运用等效思维方法促进初中物理课堂教学

陈辉凤

摘 要：等效思维是一种发散性的思维方式，同时也是一种高效性的解题策略，将其应用于初中物理教学课堂上，可以助力学生更加深入地理解物理概念，更加轻松地解决物理难题，从而获得高质量的学習效率。本文将详细探究等效思维在初中物理教学中的应用策略，从而助力初中物理教学质量的提升。

关键词：等效思维;初中物理;物理教学

【中图分类号】G633.7            【文献标识码】A             【文章编号】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

伴随着素质教学改革的持续推进，教师不仅需要在教学课堂上帮助学生完善知识结构，还需要帮助学生锻炼思维能力，让学生在提升学习质量的同时大力发展综合素养。等效思维方法作为一种突出物理本质、探究事物内在规律的高效思维方式，具有启迪学生思维、拓宽学生视野、促使学生触类旁通的作用。为此，初中物理教师在课堂教学中需要对等效思维方法加以高度重视，并在革新教学理念与教学方式的基础上对其加以科学应用。充分发挥等效思维方法的实践应用效力，科学引导学生，让学生得以更好地学习与发展。

1.初中物理课堂教学现状

（1）教学方式陈旧

素质教学改革要求教师在教学过程中契合学生的实际学习情况与能力发展需求创新教学模式化。但是，在现阶段的初中物理教学中，部分教师由于缺乏教学创新的意识与能力而依然沿袭传统的教学模式，即以教师为教学主体对学生进行知识的灌输，旨在促使学生掌握更多解题技巧来获取更高的考试分数。在这样一种传统、陈旧的教学方式下，学生的主体位置得不到凸显，以至于其长期处于被动的学习状态下而渐渐失去学习的兴趣、自主性与思维能力，最终也就导致了学生学习质量的不甚理想以及综合素养得不到发展。

（2）课堂氛围沉闷

课堂氛围沉闷是现阶段初中物理教学中存在较为普遍的一个问题，导致这一问题出现的原因主要有以下几点。首先就是初中物理学科的知识点具有一定的抽象性与难度，导致部分理解能力较差的学生无法获得良好的学习效果而渐渐失去物理学习的积极性。其次就是部分教师在教学过程中对学生的主体位置不够重视，甚至完全忽略，以至于学生在被动接收知识的状态下难以活跃起来。最后，就是缺乏教学互动，如没有通过提问来与学生互动，也没有通过问题探讨来与学生互动。如此，在沉闷的课堂教学氛围中，学生难以有较高的思维活跃度，从而也就难以有理想的课堂学习效果。

（3）不重视实验教学

物理是一门研究物质规律与性质的科学，实验是其研究的主要手段所在，但是在现阶段的初中物理教学中，不少教师对实验教学的重视程度却并不高，认为实验教学的开展会浪费教学时间。例如，部分需要通过教师演示的实验其只是通过语言讲解的方式进行教学，而部分需要通过学生动手的实验，其只是通过教师演示的方式进行教学。除此之外，在学生亲自动手进行实验的过程中，其还会框定学生的实验方式与思维。如此，在教师对实验教学不够重视的情况下，学生就难以通过实验来更加深入地理解知识点以及难以通过实验来锻炼自身的创新思维能力、发散思维能力和实践操作能力，最终也就导致学生的学习质量和综合素养发展得不到保障。

2.等效思维方法在初中物理课堂教学中的应用

（1）利用等效思维方法理解抽象概念

在初中物理教学中，有很多概念性知识，这些概念性知识通常较为抽象，不利于学生理解，因此会导致学生难以获得高质量、高效率的学习效果，甚至会导致学生对物理学习失去兴趣。教师为改变这种情况，可以积极利用等效思维方法将原本抽象的概念性知识变得具象化，促使学生更好地理解。

