转换法在初中物理中的应用探究

摘 要：物理学本身除了具有完整的理论体系和知识体系之外，同时还应当具有完整的方法体系.初中物理的诸多知识当中，有很多研究对象必须借助于转换法才能得到清晰的体现，对转换法的教学加以重视，让学生有更加明确的体验，是重要的教学思路.在转换法教学设计的时候可以体现一定的梯度，在最初接触转换法时可以以一种隐性的方式进行教学，在后续的转换法运用场合进行相对显性的学习体验.这样的教学思路既可以为学生丰富转换法运用的经验基础，同时又可以激活学生的思维，从而让学生在理解并掌握转换法的过程当中，思维更加灵活，思路更加清晰，操作更加娴熟.

关键词：初中物理；转换法；思想方法

中图分类号：G632 文献标识码：A 文章编号：1008-0333（2023）17-0071-03

收稿日期：2023-03-15

作者简介：何建春（1966.2-），男，江苏省如皋人，本科，中学一级教师，从事初中物理教学研究.

2022版《义务教育物理课程标准》明确指出，物理学通过科学观察、实验探究、推理计算等形成系统的研究方法和理论体系.对此，可以明确物理学本身除了具有理论体系和知识体系之外，同时还应当具有方法体系.认识到这一点，就应该认识到在日常的教学当中，除了教会学生物理知识，同时也应当教会学生物理方法.当然，物理方法不可能单独存在，对任何方法的理解与运用，都必须与自己的物理知识教学结合在一起，但是只要认识到物理思想方法的重要性，那么在实际教学中，物理知识的教学与物理方法的教学就应当成为两条主线，这两条主线应当是并驾齐驱的，物理教师在重视知识的学习与应用时，应当将方法主线更加清晰地凸显出来，从而为学生物理学科核心素养的发展夯实基础.

对于初中学生而言，对研究方法的教学要从一般方法入手，通过这种具有普遍性方法的教学，一方面让学生知道这些方法的重要性，另一方面让学生体会到这些方法是如何加以体现与运用的.研究初中物理知识体系可以发现，转换法是初中物理实验教学中重要的科学方法，转换的思维方法往往可以将复杂的问题简单化，对培养学生的思维能力有重要的作用^[1].初中物理知识相对简单，但是在这些简单物理知识当中，转换法具有一定的普遍性.究其原因就是因为初中物理所学习的诸多知识当中，有很多研究对象，必须借助于转换法才能得到清晰的体现，所以对转换法的教学加以重视，让学生有更加明确的体验，就是一种重要的教学思路.

1 转换法促进学生的科学思维发展

所谓转换法，就是指在保证效果相同的前提下，将一些看不见摸不着的物理现象、不易观察的物理过程或不易直接测量的物理量，转换成另一种具有可见性或可测性的形式呈现出来.这是一种将陌生而复杂的问题转换成熟悉而简单的问题的方法，是将现象、过程直观化或将待测物理量进行简单的间接测量^[2].比如在“声音的产生与传播”中，为了研究声音是如何产生的，就必须借助于转换法.这是为什么呢？众所周知“声音是由于物体的振动产生的”，在学生的生活经验里，能够产生声音的物体非常多，声现象可以说是最普遍的现象之一.尽管如此，学生却很难看到发声的物体正在振动，究其原因，正是因为这些声源的振动是肉眼很难发现的，既然肉眼很难发现，那么学生就很难感知，从而也就很难形成直觉性的经验.但是学习这部分知识又不可能回避这一问题，于是摆在学生面前的一个基本问题就是：如何将肉眼不易观察到的声源的振动，转化为可以观察到的振动？

在实际教学当中，提出这个问题难度不大，真正需要付出脑力劳动的是如何实现转变.传统教学中，在这个环节，教师往往会“主动代劳”.但是“主动代劳”有一个不足，那就是容易剥奪学生自主思考的时间，有不少教师会认为与其让学生在思考的时候出错，倒不如教师主动引导学生去解决问题.殊不知这样的引导，会让学生失去一个良好的发展自身思维的机会.物理学科是一门高度重视思维的学科，教学的主要目的之一就是发展学生的思维能力，可以说每一次转换法的运用，都是一次发展学生思维能力的机会.因此，教师不应当“主动代劳”，而应当让学生积极思考，主动体验，宁可让学生出错，也不要轻易剥夺学生的思考机会.要知道在学习的过程中，只有学生开始思考，他们的思维能力才能得到发展，思维才能得到培养.

对转换法的运用而言，每一次转换，学生都要思考“无形的”（实际上是不易感知的）如何变成“有形的”.这样一个转变的过程，又涉及到对具体原理的把握.比如说，声源的不可感知的振动要变成可感知的振动，关键在于用感知终端（如手指）接触声源（如喉咙），或者用易振动的物体来放大不易感知的振动（这里实际上还有“放大”的思想）.如果学生能够对这一机制产生深刻的理解，那么思维就能够得到真正的发展，而这取决于教师的教学设计，取决于教师的教学理念.

