初中物理教學中培養物理思想“四化”策略

摘 要：基于物理思想教育的重要意義，結合初中物理教學實踐，探尋學生物理思想培養的策略.堅持以本為本，深度挖掘，發揮教材載體效應，顯化物理思想;堅持循序漸進，實現學生物理思想的螺旋上升，固化物理思想;凸顯學生主體，引導學生自主建構物理思想，總結歸演，強化物理思想;最后將物理思想培養歸于應用，重構應用情境，深化物理思想.

關鍵詞：初中物理;物理思想;顯化;固化;強化;深化

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

物理思想及研究方法是物理學的靈魂[1].首都師范大學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科核心素養角度來看，“科學探究”為基礎，“科學思維”為靈魂，而物理思想是科學思維的內核[3].物理思想是人類在物理領域長期實踐過程中經驗積淀的結晶，是物理學的寶貴財富.它對于提高學生物理學習效能、深入探索物理本質具有重要的意義.初中階段物理學習具有奠基作用，這需要教師改變當前純知識性教學思想，將培養學生物理思想作為物理教學的重要任務之一，在物理教學的各個環節有機滲透物理思想，并結合教材與學生實際情況，尋求合適的思想培養策略.

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].教材是實施初中物理教學的抓手，也是物理思想培養的根本因循.這就需要教師確立以本為本的物理思想培養理念，深度挖掘初中物理教材中的物理思想，并綜合當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上的差異點和共同點的一種思想.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行比較，從而通過比較得出物理量的大小，進而確定物質的性質.運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、壓強以及功率等概念的引入.

轉換思想：物理研究中，在確保效果相同的基礎上，把一些不易觀察或者不常見的現象、隱性的或難以測量的物理量、陌生或復雜的問題進行巧妙地轉換，通過其表現出來的現象、效應以及作用效果來間接研究，這種思想就是轉換思想.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：在物理學研究領域中，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，我們發現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系，就需要對某些量進行控制，保持其固定不變，從而得出物理量之間的關系.在科學探究中，往往會涉及到控制變量思想.

數形結合思想：在物理現象研究中，往往需要將數量與圖形有機結合起來，從而了解物理屬性或者得出物理量，這種結合數字和圖形的思想就是數形結合思想，這種思想也是數學課程的一種重要思想，在物理教材中占有相當一部分比例.

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生物理學習效率具有重要意義.需要注意的是物理教材中物理思想的挖掘要與教學內容有機結合起來，使物理思想的呈現自然化，并且突出學生在物理思想挖掘中的主體地位.這樣不僅能夠有效地實現物理思想的顯化，而且能夠促進學生物理思想的運用.

2 循序漸進，螺旋上升，固化物理思想

布魯納提出“螺旋式教學”，就是采用與學生思維方式相符的教學形式，隨著學生不斷地成長，不斷拓廣和加深學科的內容，使之在課程中呈螺旋式上升態勢的教學模式[4].物理思想的培養不是一蹴而就的，需要我們遵循由淺入深、循序漸進的原則，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新的物理思想，實現學生物理思想螺旋上升;從而固化并逐步提升學生物理思想，并發展學生運用物理思想指導實踐的能力.

2.1 因循教材物理思想體系

現行教材中蘊藏著豐富的物理思想，這些物理思想有機地與物理教學內容融為一體.這就需要我們在培養學生物理思想時，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，做到有計劃、有目的地培養學生的物理思想.

譬如，粵滬版“聲音與環境”一章，包括“聲音的產生和傳播”和“聲音的特征”等主要內容，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行深入挖掘，全面掌握該部分涉及的轉換、比較、假說、控制變量以及數形結合等物理思想[5]，尋找物理思想與物理知識點有機融合的路徑.

某一個章節的物理思想培養不宜過多，不能講究面面俱到，需要我們基于學生物理思想循序漸進發展的需要，突出重點.譬如，在第一章“走進物理世界”中，可以突出比較物理思想，通過“比較長短”讓學生感受到比較的關鍵在于選取相同的標準，這一思想與教材內容比較貼近，而且這一物理思想對于學生而言，相對簡單，體現出由易到難的培養策略.

2.2 新舊物理思想融合匯通

物理思想具有豐富性的特點，這些思想不是孤立的，而是互相關聯，存在密切的關系.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聯起來，譬如運用舊的物理思想引出新的物理思想.

