基于高中物理核心素養(yǎng)下等效思維的顯化教學(xué)

摘 要：物理課程是高中課程的一個(gè)非常重要的組成部分，通過(guò)高中物理的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以在很大程度上提升自身的獨(dú)立思考能力和邏輯思維能力。高中物理教師在開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)的過(guò)程中，除向?qū)W生傳授相關(guān)理論知識(shí)外，更應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生逐步養(yǎng)成一種科學(xué)的思維模式。文章通過(guò)研讀相關(guān)學(xué)者的已有文獻(xiàn)，并結(jié)合自身的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，就如何基于高中核心素養(yǎng)下等效思維的現(xiàn)行教學(xué)提出了一些針對(duì)性建議，希望能夠?yàn)榻窈髮W(xué)者的相關(guān)研究提供一定的理論基礎(chǔ)，同時(shí)也希望能夠促進(jìn)我國(guó)高中生物理綜合素養(yǎng)的整體提升。

關(guān)鍵詞：高中物理;核心素養(yǎng);等效思維;顯化教學(xué)

物理核心素養(yǎng)是學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中形成的適應(yīng)個(gè)人和社會(huì)發(fā)展的品格和能力，物理學(xué)科核心素養(yǎng)是深化課程改革的關(guān)鍵要素。

物理核心素養(yǎng)的一個(gè)重要表現(xiàn)是擁有科學(xué)思維。高中物理教師在開(kāi)展相關(guān)教學(xué)活動(dòng)時(shí)，應(yīng)當(dāng)注重培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新意識(shí)、科學(xué)思維模式以及社會(huì)實(shí)踐能力，進(jìn)而促使學(xué)生將所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)際問(wèn)題相結(jié)合。

一、物理科學(xué)思維與等效思維概念的界定

作為物理核心素養(yǎng)的一個(gè)重要組成部分，物理的科學(xué)思維，是指人們?cè)谡J(rèn)識(shí)客觀世界這一過(guò)程中，能夠主動(dòng)地從物理學(xué)的角度去認(rèn)識(shí)自然現(xiàn)象，進(jìn)而解釋自然現(xiàn)象、解決實(shí)際問(wèn)題的思維。而等效思維，是指從事物間的等同效果出發(fā)，在解決實(shí)際問(wèn)題這一過(guò)程中，不斷變化研究的對(duì)象、研究對(duì)象的結(jié)構(gòu)、過(guò)程、功能等的一種思維方式。物理中的等效是指將較為生疏、煩瑣的事物用較為熟悉的物理事物進(jìn)行替代的過(guò)程，并且這一替代能夠保證結(jié)果相同，從而更加簡(jiǎn)單、有效地探索問(wèn)題的本質(zhì)，進(jìn)而解決問(wèn)題。

二、等效思想顯化教學(xué)的現(xiàn)狀

高中物理教師在開(kāi)展相關(guān)教學(xué)活動(dòng)時(shí)，應(yīng)當(dāng)不斷引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)等效思維，通過(guò)觀察、實(shí)驗(yàn)等方式培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)推理與論證的能力，從而得出相關(guān)結(jié)論，在此過(guò)程中也促使學(xué)生形成一種科學(xué)思維。等效思維方法的相關(guān)內(nèi)容并未以文字的形式直接呈現(xiàn)，因此，學(xué)生只能通過(guò)教師的潛移默化來(lái)培養(yǎng)自身的等效思維，這在一定程度上阻礙了學(xué)生的進(jìn)步。同時(shí)當(dāng)前大部分高中物理教材僅僅涉及相關(guān)概念和規(guī)律，并未對(duì)物理等效思想方法進(jìn)行詳盡介紹。

