轉(zhuǎn)換法在初中物理中的應(yīng)用探究

摘 要：物理學(xué)本身除了具有完整的理論體系和知識(shí)體系之外，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)具有完整的方法體系.初中物理的諸多知識(shí)當(dāng)中，有很多研究對(duì)象必須借助于轉(zhuǎn)換法才能得到清晰的體現(xiàn)，對(duì)轉(zhuǎn)換法的教學(xué)加以重視，讓學(xué)生有更加明確的體驗(yàn)，是重要的教學(xué)思路.在轉(zhuǎn)換法教學(xué)設(shè)計(jì)的時(shí)候可以體現(xiàn)一定的梯度，在最初接觸轉(zhuǎn)換法時(shí)可以以一種隱性的方式進(jìn)行教學(xué)，在后續(xù)的轉(zhuǎn)換法運(yùn)用場(chǎng)合進(jìn)行相對(duì)顯性的學(xué)習(xí)體驗(yàn).這樣的教學(xué)思路既可以為學(xué)生豐富轉(zhuǎn)換法運(yùn)用的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)，同時(shí)又可以激活學(xué)生的思維，從而讓學(xué)生在理解并掌握轉(zhuǎn)換法的過(guò)程當(dāng)中，思維更加靈活，思路更加清晰，操作更加?jì)故?

關(guān)鍵詞：初中物理；轉(zhuǎn)換法；思想方法

中圖分類號(hào)：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-0333（2023）17-0071-03

收稿日期：2023-03-15

作者簡(jiǎn)介：何建春（1966.2-），男，江蘇省如皋人，本科，中學(xué)一級(jí)教師，從事初中物理教學(xué)研究.

2022版《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》明確指出，物理學(xué)通過(guò)科學(xué)觀察、實(shí)驗(yàn)探究、推理計(jì)算等形成系統(tǒng)的研究方法和理論體系.對(duì)此，可以明確物理學(xué)本身除了具有理論體系和知識(shí)體系之外，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)具有方法體系.認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)，就應(yīng)該認(rèn)識(shí)到在日常的教學(xué)當(dāng)中，除了教會(huì)學(xué)生物理知識(shí)，同時(shí)也應(yīng)當(dāng)教會(huì)學(xué)生物理方法.當(dāng)然，物理方法不可能單獨(dú)存在，對(duì)任何方法的理解與運(yùn)用，都必須與自己的物理知識(shí)教學(xué)結(jié)合在一起，但是只要認(rèn)識(shí)到物理思想方法的重要性，那么在實(shí)際教學(xué)中，物理知識(shí)的教學(xué)與物理方法的教學(xué)就應(yīng)當(dāng)成為兩條主線，這兩條主線應(yīng)當(dāng)是并駕齊驅(qū)的，物理教師在重視知識(shí)的學(xué)習(xí)與應(yīng)用時(shí)，應(yīng)當(dāng)將方法主線更加清晰地凸顯出來(lái)，從而為學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展夯實(shí)基礎(chǔ).

對(duì)于初中學(xué)生而言，對(duì)研究方法的教學(xué)要從一般方法入手，通過(guò)這種具有普遍性方法的教學(xué)，一方面讓學(xué)生知道這些方法的重要性，另一方面讓學(xué)生體會(huì)到這些方法是如何加以體現(xiàn)與運(yùn)用的.研究初中物理知識(shí)體系可以發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)換法是初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中重要的科學(xué)方法，轉(zhuǎn)換的思維方法往往可以將復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的思維能力有重要的作用^[1].初中物理知識(shí)相對(duì)簡(jiǎn)單，但是在這些簡(jiǎn)單物理知識(shí)當(dāng)中，轉(zhuǎn)換法具有一定的普遍性.究其原因就是因?yàn)槌踔形锢硭鶎W(xué)習(xí)的諸多知識(shí)當(dāng)中，有很多研究對(duì)象，必須借助于轉(zhuǎn)換法才能得到清晰的體現(xiàn)，所以對(duì)轉(zhuǎn)換法的教學(xué)加以重視，讓學(xué)生有更加明確的體驗(yàn)，就是一種重要的教學(xué)思路.

