運用等效思維方法促進初中物理課堂教學

陳輝鳳

摘 要：等效思維是一種發散性的思維方式，同時也是一種高效性的解題策略，將其應用于初中物理教學課堂上，可以助力學生更加深入地理解物理概念，更加輕松地解決物理難題，從而獲得高質量的學習效率。本文將詳細探究等效思維在初中物理教學中的應用策略，從而助力初中物理教學質量的提升。

關鍵詞：等效思維;初中物理;物理教學

【中圖分類號】G633.7? ? ? ? ? ? 【文獻標識碼】A? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1005-8877（2022）17-0045-04

Using Equivalent Thinking to Promote Physics Classroom Teaching in Junior

High Schools

CHEN Huifeng （Xiamen Wuyuan Experimental School， Fujian Province， China）

【Abstract】Equivalent thinking is a divergent way of thinking and an efficient problem-solving strategy. Applying it to junior high school physics teaching classes can help students understand physics concepts more deeply， solve difficult physics problems more easily， and obtain high-quality learning efficiency. So as to obtain high-quality learning efficiency. This paper will explore in detail the application strategies of equivalent thinking in junior high school physics teaching， so as to help improve the quality of junior high school physics teaching.

【Keywords】Equivalent thinking; Junior high school physics; Physics teaching

伴隨著素質教學改革的持續推進，教師不僅需要在教學課堂上幫助學生完善知識結構，還需要幫助學生鍛煉思維能力，讓學生在提升學習質量的同時大力發展綜合素養。等效思維方法作為一種突出物理本質、探究事物內在規律的高效思維方式，具有啟迪學生思維、拓寬學生視野、促使學生觸類旁通的作用。為此，初中物理教師在課堂教學中需要對等效思維方法加以高度重視，并在革新教學理念與教學方式的基礎上對其加以科學應用。充分發揮等效思維方法的實踐應用效力，科學引導學生，讓學生得以更好地學習與發展。

1.初中物理課堂教學現狀

（1）教學方式陳舊

素質教學改革要求教師在教學過程中契合學生的實際學習情況與能力發展需求創新教學模式化。但是，在現階段的初中物理教學中，部分教師由于缺乏教學創新的意識與能力而依然沿襲傳統的教學模式，即以教師為教學主體對學生進行知識的灌輸，旨在促使學生掌握更多解題技巧來獲取更高的考試分數。在這樣一種傳統、陳舊的教學方式下，學生的主體位置得不到凸顯，以至于其長期處于被動的學習狀態下而漸漸失去學習的興趣、自主性與思維能力，最終也就導致了學生學習質量的不甚理想以及綜合素養得不到發展。

（2）課堂氛圍沉悶

課堂氛圍沉悶是現階段初中物理教學中存在較為普遍的一個問題，導致這一問題出現的原因主要有以下幾點。首先就是初中物理學科的知識點具有一定的抽象性與難度，導致部分理解能力較差的學生無法獲得良好的學習效果而漸漸失去物理學習的積極性。其次就是部分教師在教學過程中對學生的主體位置不夠重視，甚至完全忽略，以至于學生在被動接收知識的狀態下難以活躍起來。最后，就是缺乏教學互動，如沒有通過提問來與學生互動，也沒有通過問題探討來與學生互動。如此，在沉悶的課堂教學氛圍中，學生難以有較高的思維活躍度，從而也就難以有理想的課堂學習效果。

（3）不重視實驗教學

物理是一門研究物質規律與性質的科學，實驗是其研究的主要手段所在，但是在現階段的初中物理教學中，不少教師對實驗教學的重視程度卻并不高，認為實驗教學的開展會浪費教學時間。例如，部分需要通過教師演示的實驗其只是通過語言講解的方式進行教學，而部分需要通過學生動手的實驗，其只是通過教師演示的方式進行教學。除此之外，在學生親自動手進行實驗的過程中，其還會框定學生的實驗方式與思維。如此，在教師對實驗教學不夠重視的情況下，學生就難以通過實驗來更加深入地理解知識點以及難以通過實驗來鍛煉自身的創新思維能力、發散思維能力和實踐操作能力，最終也就導致學生的學習質量和綜合素養發展得不到保障。