譬如，第一章我們重點突出比較思想，第三章“光和眼睛”的教學，可以突出對稱思想.在引出對稱思想時，可以從比較思想復習入手，并且挖掘“光”這部分內容中的比較思想，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，這樣不僅降低了學習難度，也符合循序漸進的原則，搭建起新舊物理思想之間的橋梁，促進新舊物理思想的有機融合，幫助學生形成系統的物理思想.

2.3 拓展引發全新物理思想

拓展是物理教學的有機組成部分，也是物理教學的重要環節.學生物理思想的培養，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.這樣的設計，不僅能夠拓展學生知識面，而且能夠有計劃、有序列地培養學生物理思想.

譬如，“光”這部分教學，在引導學生運用比較思想的基礎上，可以進行適度的拓展，提供一段鏈接資源，在“光的反射定律”學習中，由學生通過實驗尋找反射光線與入射光線的位置關系，幫助學生引出對稱思想，再提供一些相關材料，讓學生根據材料概括對稱思想的特征.在“平面鏡成像特點”學習中，通過實驗探究，學生就順理成章地想到對稱思想，緊緊抓住“像與物關于鏡面對稱”這一核心知識，并將它運用于解決實際問題當中.

拓展環節，不僅體現出物理思想培養的系統性，而且也為學生搭建了自主建構物理思想的平臺，激發學生對物理思想的興趣，從而主動參與到物理思想建構中，促進學生物理思想的培養與發展.

3 凸顯主體，總結歸演，強化物理思想

物理思想培養的實效性與學生直接相關，這就需要我們在培養物理思想時緊扣學生主線，緊扣學生學情特點，包括學習興趣、知識基礎以及發展潛能等，激發學生自主建構的興趣，發揮物理實驗在學生自主建構物理思想中的作用，并通過總結反思，達到強化學生物理思想的目的.

3.1 凸顯自主建構

學生物理思想的發展需要立足于學生實際，根據學生的興趣愛好、物理能力以及學習需求等，優化物理思想教學，激發學生物理思想探究的興趣，從而凸顯學生在物理思想建構中的主體地位，將物理思想教學從灌輸轉向自主建構.

仍以“平面鏡成像特點”教學為例，在導入環節，可以利用生活中平面鏡成像方面的現象，創設導入情境，并將等效思想有機滲透在教學情境中.學生通過觀看直觀的情境，獲得感性認識，并且在視頻資源創設的情境幫助下，對等效思想的特征獲得直觀認識，從而激發學生物理思想建構的積極性，并對物理思想產生濃厚的好奇心，從而主動地探究多樣化物理思想，成為物理思想建構的主人.

3.2 憑借物理實驗

學生物理思想的自主建構需要豐富的學習體驗，對于學生的體驗來說，實驗是不可或缺的路徑.初中物理教學中，教師要善于憑借物理實驗，將物理思想的建構與物理知識建構有機交融在一起，成為一個有機的整體，擴大物理實驗的教育效能.

譬如，串聯電路總電阻計算教學中，可以引導學生設計實驗測量一個串聯電路的總電阻，比如，R1=5Ω，R2=10Ω，通過實驗測出它們串聯后的總電阻R=15Ω.通過實驗，讓學生認識到實驗的實質是：5Ω與10Ω的電阻串聯可視為一個整體，可以用一個15Ω的電阻來代替，即將n個電阻串聯連接到電路與將總電阻連接到電路中實際效果是一樣的.

學生通過這個實驗，親身對等效思想獲得直觀認識，由于學生親歷了等效思想建構的過程，獲得了豐富的體驗.這樣學生獲得的物理思想才更加深刻，并且實現物理思想從直觀到抽象的升級.

3.3 強化總結反思

物理思想具有系統性，要使學生零碎的物理思想變成物理思想體系，需要我們強化物理思想總結與反思.物理思想的總結與反思可以以章節為基本單位，即學完一個章節的物理知識，引導學生結合物理知識體系總結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物理知識與物理思想的融合，也實現兩者的相輔相成，使物理思想更好地促進學生物理學習.

譬如，在學完“聲音與環境”一章后，將物理思想與教學內容有機結合起來，以物理思想為主線總結復習知識內容（如圖1所示），突出轉換、比較（含類比和對比）、假說、控制變量以及數形結合等物理思想在研究物理問題中的作用，有效地幫助學生強化習得的物理思想，逐步培養學生應用物理方法解決問題的能力.