例如，在教学重力相关知识时，学生很容易对重力概念进行理解，即物体由于地球吸引力而受到的力被称之为“物体重力”。但是学生却并不容易对重心概念进行理解，因为重心作为一个抽象性概念，大多数学生对重心的理解会简单地认为其就是某个物体的中心点，但其实重心并不一定是物体的中心点，可在物体的各个位置，甚至不在物体之上。如此，当学生不能正确地理解重心概念时，其所画出来的力的示意图就可能错误百出，不能正确解题或学习知识。为有效避免这一问题的发生，在教学过程中，教师可以积极地利用等效思维方法来帮助学生理解重心概念，即通过简单的、等效的转化来将重心概念转变为“作用于物体各个部分的力都集中于一点，这个点就是该物体的重心”。如此，这样的一个等效转化，不仅不会影响对物体的受力分析，还可以帮助学生更加直观、具象地对重心概念进行理解，从而促使学生在画力的示意图时便可以更加准确，包括将物体所受到的浮力、摩擦力、重力、压力等都集中在一个点上，更加精准地对其进行受力分析与做功分析，化难为易、化抽象为具象，深化理解，为之后的学习打下坚实基础。

（2）利用等效思维方法构建理想模型

在初中物理教学中，时常需要构建理想物理模型才能够正确解答的复杂问题。为此，初中物理教师在教学过程中需要对物理理想模型的构建加以高度重视，并充分利用理想模型展示整个物理过程，将原本复杂的问题简单化，促使学生高效解答。而有的时候理想模型的构建并不容易，如所构建的理想模型很难符合全部条件，针对此种情况，教师需要积极地利用等效思维方法引导学生将原本不理想的物理模型转化成理想的物理模型。

例如，在教学交流电相关内容时，教师便需要积极地在教学过程中融入建模思维。首先，教师可以利用多媒体为学生播放大型工厂的生产操作视频，让学生直观、真切地感受大型交流发电机的工作状态。之后，教师可以通过课堂演示的形式，将学生在视频中所观看到的大型交流发电机利用实验模型展示出来，包括展示其零部件构成以及相关工作原理。在展示过程中，教师需要让学生进行仔细观察，如仔细观察电流表的指针显示情况，从而对交流电的基本内涵进行深入探讨。除了以课堂演示的形式进行模型的构建与展示以外，教师还可以积极引导学生以绘图的方式构建模型，通过等效的转换与模仿来将原本看似复杂的实物模型演变为纸张上简易的工作原理图。如此，学生可以利用这一工作原理图更好地解答相关问题，并最终获得学习质量的提升与综合思维的发展。

（3）利用等效思维方法变换物理过程

在初中物理的很多问题中，无论是过程的发展，还是状态的确定，都是由许多因素共同决定的。在這众多因素的决定过程中，如果某些因素的决定作用与另一些因素的决定作用相同，那么这些因素与另一些因素就属于等效因素，从而二者之间可以相互替代，同时不会对最终结果造成影响。而通过这样一种相互替代，可以使得原本看似复杂的问题简单化，更有利于学生进行理解与解答。基于此，教师在教学过程中需要积极利用等效思维方法来变换物理过程，提升学生解题效率与提高学生学习质量。

首先，教师可以利用等效思维方法将原本抽象的物理现象转变为客观存在的普通问题，即利用模型构建的方式将原本复杂的物理现象与物理实验转变为简单的物理问题，从而有效抓住其中的原理与本质解答问题。其次，教师可以利用等效思维方法将原本难以理解的复杂物理规律和本质转变为直观清晰的物理过程，即利用问题分解方式来逐层揭开物理规律与本质，让学生迅速有效地解答复杂问题。最后，教师需要利用等效思维方法鼓励学生灵活应用所学知识与问题条件，即利用形式变换的方式将知识点或问题条件进行不同角度的变换，以此高效解题。

（4）利用等效思维方法探索物理规律

物理规律指的是发生在不同物理现象之间的同一条件，其可以有效反映物理变化的本质。在初中物理教学中，物理规律的教学是重点所在，同时也是难点所在，很多学生由于不能良好地掌握物理规律而导致学习效果不甚理想。针对物理规律的学习，教师可以在教学过程中积极利用等效思维方将原本抽象、复杂的物理规律直观、简单地呈现在学生面前，并在此基础上大幅度提升学生的学习质量。