2.等效思維方法在初中物理課堂教學中的應用

（1）利用等效思維方法理解抽象概念

在初中物理教學中，有很多概念性知識，這些概念性知識通常較為抽象，不利于學生理解，因此會導致學生難以獲得高質量、高效率的學習效果，甚至會導致學生對物理學習失去興趣。教師為改變這種情況，可以積極利用等效思維方法將原本抽象的概念性知識變得具象化，促使學生更好地理解。

例如，在教學重力相關知識時，學生很容易對重力概念進行理解，即物體由于地球吸引力而受到的力被稱之為“物體重力”。但是學生卻并不容易對重心概念進行理解，因為重心作為一個抽象性概念，大多數學生對重心的理解會簡單地認為其就是某個物體的中心點，但其實重心并不一定是物體的中心點，可在物體的各個位置，甚至不在物體之上。如此，當學生不能正確地理解重心概念時，其所畫出來的力的示意圖就可能錯誤百出，不能正確解題或學習知識。為有效避免這一問題的發生，在教學過程中，教師可以積極地利用等效思維方法來幫助學生理解重心概念，即通過簡單的、等效的轉化來將重心概念轉變為“作用于物體各個部分的力都集中于一點，這個點就是該物體的重心”。如此，這樣的一個等效轉化，不僅不會影響對物體的受力分析，還可以幫助學生更加直觀、具象地對重心概念進行理解，從而促使學生在畫力的示意圖時便可以更加準確，包括將物體所受到的浮力、摩擦力、重力、壓力等都集中在一個點上，更加精準地對其進行受力分析與做功分析，化難為易、化抽象為具象，深化理解，為之后的學習打下堅實基礎。

（2）利用等效思維方法構建理想模型

在初中物理教學中，時常需要構建理想物理模型才能夠正確解答的復雜問題。為此，初中物理教師在教學過程中需要對物理理想模型的構建加以高度重視，并充分利用理想模型展示整個物理過程，將原本復雜的問題簡單化，促使學生高效解答。而有的時候理想模型的構建并不容易，如所構建的理想模型很難符合全部條件，針對此種情況，教師需要積極地利用等效思維方法引導學生將原本不理想的物理模型轉化成理想的物理模型。

例如，在教學交流電相關內容時，教師便需要積極地在教學過程中融入建模思維。首先，教師可以利用多媒體為學生播放大型工廠的生產操作視頻，讓學生直觀、真切地感受大型交流發電機的工作狀態。之后，教師可以通過課堂演示的形式，將學生在視頻中所觀看到的大型交流發電機利用實驗模型展示出來，包括展示其零部件構成以及相關工作原理。在展示過程中，教師需要讓學生進行仔細觀察，如仔細觀察電流表的指針顯示情況，從而對交流電的基本內涵進行深入探討。除了以課堂演示的形式進行模型的構建與展示以外，教師還可以積極引導學生以繪圖的方式構建模型，通過等效的轉換與模仿來將原本看似復雜的實物模型演變為紙張上簡易的工作原理圖。如此，學生可以利用這一工作原理圖更好地解答相關問題，并最終獲得學習質量的提升與綜合思維的發展。

（3）利用等效思維方法變換物理過程

在初中物理的很多問題中，無論是過程的發展，還是狀態的確定，都是由許多因素共同決定的。在這眾多因素的決定過程中，如果某些因素的決定作用與另一些因素的決定作用相同，那么這些因素與另一些因素就屬于等效因素，從而二者之間可以相互替代，同時不會對最終結果造成影響。而通過這樣一種相互替代，可以使得原本看似復雜的問題簡單化，更有利于學生進行理解與解答。基于此，教師在教學過程中需要積極利用等效思維方法來變換物理過程，提升學生解題效率與提高學生學習質量。

首先，教師可以利用等效思維方法將原本抽象的物理現象轉變為客觀存在的普通問題，即利用模型構建的方式將原本復雜的物理現象與物理實驗轉變為簡單的物理問題，從而有效抓住其中的原理與本質解答問題。其次，教師可以利用等效思維方法將原本難以理解的復雜物理規律和本質轉變為直觀清晰的物理過程，即利用問題分解方式來逐層揭開物理規律與本質，讓學生迅速有效地解答復雜問題。最后，教師需要利用等效思維方法鼓勵學生靈活應用所學知識與問題條件，即利用形式變換的方式將知識點或問題條件進行不同角度的變換，以此高效解題。