三、等效思想在物理教學(xué)中的顯化

1.在物理概念的教學(xué)中顯化等效思想

物理概念是人們?cè)谡J(rèn)識(shí)客觀世界的過(guò)程中，對(duì)物理現(xiàn)象進(jìn)行升華、加工進(jìn)而得出的物理最本質(zhì)特征。盡管存在許多不同的物理現(xiàn)象和物理事物，但是這些現(xiàn)象、事物之間通常有著相似的規(guī)律和本質(zhì)，通過(guò)對(duì)這些相似規(guī)律和本質(zhì)的運(yùn)用能夠解決較為復(fù)雜的物理問(wèn)題，這就形成了全新的物理概念和規(guī)律。比如，重心、質(zhì)點(diǎn)等為了更為高效地研究問(wèn)題建立了等效模型;又如，等效單擺、合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)通過(guò)使用簡(jiǎn)單的替代，使得問(wèn)題能夠簡(jiǎn)單有效解決;再如，平均速度的有效值和平均值使得較為復(fù)雜的問(wèn)題變得簡(jiǎn)單化。

2.在物理規(guī)律的教學(xué)中顯化等效思想

物理規(guī)律是對(duì)各種物理現(xiàn)象及過(guò)程的簡(jiǎn)練總結(jié)，反映出了事物之間的運(yùn)動(dòng)、變化和發(fā)展。現(xiàn)有的物理規(guī)律大多是由物理專家長(zhǎng)期研究與探索形成的，是一種經(jīng)驗(yàn)性的知識(shí)，物理規(guī)律一般具有較為復(fù)雜的認(rèn)識(shí)過(guò)程。例如，在對(duì)勻變速直線運(yùn)動(dòng)位移與時(shí)間關(guān)系進(jìn)行研究時(shí)，可以在學(xué)生現(xiàn)有知識(shí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用等效思想，將勻變速直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)檩^為簡(jiǎn)單的勻速直線運(yùn)動(dòng)，也就是所謂的“化變?yōu)楹恪薄?/p>

方法一：將v-t圖象圍成的面積來(lái)表示物體發(fā)生的位移。物體在做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，其速度是始終不變的，因此其位移的距離可以用s=vt來(lái)表示，這樣位移的距離數(shù)值正好與v-t圖象中圖線與時(shí)間軸圍成的面積相等，而且對(duì)于勻變速直線運(yùn)動(dòng)來(lái)說(shuō)，其速度的變化是均勻的，因此，我們可以將時(shí)間劃分為無(wú)限多的小的時(shí)間段，每一小時(shí)間段可以同一個(gè)小矩形等效，這一小矩形的面積也就是在這一小時(shí)間段內(nèi)發(fā)生的位移距離，時(shí)間段劃分得越細(xì)，所設(shè)想的運(yùn)動(dòng)模型也就與真實(shí)的運(yùn)動(dòng)越接近。

方法二：對(duì)于勻速直線運(yùn)動(dòng)來(lái)說(shuō)，s=vt，其運(yùn)動(dòng)速度的變化是均勻的，v-t圖象中速度v與時(shí)間t的關(guān)系是線性關(guān)系，并且v=v0+at，因此，對(duì)于整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程來(lái)說(shuō)，其平均速度v可以用公式v=（v0+v1）/2來(lái)表示。基于此，我們就可以得出一個(gè)等效的恒定的速度，也就是勻變速直線運(yùn)動(dòng)的平均速度v，進(jìn)而用其來(lái)求解位移距離：s=vt=[（v0+v1）/2]*t=[（v0+v0+at）t]/2=v0t+at2/2。