1 轉(zhuǎn)換法促進(jìn)學(xué)生的科學(xué)思維發(fā)展

所謂轉(zhuǎn)換法，就是指在保證效果相同的前提下，將一些看不見(jiàn)摸不著的物理現(xiàn)象、不易觀察的物理過(guò)程或不易直接測(cè)量的物理量，轉(zhuǎn)換成另一種具有可見(jiàn)性或可測(cè)性的形式呈現(xiàn)出來(lái).這是一種將陌生而復(fù)雜的問(wèn)題轉(zhuǎn)換成熟悉而簡(jiǎn)單的問(wèn)題的方法，是將現(xiàn)象、過(guò)程直觀化或?qū)⒋郎y(cè)物理量進(jìn)行簡(jiǎn)單的間接測(cè)量^[2].比如在“聲音的產(chǎn)生與傳播”中，為了研究聲音是如何產(chǎn)生的，就必須借助于轉(zhuǎn)換法.這是為什么呢？眾所周知“聲音是由于物體的振動(dòng)產(chǎn)生的”，在學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)里，能夠產(chǎn)生聲音的物體非常多，聲現(xiàn)象可以說(shuō)是最普遍的現(xiàn)象之一.盡管如此，學(xué)生卻很難看到發(fā)聲的物體正在振動(dòng)，究其原因，正是因?yàn)檫@些聲源的振動(dòng)是肉眼很難發(fā)現(xiàn)的，既然肉眼很難發(fā)現(xiàn)，那么學(xué)生就很難感知，從而也就很難形成直覺(jué)性的經(jīng)驗(yàn).但是學(xué)習(xí)這部分知識(shí)又不可能回避這一問(wèn)題，于是擺在學(xué)生面前的一個(gè)基本問(wèn)題就是：如何將肉眼不易觀察到的聲源的振動(dòng)，轉(zhuǎn)化為可以觀察到的振動(dòng)？

在實(shí)際教學(xué)當(dāng)中，提出這個(gè)問(wèn)題難度不大，真正需要付出腦力勞動(dòng)的是如何實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)變.傳統(tǒng)教學(xué)中，在這個(gè)環(huán)節(jié)，教師往往會(huì)“主動(dòng)代勞”.但是“主動(dòng)代勞”有一個(gè)不足，那就是容易剝奪學(xué)生自主思考的時(shí)間，有不少教師會(huì)認(rèn)為與其讓學(xué)生在思考的時(shí)候出錯(cuò)，倒不如教師主動(dòng)引導(dǎo)學(xué)生去解決問(wèn)題.殊不知這樣的引導(dǎo)，會(huì)讓學(xué)生失去一個(gè)良好的發(fā)展自身思維的機(jī)會(huì).物理學(xué)科是一門(mén)高度重視思維的學(xué)科，教學(xué)的主要目的之一就是發(fā)展學(xué)生的思維能力，可以說(shuō)每一次轉(zhuǎn)換法的運(yùn)用，都是一次發(fā)展學(xué)生思維能力的機(jī)會(huì).因此，教師不應(yīng)當(dāng)“主動(dòng)代勞”，而應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生積極思考，主動(dòng)體驗(yàn)，寧可讓學(xué)生出錯(cuò)，也不要輕易剝奪學(xué)生的思考機(jī)會(huì).要知道在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，只有學(xué)生開(kāi)始思考，他們的思維能力才能得到發(fā)展，思維才能得到培養(yǎng).

對(duì)轉(zhuǎn)換法的運(yùn)用而言，每一次轉(zhuǎn)換，學(xué)生都要思考“無(wú)形的”（實(shí)際上是不易感知的）如何變成“有形的”.這樣一個(gè)轉(zhuǎn)變的過(guò)程，又涉及到對(duì)具體原理的把握.比如說(shuō)，聲源的不可感知的振動(dòng)要變成可感知的振動(dòng)，關(guān)鍵在于用感知終端（如手指）接觸聲源（如喉嚨），或者用易振動(dòng)的物體來(lái)放大不易感知的振動(dòng)（這里實(shí)際上還有“放大”的思想）.如果學(xué)生能夠?qū)@一機(jī)制產(chǎn)生深刻的理解，那么思維就能夠得到真正的發(fā)展，而這取決于教師的教學(xué)設(shè)計(jì)，取決于教師的教學(xué)理念.

2 轉(zhuǎn)換法的具體教學(xué)設(shè)計(jì)以及實(shí)施

認(rèn)同轉(zhuǎn)換法的運(yùn)用可以發(fā)展學(xué)生的思維，那么在教學(xué)的時(shí)候，教師就應(yīng)當(dāng)想方設(shè)法抓住轉(zhuǎn)換法的教學(xué)契機(jī)，設(shè)計(jì)一個(gè)能夠讓學(xué)生有沉浸式體驗(yàn)的學(xué)習(xí)過(guò)程.在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生的主動(dòng)思考與探究、出錯(cuò)與糾錯(cuò)、思維從低階走向高階、學(xué)習(xí)從淺層走向深度，都應(yīng)當(dāng)是教師期待的教學(xué)情形.考慮到初中學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，在轉(zhuǎn)換法教學(xué)設(shè)計(jì)的時(shí)候可以體現(xiàn)一定的梯度，在最初接觸轉(zhuǎn)換法的時(shí)候，可以以一種隱性教學(xué)的方式，在回避轉(zhuǎn)換法具體概念的前提之下，讓學(xué)生去初步接觸，然后在后續(xù)的轉(zhuǎn)換法運(yùn)用場(chǎng)合中進(jìn)行相對(duì)顯性的學(xué)習(xí)體驗(yàn).事實(shí)證明，這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)既可以為學(xué)生豐富轉(zhuǎn)換法運(yùn)用的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)，同時(shí)又可以激活學(xué)生的思維，從而讓學(xué)生在理解并掌握轉(zhuǎn)換法的過(guò)程當(dāng)中，思維更加靈活，思路更加清晰，操作更加?jì)故?