（4）利用等效思維方法探索物理規律

物理規律指的是發生在不同物理現象之間的同一條件，其可以有效反映物理變化的本質。在初中物理教學中，物理規律的教學是重點所在，同時也是難點所在，很多學生由于不能良好地掌握物理規律而導致學習效果不甚理想。針對物理規律的學習，教師可以在教學過程中積極利用等效思維方將原本抽象、復雜的物理規律直觀、簡單地呈現在學生面前，并在此基礎上大幅度提升學生的學習質量。

如重為800N的物體，其體積為1000cm3，將其放入水中，那么該物體靜止時的最終狀態是怎樣的？解析：判斷一個物體的最終狀態，主要是通過分析該物體的受力情況進行判斷，而在該問題中，將物體放入水中，那么這個物體就會受到重力與浮力的作用。如果重力與浮力相等，那么這個物體就會懸浮在水中;如果重力大于浮力，那么這個物體就會下沉到水底;如果重力小于浮力，那么這個物體就會上浮于水面。基于這一物理規律，該問題的關鍵就在于如何判斷該物體的重力與浮力的大小。那么，在思考過程中學生便可以利用假設的方式進行探究，即假設該物體最終是懸浮于水中的。因而，根據阿基米德原理：浸在液體中的物體，所受到的浮力等于物體排開液體的重。所以，該物體排開的水重可以等效為該物體所受到的浮力，即F浮=G排=m排·g=ρ水·v排·G。由此，得出的結論浮力大于重力，并且假設錯誤，該物體的最終狀態是漂浮于水面上的。阿基米德原理從概念上理解是抽象的，通過本題中浮力的計算，讓學生體會到等效替代法的內涵，即可以用直排開的水重來替代抽象的、看不見摸不著的浮力大小，使問題簡單化、直觀化，有助于學生理解吸收。

（5）利用等效思維方法進行實驗教學

物理是研究物質性質與規律的科學，實驗是其最為有效的研究手段，因此，物理是一門建立在實驗基礎上的學科。在新課標的初中物理教材中，納入大量的演示實驗、探究實驗與實踐活動，教師需要在教學過程中對其加以高度重視，并積極利用等效思維方法將原本復雜的實驗過程與實驗現象展示在學生面前，從而引導學生更好地探究實驗知識。

如自制一個水氣壓計，并用它來觀察氣壓的變化。面對這一探究實驗，實際操作與測量都是十分困難的，但是通過等效思維方法卻可以很好地加以完成，即利用托里拆利實驗對該探究實驗進行等效替換。在托里拆利實驗中可以獲得這樣一個啟發：裝滿水銀的1米長的玻璃管倒插在水銀槽中，穩定后，玻璃管中水銀的高度只有76cm，說明玻璃管中水銀受到內外的壓強相等，而此時玻璃管的上方是真空的，所以，76cm高的水銀所產生的壓強就等于大氣壓。基于托里拆利實驗的這一啟發，學生可以通過以下方式來完成該探究實驗。首先，需要準備的實驗器材有普通的硬質塑料瓶、小水槽、固定支架以及小刻度尺。其次，實驗步驟如下所示：第一，將小水槽灌滿水，以及在硬質塑料瓶中注入四分之三的水;第二，用大拇指堵住硬質塑料瓶的瓶口，并將其倒置過來，同時將其瓶口沒入小水槽水中，以及移開大拇指;第三，將硬質塑料瓶固定在固定支架上，并將小刻度尺貼在硬質塑料瓶瓶身上。最后，通過觀察硬質塑料瓶中的水體變化便可以觀察到氣壓的變化。如此，通過這樣一個等效思維方法，學生有效地完成了該探究實驗，并深刻掌握了其中的原理與知識點。