在章節總結歸納的基礎上，再以冊為單元，對本冊教材中的物理思想進行總結.在總結歸納時，不能停留在概念層面，要引導學生結合物理相關知識建構物理思想，這樣建立起來的物理思想才是鮮活的，學生才能運用物理思想指導學習以及物理實踐.

4 歸于應用，重構情境，深化物理思想

物理思想培養的目的是為了提高學生運用物理方法解決實際問題的能力.在物理研究和教學中，物理思想指引著物理方法;反過來，物理方法又體現著物理思想.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].要實現物理思想向物理方法的轉變，提高學生運用物理方法解決實際問題的能力，需要我們將物理思想培養的落腳點聚焦在“應用”上，通過鏈接生活，合理運用教學技術手段，重構物理應用情境，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系，它源自于生活，又服務于生活.這就需要物理教師打破“唯課程”觀，將物理思想培養與生活密切聯系起來，鏈接學生生活，借助學生熟悉的蘊藏物理思想的生活現象、資源等構建場景，讓抽象的物理思想變得具體起來，利用學生感性認識的思維優勢，降低學生物理學習難度，凸顯物理思想培養直觀性.

譬如，在“探究燈泡的電功率跟哪些因素有關”的實驗中，鑒于學生對電功率的認識存在陌生感，在教學設計時，通過創設情境，利用學生熟悉的燈泡亮度巧妙地進行轉換，間接顯示電功率的大小，實驗操作性強，觀察方便、快捷，較好地突破教學難點[7].顯然，物理思想的巧妙應用將教學內容借助生活中的現象呈現出來，從而讓學生通過具體的生活化現象學習相關知識，降低了學生學習物理的難度.

4.2 憑借技術，化隱性為顯性

物理學視野下，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.這就需要我們優化教學方法，借助現代信息技術手段，將隱性的物理概念進行轉變，讓隱性的概念具體起來，顯現出來，從而帶給學生直觀的感受，促進學生物理思想的形成，并能夠運用物理思想解決生活中的實際問題.

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

4.3 重構情境，化思想為能力

物理課程作為一門自然學科，它的課程屬性決定了“應用”的教學旨歸，要將物理思想培養與學生實踐能力有機結合起來.實踐應用又離不開特定的場景，因此物理思想培養要注重構建學習與應用場景，引導學生從生動、直觀的情境中進入物理思想，并在重構物理應用情境中深化物理思想，讓物理思想轉化為物理方法，指導學生實踐運用.

譬如，在幫助學生建立“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，適度拓展學生的科學思維.學生在題目規定的應用場景下，探索如何利用基本模型解決實際問題.由于學習任務簡明，承上啟下，學生在探究學習中將會運用轉換的思想，將“電流的測量”轉化為“電流的計算”，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，其實驗設計的基本模型是不變的.

由于重構了運用場景，讓學習任務變得直觀起來，而且調動學生對物理思想運用，深化了學生對物理思想的理解，并培養學生利用物理方法解決實際問題的思維與能力.

總之，物理思想是學生學習物理的思維支持，只有培養學生的物理思想，才能有效地提升學生物理學習、物理實踐的實效性.我們要充分認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，堅持循序漸進的培養原則，系統地促進學生物理思想發展，突出學生在物理思想建構中的主體地位，并引導學生對物理思想進行總結歸演，讓物理思想轉變為學習方法，轉化為學生的實際能力，去指導學生實踐，提高學生利用物理思想解決實際問題的能力，讓物理思想助力學生物理學習，切實提升學生的物理核心素養.

參考文獻：

[1]王較過，王立.論物理學中的等效思想及等效方法[J].陜西師范大學繼續教育學報，2001（02）：97-99.

[2]邢紅軍，張抗抗.論物理思想的教育價值及其啟示[J].教育科學研究，2016（08）：61-68.

[3]司德平.基于學科思想方法例析文本教學價值的提取[J].湖南中學物理，2018，33（11）：1-5+11.

[4]林錫波.基于物理思想的中學物理教學探討[J].中學理科園地，2016，12（02）：36-37.

[5]盧長津，鄧少強.以物理思想為導向的教學實踐研究——以粵滬版“聲音與環境”一章教學為例[J].中學物理教學參考，2017，46（22）：34-35.

[6]盧長津.顯化物理思想 提升核心素養[J].中學物理，2018，36（18）：8-10.

[7]盧長津，歐建欣，蔡錦源.試析初中物理轉換思想的“四化”[J].中學物理，2019，37（04）：33-35.

（收稿日期：2020-03-02）