比如，在“聲音的產(chǎn)生與傳播”教學(xué)設(shè)計(jì)中，提出“聲音是怎樣產(chǎn)生的”這一問(wèn)題之后，讓學(xué)生去重復(fù)原來(lái)的體驗(yàn)，如用手指摁住喉嚨發(fā)出“啊”的聲音，以確定聲音的產(chǎn)生與振動(dòng)有關(guān)，然后明確提出問(wèn)題：如何證明聲音是由于物體振動(dòng)產(chǎn)生的？那么學(xué)生自然就會(huì)想：要想證明，就必須看得見(jiàn)或摸得著，那么怎樣才能看得見(jiàn)摸得著呢？有了這些問(wèn)題的驅(qū)動(dòng)，再結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生往往就可以找到方法，只不過(guò)這個(gè)時(shí)候?qū)W生還不知道自己已經(jīng)運(yùn)用了轉(zhuǎn)換法.

到了后面“力”的知識(shí)的教學(xué)時(shí)，可以想方設(shè)法讓轉(zhuǎn)換法的教學(xué)變得顯性一些.“力”也是一個(gè)高度抽象的概念，盡管學(xué)生在生活當(dāng)中有著很多關(guān)于“力”的體驗(yàn)，但是這種體驗(yàn)形成的原始認(rèn)識(shí)，與物理上的“力”的概念之間的距離相距甚遠(yuǎn)，學(xué)生很難一下子接受“力是物體對(duì)物體的作用”.教師應(yīng)當(dāng)在學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)與“力”的概念之間搭建一座橋梁，這個(gè)橋梁應(yīng)當(dāng)是“力”與“力的作用效果”之間的關(guān)系.在教學(xué)中向?qū)W生提出的問(wèn)題可以是：怎樣才能證明物體受到力了呢？這個(gè)時(shí)候如果學(xué)生做出經(jīng)驗(yàn)性的回答，那么教師就必須做到畫(huà)龍點(diǎn)睛：能證明力存在的依據(jù)，實(shí)際上也就是力的作用效果，在施加力這一前提之前，必須存在基本的對(duì)應(yīng)關(guān)系，這實(shí)際上也是轉(zhuǎn)換法的精髓所在.在這一顯性引導(dǎo)的同時(shí)，要把此前與轉(zhuǎn)換法相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容同時(shí)激活，以確保引導(dǎo)所用的理論與已有的實(shí)例之間形成對(duì)應(yīng)關(guān)系.教學(xué)實(shí)踐表明，一旦這一關(guān)系被學(xué)生意識(shí)到，那么他們很快就能找到問(wèn)題突破的方向與具體做法.比如對(duì)物體受力與否的判斷，學(xué)生就會(huì)去思考物體受到力之后會(huì)有哪些表現(xiàn)，那么反過(guò)來(lái)根據(jù)這些表現(xiàn)就可以判斷物體與否受力.這樣，“力”與“形變或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變”之間就形成了對(duì)應(yīng)關(guān)系，學(xué)生也就經(jīng)歷了一次相對(duì)顯性的轉(zhuǎn)換法的運(yùn)用.

3 對(duì)初中物理教學(xué)中轉(zhuǎn)換法的思考

通過(guò)類似于上面的例子可以發(fā)現(xiàn)，作為初中物理當(dāng)中最常用的方法之一，轉(zhuǎn)換法的教學(xué)不僅可以讓學(xué)生更加深刻地體驗(yàn)到物理知識(shí)的由來(lái)，而且可以讓學(xué)生對(duì)物理思想方法本身又有一個(gè)學(xué)習(xí)與體驗(yàn)的機(jī)會(huì).在這樣的教學(xué)思路之下，知識(shí)教學(xué)與方法教學(xué)成為兩條并行的主線，學(xué)生在積累知識(shí)的同時(shí)可以體驗(yàn)物理思想方法的運(yùn)用，以此收獲知識(shí)與方法.特別值得一提的是，在轉(zhuǎn)換法運(yùn)用的過(guò)程中，往往伴隨著“思”與“做”，前者對(duì)應(yīng)著學(xué)生的思維，后者對(duì)應(yīng)著學(xué)生的實(shí)驗(yàn).這種情況下實(shí)驗(yàn)的出現(xiàn)是學(xué)生的自主需要，用實(shí)驗(yàn)來(lái)證實(shí)自己的觀點(diǎn)自然也就更加深入人心，與此過(guò)程相伴隨的也就是物理教學(xué)當(dāng)中經(jīng)常強(qiáng)調(diào)的“做中學(xué)”.