再如，在平面鏡成像實驗中，找到平面鏡所成虛像的位置，并測量出其與平面鏡之間的距離。這是一個探究平面鏡成像規律的物理實驗，如何將未點燃的蠟燭放置在平面鏡所成虛像的位置是該實驗的難點所在，同時也是該實驗的關鍵所在。想要成功完成該實驗，重點就在于準確找尋平面鏡所成虛像的位置。在實驗開始前，教師首先可以組織學生進行小組討論，即依據學生學習能力的不同將學生分成為3～5人不等的小組進行彼此之間的交流探討，并讓小組之間相互比賽，看看那個小組能夠最快找到完成這一實驗的方式方法。通過小組探討，學生共發現有兩個問題。第一，如果利用玻璃板進行成像，那么由于玻璃板背面沒有水銀層，其所成的像并不十分清晰，從而在利用未點燃蠟燭進行重合定位時會存在很大誤差。第二，如果利用平面鏡進行成像，那么由于平面鏡背面有水銀層，其所成的像不能直接在另一側顯示，從而也就無法利用未點燃的蠟燭進行定位。在發現這樣兩個問題之后，學生可以總結出這樣一個結論，玻璃板成像可以在另一端呈現，但是并不清晰，而平面鏡成像不能在另一端呈現，但是非常清晰。由此，教師可以引導學生進行這樣的思考，能不能將玻璃板與平面鏡的相關優勢融合起來，并準確找到所成虛像的位置？這樣一個思考問題的提出實際上就是教師利用等效思維方法引導學生探究實驗的過程。學生通過思考制訂了這樣的一個實驗操作方案：第一，先將平面鏡背部的水銀層每間隔2cm便刮去一條2cm的道，使其表現出來的形態同斑馬線一樣;第二，利用經過處理的平面鏡來完成平面鏡成像實驗。最后，在這樣一個實驗操作方案中，學生清晰地觀看到了平面鏡另一側的虛像，同時也使用未點燃的蠟燭對其進行了準確定位，并最終完成了虛像對平面鏡位置的測量，得出結論：點燃的蠟燭與平面鏡的位置距離同平面鏡所成虛像與平面鏡的位置距離相等，即平面鏡成像的特點是距離相等、左右相反。如此，在這樣一個實驗教學過程中，教師合理地利用了等效思維方法來幫助學生完成實驗探究，不僅更加深刻地掌握了相關知識，還有效地鍛煉了學生的思維能力。

3.等效思維方法在初中物理課堂教學中的應用注意事項

（1）等效思維方法并不是簡單的替換

等效思維方法是將實際、復雜的物理問題轉化為效果相同的、簡單的、便于研究的物理問題，以便突出物理本質，找尋物理內在規律，其有利于啟發學生思維、拓寬學生視野，讓學生能觸類旁通地進行學習和解決問題。但是需要注意的是，等效思維方法并不是簡單的替換，包括知識概念的替換與問題條件的替換，其需要建立在綜合的思維考量之上，需保障轉換條件之間的等效，不對最終結果造成影響，還需保障轉換后的問題更加簡單、明了，有利于理解與解答。如此，等效思維方法才具有實際應用效力和意義。

（2）需與其他科學方法進行有機結合

在初中物理教學中，除了可以利用等效思維方法提升學生的學習效率以外，還有很多方法也可以提升學生的學習效率，如控制變量法、理想模型法、推理法、比例法、類比法、轉換法、圖像法等。在以上眾多學習方法中，無不蘊藏著科學的思維方式與角度，均能在一定程度上發展學生的創新思維能力與發散思維能力。因此，初中物理教師在教學過程中不能單一地使用等效思維方法引導學生學習，還需要積極地將其與其他科學方法進行有機結合，從而更好地發展學生的學習思維與提升學生的學習質量。

（3）等效思維方法不能依賴信息技術

信息技術的高速發展不僅改變了人們的生活方式，而且改變了人們的學習方式。依托信息技術而產生的各類創新的、先進的、高效的教學手段被廣泛地應用于當前的教育中，如多媒體教學、微課教學等，具有生動形象、重點突出的特點，能夠有效激發學生的學習興趣以及大幅度提升學生的學習質量。但需要注意的是，信息技術盡管可以直觀地演示物理現象與過程，卻不能直接代替學生的思維過程與探究過程。因此，初中物理教師在使用等效思維方法對學生進行教學引導時，不能過于依賴信息技術，否則會造成重結果輕過程的本末倒置現象，從而不利于學生的思維能力與綜合素養發展。

4.結語

總而言之，等效思維方法作為一種發散性的思維方式，能夠幫助學生化繁為簡、化抽象為具象，從而更好地理解知識點與解答問題。因此，初中物理教師在教學過程中需要積極地、科學地對等效思維方法進行利用，包括利用等效思維方法理解抽象概念、利用等效思維方法構建理想模型、利用等效思維方法變換物理過程、利用等效思維方法探索物理規律以及利用等效思維方法進行實驗教學。如此，促使學生高效學習的同時也大力發展學生的綜合素養。

參考文獻

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