初中物理教学中培养物理思想“四化”策略

摘 要：基于物理思想教育的重要意义，结合初中物理教学实践，探寻学生物理思想培养的策略.坚持以本为本，深度挖掘，发挥教材载体效应，显化物理思想;坚持循序渐进，实现学生物理思想的螺旋上升，固化物理思想;凸显学生主体，引导学生自主建构物理思想，总结归演，强化物理思想;最后将物理思想培养归于应用，重构应用情境，深化物理思想.

关键词：初中物理;物理思想;显化;固化;强化;深化

文章编号：1008-4134（2020）12-0005 中图分类号：G6337 文献标识码：B

物理思想及研究方法是物理学的灵魂[1].首都师范大学物理系邢红军教授提出：完整意义上的物理教育包括物理知识教育、物理方法教育、物理思想教育、物理观念教育与物理精神教育[2].就目前从培育物理学科核心素养角度来看，“科学探究”为基础，“科学思维”为灵魂，而物理思想是科学思维的内核[3].物理思想是人类在物理领域长期实践过程中经验积淀的结晶，是物理学的宝贵财富.它对于提高学生物理学习效能、深入探索物理本质具有重要的意义.初中阶段物理学习具有奠基作用，这需要教师改变当前纯知识性教学思想，将培养学生物理思想作为物理教学的重要任务之一，在物理教学的各个环节有机渗透物理思想，并结合教材与学生实际情况，寻求合适的思想培养策略.

1 以本为本，深度挖掘，显化物理思想

深入研究物理教材，充分挖掘其中蕴含的物理思想和研究方法具有十分重要的意义[1].教材是实施初中物理教学的抓手，也是物理思想培养的根本因循.这就需要教师确立以本为本的物理思想培养理念，深度挖掘初中物理教材中的物理思想，并综合当前物理思想的挖掘成果，使教材中的物理思想得以显化.

比较思想：是确定事物之间本质上的差异点和共同点的一种思想.物理教材中常常会涉及到物理量，物理量的存在就需要对其进行比较，从而通过比较得出物理量的大小，进而确定物质的性质.运用比较方法的思想就是比较思想，是物理教材中常见思想之一，譬如：长度、温度、密度、速度、压强以及功率等概念的引入.

转换思想：物理研究中，在确保效果相同的基础上，把一些不易观察或者不常见的现象、隐性的或难以测量的物理量、陌生或复杂的问题进行巧妙地转换，通过其表现出来的现象、效应以及作用效果来间接研究，这种思想就是转换思想.譬如：敲击鼓面，纸屑的跳动可以反映鼓面的振动，纸屑跳动的幅度可以反映鼓面的振动幅度.

等效思想：在物理学研究领域中，存在一些物理情形，它们具体的情形尽管不同，但是从总的效果来看，却是相同的，这种思想就是等效思想.譬如平面镜成像，用蜡烛B等效蜡烛A的像.

控制变量思想：物理研究中，我们发现一个物理量常常会受到其他几个相异物理量的影响，为了研究多个物理量之间的关系，就需要对某些量进行控制，保持其固定不变，从而得出物理量之间的关系.在科学探究中，往往会涉及到控制变量思想.

数形结合思想：在物理现象研究中，往往需要将数量与图形有机结合起来，从而了解物理属性或者得出物理量，这种结合数字和图形的思想就是数形结合思想，这种思想也是数学课程的一种重要思想，在物理教材中占有相当一部分比例.

除了上述思想外，还有对称思想、可逆思想、守恒思想以及相对性思想等，物理教材中的物理思想普遍而广泛地存在着，掌握这些思想对于提高学生物理学习效率具有重要意义.需要注意的是物理教材中物理思想的挖掘要与教学内容有机结合起来，使物理思想的呈现自然化，并且突出学生在物理思想挖掘中的主体地位.这样不仅能够有效地实现物理思想的显化，而且能够促进学生物理思想的运用.