“做中學(xué)”意味著什么？當(dāng)然意味著動(dòng)手操作與動(dòng)腦思考同時(shí)發(fā)生，這是一種良好的物理學(xué)習(xí)狀態(tài).學(xué)生在動(dòng)手做的過(guò)程當(dāng)中往往可以獲得更多的靈感，而所謂靈感，實(shí)際上也就是思維發(fā)展的結(jié)果.有了靈感之后，學(xué)生的動(dòng)手實(shí)驗(yàn)會(huì)進(jìn)一步深入，實(shí)驗(yàn)就不再是按照已有的步驟去執(zhí)行機(jī)械的操作，而是一個(gè)在思維驅(qū)動(dòng)之下和思維參與之下的高質(zhì)量實(shí)踐過(guò)程.

基于轉(zhuǎn)換法的使用，可以創(chuàng)新初中物理教學(xué).比如上面所舉的“力”與“形變或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變”之間就形成了對(duì)應(yīng)關(guān)系，有學(xué)生將研究的目光鎖定在“力的大小”與“物體形變大小”之間的關(guān)系上，學(xué)生通過(guò)自己的生活經(jīng)驗(yàn)會(huì)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于一個(gè)物體所施加的力越大，那么這個(gè)物體的形變就越大，直到這個(gè)物體被破壞為止.學(xué)生有了這個(gè)想法之后，就會(huì)猜想到其中可能會(huì)存在一些定量關(guān)系.當(dāng)發(fā)現(xiàn)學(xué)生有這一想法之后，積極鼓勵(lì)他們?nèi)ミM(jìn)行探究，在引導(dǎo)之下，學(xué)生會(huì)用勾把和彈簧來(lái)進(jìn)行探究.通過(guò)探究學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)彈簧受到的拉力與發(fā)生的形變成正比，但是如果壓力過(guò)大彈簧就會(huì)被破壞.當(dāng)學(xué)生有了這一發(fā)現(xiàn)時(shí)，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生思考：這一結(jié)論是否能夠運(yùn)用于力的測(cè)量？于是學(xué)生通過(guò)刻度的標(biāo)記，就制造了一個(gè)簡(jiǎn)易的彈簧測(cè)力計(jì).通過(guò)這一過(guò)程，學(xué)生對(duì)后面所學(xué)的彈簧測(cè)力計(jì)的運(yùn)用非常得心應(yīng)手，他們知道彈簧測(cè)力計(jì)的構(gòu)成，知道彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)技巧，也知道在使用彈簧測(cè)力計(jì)的時(shí)候不能超過(guò)量程.說(shuō)到底學(xué)生的這些發(fā)現(xiàn)最終都是得益于轉(zhuǎn)換法的使用，得益于學(xué)生一邊做一邊學(xué)，而這也使得學(xué)生有一個(gè)很充分的自主學(xué)習(xí)空間，無(wú)論是對(duì)于學(xué)生的物理知識(shí)積累，還是對(duì)于物理學(xué)的核心素養(yǎng)的發(fā)展，都有非常重要的促進(jìn)作用，所以，可以認(rèn)為包括轉(zhuǎn)換法在內(nèi)的物理思想方法，就是學(xué)生物理學(xué)習(xí)智慧的源泉.

由此可見(jiàn)，包括轉(zhuǎn)換法在內(nèi)的物理思想方法的教學(xué)，一旦成為教學(xué)的主線，就可以有效提升課堂的質(zhì)量，切實(shí)培養(yǎng)學(xué)生的思維能力.在初中物理學(xué)科核心素養(yǎng)當(dāng)中強(qiáng)調(diào)科學(xué)思維的培養(yǎng)，事實(shí)證明，這一目標(biāo)的達(dá)成可以在轉(zhuǎn)換法等物理思想方法教學(xué)的過(guò)程當(dāng)中得以實(shí)現(xiàn).

參考文獻(xiàn)：

［1］李甲林.轉(zhuǎn)換法與等效替代法在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用：以一堂測(cè)量人體血液密度的實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)課為例[J].物理通報(bào)，2021（20）：52-53.

［2］ 王春燕.轉(zhuǎn)換法在初中物理教學(xué)上的應(yīng)用[J].物理教學(xué)，2012（3）：33-34.

［責(zé)任編輯：李 璟］