如重为800N的物体，其体积为1000cm3，将其放入水中，那么该物体静止时的最终状态是怎样的？解析：判断一个物体的最终状态，主要是通过分析该物体的受力情况进行判断，而在该问题中，将物体放入水中，那么这个物体就会受到重力与浮力的作用。如果重力与浮力相等，那么这个物体就会悬浮在水中;如果重力大于浮力，那么这个物体就会下沉到水底;如果重力小于浮力，那么这个物体就会上浮于水面。基于这一物理规律，该问题的关键就在于如何判断该物体的重力与浮力的大小。那么，在思考过程中学生便可以利用假设的方式进行探究，即假设该物体最终是悬浮于水中的。因而，根据阿基米德原理：浸在液体中的物体，所受到的浮力等于物体排开液体的重。所以，该物体排开的水重可以等效为该物体所受到的浮力，即F浮=G排=m排·g=ρ水·v排·G。由此，得出的结论浮力大于重力，并且假设错误，该物体的最终状态是漂浮于水面上的。阿基米德原理从概念上理解是抽象的，通过本题中浮力的计算，让学生体会到等效替代法的内涵，即可以用直排开的水重来替代抽象的、看不见摸不着的浮力大小，使问题简单化、直观化，有助于学生理解吸收。

（5）利用等效思维方法进行实验教学

物理是研究物质性质与规律的科学，实验是其最为有效的研究手段，因此，物理是一门建立在实验基础上的学科。在新课标的初中物理教材中，纳入大量的演示实验、探究实验与实践活动，教师需要在教学过程中对其加以高度重视，并积极利用等效思维方法将原本复杂的实验过程与实验现象展示在学生面前，从而引导学生更好地探究实验知识。

如自制一个水气压计，并用它来观察气压的变化。面对这一探究实验，实际操作与测量都是十分困难的，但是通过等效思维方法却可以很好地加以完成，即利用托里拆利实验对该探究实验进行等效替换。在托里拆利实验中可以获得这样一个启发：装满水银的1米长的玻璃管倒插在水银槽中，稳定后，玻璃管中水银的高度只有76cm，说明玻璃管中水银受到内外的压强相等，而此时玻璃管的上方是真空的，所以，76cm高的水银所产生的压强就等于大气压。基于托里拆利实验的这一启发，学生可以通过以下方式来完成该探究实验。首先，需要准备的实验器材有普通的硬质塑料瓶、小水槽、固定支架以及小刻度尺。其次，实验步骤如下所示：第一，将小水槽灌满水，以及在硬质塑料瓶中注入四分之三的水;第二，用大拇指堵住硬质塑料瓶的瓶口，并将其倒置过来，同时将其瓶口没入小水槽水中，以及移开大拇指;第三，将硬质塑料瓶固定在固定支架上，并将小刻度尺贴在硬质塑料瓶瓶身上。最后，通过观察硬质塑料瓶中的水体变化便可以观察到气压的变化。如此，通过这样一个等效思维方法，学生有效地完成了该探究实验，并深刻掌握了其中的原理与知识点。