2 循序渐进，螺旋上升，固化物理思想

布鲁纳提出“螺旋式教学”，就是采用与学生思维方式相符的教学形式，随着学生不断地成长，不断拓广和加深学科的内容，使之在课程中呈螺旋式上升态势的教学模式[4].物理思想的培养不是一蹴而就的，需要我们遵循由浅入深、循序渐进的原则，因循教材编排体系，注重新旧物理思想的融会贯通，并通过适度的拓展引发新的物理思想，实现学生物理思想螺旋上升;从而固化并逐步提升学生物理思想，并发展学生运用物理思想指导实践的能力.

2.1 因循教材物理思想体系

现行教材中蕴藏着丰富的物理思想，这些物理思想有机地与物理教学内容融为一体.这就需要我们在培养学生物理思想时，要充分利用教材的载体作用，因循物理教材的知识体系与物理思想体系，做到有计划、有目的地培养学生的物理思想.

譬如，粤沪版“声音与环境”一章，包括“声音的产生和传播”和“声音的特征”等主要内容，其中“声波”比较抽象，“乐音三要素”容易混淆，这就需要我们对物理教材进行深入挖掘，全面掌握该部分涉及的转换、比较、假说、控制变量以及数形结合等物理思想[5]，寻找物理思想与物理知识点有机融合的路径.

某一個章节的物理思想培养不宜过多，不能讲究面面俱到，需要我们基于学生物理思想循序渐进发展的需要，突出重点.譬如，在第一章“走进物理世界”中，可以突出比较物理思想，通过“比较长短”让学生感受到比较的关键在于选取相同的标准，这一思想与教材内容比较贴近，而且这一物理思想对于学生而言，相对简单，体现出由易到难的培养策略.

2.2 新旧物理思想融合汇通

物理思想具有丰富性的特点，这些思想不是孤立的，而是互相关联，存在密切的关系.这就需要我们注重在新旧物理思想之间搭建起桥梁，善于将旧的物理思想与新的物理思想关联起来，譬如运用旧的物理思想引出新的物理思想.

譬如，第一章我们重点突出比较思想，第三章“光和眼睛”的教学，可以突出对称思想.在引出对称思想时，可以从比较思想复习入手，并且挖掘“光”这部分内容中的比较思想，譬如光的传播与声音传播比较，反射光线与入射光线的比较，像与物的比较，这样不仅降低了学习难度，也符合循序渐进的原则，搭建起新旧物理思想之间的桥梁，促进新旧物理思想的有机融合，帮助学生形成系统的物理思想.

2.3 拓展引发全新物理思想

拓展是物理教学的有机组成部分，也是物理教学的重要环节.学生物理思想的培养，也可以借助拓展的方式，通过资源链接的方式引入新的物理思想.这样的设计，不仅能够拓展学生知识面，而且能够有计划、有序列地培养学生物理思想.

譬如，“光”这部分教学，在引导学生运用比较思想的基础上，可以进行适度的拓展，提供一段链接资源，在“光的反射定律”学习中，由学生通过实验寻找反射光线与入射光线的位置关系，帮助学生引出对称思想，再提供一些相关材料，让学生根据材料概括对称思想的特征.在“平面镜成像特点”学习中，通过实验探究，学生就顺理成章地想到对称思想，紧紧抓住“像与物关于镜面对称”这一核心知识，并将它运用于解决实际问题当中.

拓展环节，不仅体现出物理思想培养的系统性，而且也为学生搭建了自主建构物理思想的平台，激发学生对物理思想的兴趣，从而主动参与到物理思想建构中，促进学生物理思想的培养与发展.

3 凸显主体，总结归演，强化物理思想

物理思想培养的实效性与学生直接相关，这就需要我们在培养物理思想时紧扣学生主线，紧扣学生学情特点，包括学习兴趣、知识基础以及发展潜能等，激发学生自主建构的兴趣，发挥物理实验在学生自主建构物理思想中的作用，并通过总结反思，达到强化学生物理思想的目的.