3.在課堂教學(xué)中的各個(gè)環(huán)節(jié)顯化等效思想

一節(jié)精彩的高中物理課教學(xué)活動(dòng)應(yīng)當(dāng)由許多教學(xué)環(huán)節(jié)構(gòu)成，比如，課程導(dǎo)入環(huán)節(jié)、概念介紹環(huán)節(jié)、規(guī)律和原理的引入環(huán)節(jié)、知識(shí)復(fù)習(xí)環(huán)節(jié)、內(nèi)容拓展環(huán)節(jié)以及課堂小結(jié)環(huán)節(jié)，等等。高中物理教師在開(kāi)展這些教學(xué)活動(dòng)時(shí)，應(yīng)當(dāng)積極主動(dòng)地將物理思想和方法進(jìn)行顯化。具體來(lái)說(shuō)，將“驗(yàn)證牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)”作為例子，高中物理教師可以在以下環(huán)節(jié)中顯化物理等效思想：①在回顧復(fù)習(xí)原理的環(huán)節(jié)中顯化物理等效思想;②在問(wèn)題探究的環(huán)節(jié)中顯化物理等效思想;③在數(shù)據(jù)處理的環(huán)節(jié)中顯化物理等效思想。

4.在物理實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)中顯化等效思想

高中物理中的很多實(shí)驗(yàn)，特別是力學(xué)實(shí)驗(yàn)都常常用到等效思想。例如，在實(shí)驗(yàn)思想上等效的實(shí)驗(yàn)有電流場(chǎng)模擬靜電場(chǎng)實(shí)驗(yàn)以及布朗運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn);在原理上等效的實(shí)驗(yàn)有驗(yàn)證牛頓第二定律以及驗(yàn)證力的平行四邊形定則;在過(guò)程上等效的實(shí)驗(yàn)有平拋運(yùn)動(dòng)裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn);在作用效果上等效的實(shí)驗(yàn)有“研究彈簧的形變與外力關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)等。

5.在物理習(xí)題教學(xué)中顯化等效思想

對(duì)于高中生來(lái)說(shuō)，練習(xí)高中物理習(xí)題是一種非常重要的提升方法。高中物理教師在講解相關(guān)物理習(xí)題時(shí)，有些物理習(xí)題僅僅采用常規(guī)的方法往往無(wú)從下手，有些習(xí)題即使采用常規(guī)方法可以得出結(jié)論，但其計(jì)算過(guò)程通常十分煩瑣，面對(duì)這種情況，如果可以采用等效思想、變化求解方法，那么就可以使相關(guān)的物理習(xí)題高效解決。

結(jié) 語(yǔ)

高中物理課程是高中課程的一個(gè)非常重要的組成部分，這門課程難度較高，學(xué)生接受程度一般較低，因此，對(duì)于高中物理教師來(lái)說(shuō)，在開(kāi)展相關(guān)教學(xué)活動(dòng)時(shí)應(yīng)當(dāng)運(yùn)用好物理等效思想這把極其重要的“鑰匙”，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)積極引導(dǎo)學(xué)生理解與掌握物理等效思想，促進(jìn)高中學(xué)生獨(dú)立思考能力、邏輯思維能力以及科學(xué)思維能力的提升。除此之外，高中物理教師還應(yīng)當(dāng)不斷提升自身的教學(xué)水平，在課程導(dǎo)入環(huán)節(jié)、概念介紹環(huán)節(jié)、規(guī)律和原理的引入環(huán)節(jié)、知識(shí)復(fù)習(xí)環(huán)節(jié)、內(nèi)容拓展環(huán)節(jié)以及課堂小結(jié)環(huán)節(jié)中運(yùn)用等效思想，促使學(xué)生學(xué)會(huì)舉一反三、觸類旁通，更加積極主動(dòng)地投身到高中物理課程的學(xué)習(xí)之中，將課堂中所學(xué)到的物理理論知識(shí)更好地運(yùn)用到解決現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)際問(wèn)題中去，從而促使高中生物理綜合素養(yǎng)的整體提升，進(jìn)而為我國(guó)培養(yǎng)一批德、智、體、美、勞全方面發(fā)展的高素質(zhì)人才。

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基金項(xiàng)目：該文為2018年度福建省中青年教師教育科研項(xiàng)目（基礎(chǔ)教育研究專項(xiàng)）：高中物理教學(xué)實(shí)踐中等效法顯化教育的策略研究（jz180266）研究成果。

作者簡(jiǎn)介：陳麗琴（1982—），女，江西撫州人，中學(xué)一級(jí)教師，本科。