再如，在平面镜成像实验中，找到平面镜所成虚像的位置，并测量出其与平面镜之间的距离。这是一个探究平面镜成像规律的物理实验，如何将未点燃的蜡烛放置在平面镜所成虚像的位置是该实验的难点所在，同时也是该实验的关键所在。想要成功完成该实验，重点就在于准确找寻平面镜所成虚像的位置。在实验开始前，教师首先可以组织学生进行小组讨论，即依据学生学习能力的不同将学生分成为3～5人不等的小组进行彼此之间的交流探讨，并让小组之间相互比赛，看看那个小组能够最快找到完成这一实验的方式方法。通过小组探讨，学生共发现有两个问题。第一，如果利用玻璃板进行成像，那么由于玻璃板背面没有水银层，其所成的像并不十分清晰，从而在利用未点燃蜡烛进行重合定位时会存在很大误差。第二，如果利用平面镜进行成像，那么由于平面镜背面有水银层，其所成的像不能直接在另一侧显示，从而也就无法利用未点燃的蜡烛进行定位。在发现这样两个问题之后，学生可以总结出这样一个结论，玻璃板成像可以在另一端呈现，但是并不清晰，而平面镜成像不能在另一端呈现，但是非常清晰。由此，教师可以引导学生进行这样的思考，能不能将玻璃板与平面镜的相关优势融合起来，并准确找到所成虚像的位置？这样一个思考问题的提出实际上就是教师利用等效思维方法引导学生探究实验的过程。学生通过思考制订了这样的一个实验操作方案：第一，先将平面镜背部的水银层每间隔2cm便刮去一条2cm的道，使其表现出来的形态同斑马线一样;第二，利用经过处理的平面镜来完成平面镜成像实验。最后，在这样一个实验操作方案中，学生清晰地观看到了平面镜另一侧的虚像，同时也使用未点燃的蜡烛对其进行了准确定位，并最终完成了虚像对平面镜位置的测量，得出结论：点燃的蜡烛与平面镜的位置距离同平面镜所成虚像与平面镜的位置距离相等，即平面镜成像的特点是距离相等、左右相反。如此，在这样一个实验教学过程中，教师合理地利用了等效思维方法来帮助学生完成实验探究，不仅更加深刻地掌握了相关知识，还有效地锻炼了学生的思维能力。

3.等效思维方法在初中物理课堂教学中的应用注意事项

（1）等效思维方法并不是简单的替换

等效思维方法是将实际、复杂的物理问题转化为效果相同的、简单的、便于研究的物理问题，以便突出物理本质，找寻物理内在规律，其有利于启发学生思维、拓宽学生视野，让学生能触类旁通地进行学习和解决问题。但是需要注意的是，等效思维方法并不是简单的替换，包括知识概念的替换与问题条件的替换，其需要建立在综合的思维考量之上，需保障转换条件之间的等效，不对最终结果造成影响，还需保障轉换后的问题更加简单、明了，有利于理解与解答。如此，等效思维方法才具有实际应用效力和意义。

（2）需与其他科学方法进行有机结合

在初中物理教学中，除了可以利用等效思维方法提升学生的学习效率以外，还有很多方法也可以提升学生的学习效率，如控制变量法、理想模型法、推理法、比例法、类比法、转换法、图像法等。在以上众多学习方法中，无不蕴藏着科学的思维方式与角度，均能在一定程度上发展学生的创新思维能力与发散思维能力。因此，初中物理教师在教学过程中不能单一地使用等效思维方法引导学生学习，还需要积极地将其与其他科学方法进行有机结合，从而更好地发展学生的学习思维与提升学生的学习质量。

（3）等效思维方法不能依赖信息技术

信息技术的高速发展不仅改变了人们的生活方式，而且改变了人们的学习方式。依托信息技术而产生的各类创新的、先进的、高效的教学手段被广泛地应用于当前的教育中，如多媒体教学、微课教学等，具有生动形象、重点突出的特点，能够有效激发学生的学习兴趣以及大幅度提升学生的学习质量。但需要注意的是，信息技术尽管可以直观地演示物理现象与过程，却不能直接代替学生的思维过程与探究过程。因此，初中物理教师在使用等效思维方法对学生进行教学引导时，不能过于依赖信息技术，否则会造成重结果轻过程的本末倒置现象，从而不利于学生的思维能力与综合素养发展。

4.结语

总而言之，等效思维方法作为一种发散性的思维方式，能够帮助学生化繁为简、化抽象为具象，从而更好地理解知识点与解答问题。因此，初中物理教师在教学过程中需要积极地、科学地对等效思维方法进行利用，包括利用等效思维方法理解抽象概念、利用等效思维方法构建理想模型、利用等效思维方法变换物理过程、利用等效思维方法探索物理规律以及利用等效思维方法进行实验教学。如此，促使学生高效学习的同时也大力发展学生的综合素养。

参考文献

[1]张春勇.运用等效思维方法促进初中物理课堂教学[J].理科考试研究（初中版），2020（06）.

[2]吴建丰.刍议等效思维方法在初中物理教学中的应用措施[J].考试周刊，2020（84）.

[3]马凯.试论等效思维方法在初中物理教学中的应用[J]. 教师，2010（21）.