3.1 凸显自主建构

学生物理思想的发展需要立足于学生实际，根据学生的兴趣爱好、物理能力以及学习需求等，优化物理思想教学，激发学生物理思想探究的兴趣，从而凸显学生在物理思想建构中的主体地位，将物理思想教学从灌输转向自主建构.

仍以“平面镜成像特点”教学为例，在导入环节，可以利用生活中平面镜成像方面的现象，创设导入情境，并将等效思想有机渗透在教学情境中.学生通过观看直观的情境，获得感性认识，并且在视频资源创设的情境帮助下，对等效思想的特征获得直观认识，从而激发学生物理思想建构的积极性，并对物理思想产生浓厚的好奇心，从而主动地探究多样化物理思想，成为物理思想建构的主人.

3.2 凭借物理实验

学生物理思想的自主建构需要丰富的学习体验，对于学生的体验来说，实验是不可或缺的路径.初中物理教学中，教师要善于凭借物理实验，将物理思想的建构与物理知识建构有机交融在一起，成为一个有机的整体，扩大物理实验的教育效能.

譬如，串联电路总电阻计算教学中，可以引导学生设计实验测量一个串联电路的总电阻，比如，R1=5Ω，R2=10Ω，通过实验测出它们串联后的总电阻R=15Ω.通过实验，让学生认识到实验的实质是：5Ω与10Ω的电阻串联可视为一个整体，可以用一个15Ω的电阻来代替，即将n个电阻串联连接到电路与将总电阻连接到电路中实际效果是一样的.

学生通过这个实验，亲身对等效思想获得直观认识，由于学生亲历了等效思想建构的过程，获得了丰富的体验.这样学生获得的物理思想才更加深刻，并且实现物理思想从直观到抽象的升级.

3.3 强化总结反思

物理思想具有系统性，要使学生零碎的物理思想变成物理思想体系，需要我们强化物理思想总结与反思.物理思想的总结与反思可以以章节为基本单位，即学完一个章节的物理知识，引导学生结合物理知识体系总结归纳涉及的物理思想，从而使物理思想与物理知识体系形成一个整体，这样不仅有助于促进物理知识与物理思想的融合，也实现两者的相辅相成，使物理思想更好地促进学生物理学习.

譬如，在学完“声音与环境”一章后，将物理思想与教学内容有机结合起来，以物理思想为主线总结复习知识内容（如图1所示），突出转换、比较（含类比和对比）、假说、控制变量以及数形结合等物理思想在研究物理问题中的作用，有效地帮助学生强化习得的物理思想，逐步培养学生应用物理方法解决问题的能力.

在章节总结归纳的基础上，再以册为单元，对本册教材中的物理思想进行总结.在总结归纳时，不能停留在概念层面，要引导学生结合物理相关知识建构物理思想，这样建立起来的物理思想才是鲜活的，学生才能运用物理思想指导学习以及物理实践.

4 归于应用，重构情境，深化物理思想

物理思想培养的目的是为了提高学生运用物理方法解决实际问题的能力.在物理研究和教学中，物理思想指引着物理方法;反过来，物理方法又体现着物理思想.譬如，速度是物理知识，得到速度的“比值定义法”属于物理方法，而比值定义法的背后则隐含着“比较”的物理思想[6].要实现物理思想向物理方法的转变，提高学生运用物理方法解决实际问题的能力，需要我们将物理思想培养的落脚点聚焦在“应用”上，通过链接生活，合理运用教学技术手段，重构物理应用情境，化抽象为具体，化隐性为显性，化思想为方法与技能.

4.1 链接生活，化抽象为具体

物理课程与生活存在密切的关系，它源自于生活，又服务于生活.这就需要物理教师打破“唯课程”觀，将物理思想培养与生活密切联系起来，链接学生生活，借助学生熟悉的蕴藏物理思想的生活现象、资源等构建场景，让抽象的物理思想变得具体起来，利用学生感性认识的思维优势，降低学生物理学习难度，凸显物理思想培养直观性.

