàn)出來，從而帶給學(xué)生直觀的感受，促進(jìn)學(xué)生物理思想的形成，并能夠運(yùn)用物理思想解決生活中的實(shí)際問題.

譬如，“聲波”是隱性存在的，除了用轉(zhuǎn)換法讓學(xué)生感受它的存在，還可以借助現(xiàn)代信息技術(shù)手段（如虛擬數(shù)字示波器軟件BIP Oscilloscope），將隱性存在的聲波非常直觀地呈現(xiàn)出來，并借助波形圖精準(zhǔn)研究音調(diào)、響度、音色跟哪些因素有關(guān)，進(jìn)而掌握利用波形圖比較音調(diào)、響度、音色的方法.在電磁波的教學(xué)中，借助對波形圖直觀的分析，可以幫助學(xué)生有效建立波速、波長以及頻率三者之間的數(shù)量關(guān)系.

4.3 重構(gòu)情境，化思想為能力

物理課程作為一門自然學(xué)科，它的課程屬性決定了“應(yīng)用”的教學(xué)旨?xì)w，要將物理思想培養(yǎng)與學(xué)生實(shí)踐能力有機(jī)結(jié)合起來.實(shí)踐應(yīng)用又離不開特定的場景，因此物理思想培養(yǎng)要注重構(gòu)建學(xué)習(xí)與應(yīng)用場景，引導(dǎo)學(xué)生從生動、直觀的情境中進(jìn)入物理思想，并在重構(gòu)物理應(yīng)用情境中深化物理思想，讓物理思想轉(zhuǎn)化為物理方法，指導(dǎo)學(xué)生實(shí)踐運(yùn)用.

譬如，在幫助學(xué)生建立“伏安法測量電阻”的基本模型后，我們可以提出“如何利用一個電壓表來測量電阻”的問題，適度拓展學(xué)生的科學(xué)思維.學(xué)生在題目規(guī)定的應(yīng)用場景下，探索如何利用基本模型解決實(shí)際問題.由于學(xué)習(xí)任務(wù)簡明，承上啟下，學(xué)生在探究學(xué)習(xí)中將會運(yùn)用轉(zhuǎn)換的思想，將“電流的測量”轉(zhuǎn)化為“電流的計(jì)算”，巧妙利用另一已知電阻及兩端的電壓解決電流無法直接測量的問題，其實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本模型是不變的.

由于重構(gòu)了運(yùn)用場景，讓學(xué)習(xí)任務(wù)變得直觀起來，而且調(diào)動學(xué)生對物理思想運(yùn)用，深化了學(xué)生對物理思想的理解，并培養(yǎng)學(xué)生利用物理方法解決實(shí)際問題的思維與能力.

總之，物理思想是學(xué)生學(xué)習(xí)物理的思維支持，只有培養(yǎng)學(xué)生的物理思想，才能有效地提升學(xué)生物理學(xué)習(xí)、物理實(shí)踐的實(shí)效性.我們要充分認(rèn)識到物理思想的豐富性，它普遍存在于物理教材中，要深入解讀物理教材，堅(jiān)持循序漸進(jìn)的培養(yǎng)原則，系統(tǒng)地促進(jìn)學(xué)生物理思想發(fā)展，突出學(xué)生在物理思想建構(gòu)中的主體地位，并引導(dǎo)學(xué)生對物理思想進(jìn)行總結(jié)歸演，讓物理思想轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)習(xí)方法，轉(zhuǎn)化為學(xué)生的實(shí)際能力，去指導(dǎo)學(xué)生實(shí)踐，提高學(xué)生利用物理思想解決實(shí)際問題的能力，讓物理思想助力學(xué)生物理學(xué)習(xí)，切實(shí)提升學(xué)生的物理核心素養(yǎng).

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（收稿日期：2020-03-02）