譬如，在“探究灯泡的电功率跟哪些因素有关”的实验中，鉴于学生对电功率的认识存在陌生感，在教学设计时，通过创设情境，利用学生熟悉的灯泡亮度巧妙地进行转换，间接显示电功率的大小，实验操作性强，观察方便、快捷，较好地突破教学难点[7].显然，物理思想的巧妙应用将教学内容借助生活中的现象呈现出来，从而让学生通过具体的生活化现象学习相关知识，降低了学生学习物理的难度.

4.2 凭借技术，化隐性为显性

物理学视野下，不少物理概念是以隐性方式存在的，这种隐形存在的物理概念难以理解，而且看不见摸不着，加大了物理概念理解的难度.这就需要我们优化教学方法，借助现代信息技术手段，将隐性的物理概念进行转变，让隐性的概念具体起来，显现出来，从而带给学生直观的感受，促进学生物理思想的形成，并能够运用物理思想解决生活中的实际问题.

譬如，“声波”是隐性存在的，除了用转换法让学生感受它的存在，还可以借助现代信息技术手段（如虚拟数字示波器软件BIP Oscilloscope），将隐性存在的声波非常直观地呈现出来，并借助波形图精准研究音调、响度、音色跟哪些因素有关，进而掌握利用波形图比较音调、响度、音色的方法.在电磁波的教学中，借助对波形图直观的分析，可以帮助学生有效建立波速、波长以及频率三者之间的数量关系.

4.3 重构情境，化思想为能力

物理课程作为一门自然学科，它的课程属性决定了“应用”的教学旨归，要将物理思想培养与学生实践能力有机结合起来.实践应用又离不开特定的场景，因此物理思想培养要注重构建学习与应用场景，引导学生从生动、直观的情境中进入物理思想，并在重构物理应用情境中深化物理思想，让物理思想转化为物理方法，指导学生实践运用.

譬如，在帮助学生建立“伏安法测量电阻”的基本模型后，我们可以提出“如何利用一个电压表来测量电阻”的问题，适度拓展学生的科学思维.学生在题目规定的应用场景下，探索如何利用基本模型解决实际问题.由于学习任务简明，承上启下，学生在探究学习中将会运用转换的思想，将“电流的测量”转化为“电流的计算”，巧妙利用另一已知电阻及两端的电压解决电流无法直接测量的问题，其实验设计的基本模型是不变的.

由于重构了运用场景，让学习任务变得直观起来，而且调动学生对物理思想运用，深化了学生对物理思想的理解，并培养学生利用物理方法解决实际问题的思维与能力.

总之，物理思想是学生学习物理的思维支持，只有培养学生的物理思想，才能有效地提升学生物理学习、物理实践的实效性.我们要充分认识到物理思想的丰富性，它普遍存在于物理教材中，要深入解读物理教材，坚持循序渐进的培养原则，系统地促进学生物理思想发展，突出学生在物理思想建构中的主体地位，并引导学生对物理思想进行总结归演，让物理思想转变为学习方法，转化为学生的实际能力，去指导学生实践，提高学生利用物理思想解决实际问题的能力，让物理思想助力学生物理学习，切实提升学生的物理核心素养.

参考文献：

[1]王较过，王立.论物理学中的等效思想及等效方法[J].陕西师范大学继续教育学报，2001（02）：97-99.

[2]邢红军，张抗抗.论物理思想的教育价值及其启示[J].教育科学研究，2016（08）：61-68.

[3]司德平.基于学科思想方法例析文本教学价值的提取[J].湖南中学物理，2018，33（11）：1-5+11.

[4]林锡波.基于物理思想的中学物理教学探讨[J].中學理科园地，2016，12（02）：36-37.

[5]卢长津，邓少强.以物理思想为导向的教学实践研究——以粤沪版“声音与环境”一章教学为例[J].中学物理教学参考，2017，46（22）：34-35.

[6]卢长津.显化物理思想 提升核心素养[J].中学物理，2018，36（18）：8-10.

[7]卢长津，欧建欣，蔡锦源.试析初中物理转换思想的“四化”[J].中学物理，2019，37（04）：33-35.

（收稿日期：2020-03-02）