2 转换法的具体教学设计以及实施

认同转换法的运用可以发展学生的思维，那么在教学的时候，教师就应当想方设法抓住转换法的教学契机，设计一个能够让学生有沉浸式体验的学习过程.在这个过程中，学生的主动思考与探究、出错与纠错、思维从低阶走向高阶、学习从浅层走向深度，都应当是教师期待的教学情形.考虑到初中学生的认知特点，在转换法教学设计的时候可以体现一定的梯度，在最初接触转换法的时候，可以以一种隐性教学的方式，在回避转换法具体概念的前提之下，让学生去初步接触，然后在后续的转换法运用场合中进行相对显性的学习体验.事实证明，这样的教学设计既可以为学生丰富转换法运用的经验基础，同时又可以激活学生的思维，从而让学生在理解并掌握转换法的过程当中，思维更加灵活，思路更加清晰，操作更加娴熟.

比如，在“声音的产生与传播”教学设计中，提出“声音是怎样产生的”这一问题之后，让学生去重复原来的体验，如用手指摁住喉咙发出“啊”的声音，以确定声音的产生与振动有关，然后明确提出问题：如何证明声音是由于物体振动产生的？那么学生自然就会想：要想证明，就必须看得见或摸得着，那么怎样才能看得见摸得着呢？有了这些问题的驱动，再结合生活经验，学生往往就可以找到方法，只不过这个时候学生还不知道自己已经运用了转换法.

到了后面“力”的知识的教学时，可以想方设法让转换法的教学变得显性一些.“力”也是一个高度抽象的概念，尽管学生在生活当中有着很多关于“力”的体验，但是这种体验形成的原始认识，与物理上的“力”的概念之間的距离相距甚远，学生很难一下子接受“力是物体对物体的作用”.教师应当在学生的生活经验与“力”的概念之间搭建一座桥梁，这个桥梁应当是“力”与“力的作用效果”之间的关系.在教学中向学生提出的问题可以是：怎样才能证明物体受到力了呢？这个时候如果学生做出经验性的回答，那么教师就必须做到画龙点睛：能证明力存在的依据，实际上也就是力的作用效果，在施加力这一前提之前，必须存在基本的对应关系，这实际上也是转换法的精髓所在.在这一显性引导的同时，要把此前与转换法相关的教学内容同时激活，以确保引导所用的理论与已有的实例之间形成对应关系.教学实践表明，一旦这一关系被学生意识到，那么他们很快就能找到问题突破的方向与具体做法.比如对物体受力与否的判断，学生就会去思考物体受到力之后会有哪些表现，那么反过来根据这些表现就可以判断物体与否受力.这样，“力”与“形变或运动状态的改变”之间就形成了对应关系，学生也就经历了一次相对显性的转换法的运用.

3 对初中物理教学中转换法的思考

通过类似于上面的例子可以发现，作为初中物理当中最常用的方法之一，转换法的教学不仅可以让学生更加深刻地体验到物理知识的由来，而且可以让学生对物理思想方法本身又有一个学习与体验的机会.在这样的教学思路之下，知识教学与方法教学成为两条并行的主线，学生在积累知识的同时可以体验物理思想方法的运用，以此收获知识与方法.特别值得一提的是，在转换法运用的过程中，往往伴随着“思”与“做”，前者对应着学生的思维，后者对应着学生的实验.这种情况下实验的出现是学生的自主需要，用实验来证实自己的观点自然也就更加深入人心，与此过程相伴随的也就是物理教学当中经常强调的“做中学”.

“做中学”意味着什么？当然意味着动手操作与动脑思考同时发生，这是一种良好的物理学习状态.学生在动手做的过程当中往往可以获得更多的灵感，而所谓灵感，实际上也就是思维发展的结果.有了灵感之后，学生的动手实验会进一步深入，实验就不再是按照已有的步骤去执行机械的操作，而是一个在思维驱动之下和思维参与之下的高质量实践过程.

基于转换法的使用，可以创新初中物理教学.比如上面所举的“力”与“形变或运动状态的改变”之间就形成了对应关系，有学生将研究的目光锁定在“力的大小”与“物体形变大小”之间的关系上，学生通过自己的生活经验会发现，对于一个物体所施加的力越大，那么这个物体的形变就越大，直到这个物体被破坏为止.学生有了这个想法之后，就会猜想到其中可能会存在一些定量关系.当发现学生有这一想法之后，积极鼓励他们去进行探究，在引导之下，学生会用勾把和弹簧来进行探究.通过探究学生会发现弹簧受到的拉力与发生的形变成正比，但是如果压力过大弹簧就会被破坏.当学生有了这一发现时，进一步引导学生思考：这一结论是否能够运用于力的测量？于是学生通过刻度的标记，就制造了一个简易的弹簧测力计.通过这一过程，学生对后面所学的弹簧测力计的运用非常得心应手，他们知道弹簧测力计的构成，知道弹簧测力计的读数技巧，也知道在使用弹簧测力计的时候不能超过量程.说到底学生的这些发现最终都是得益于转换法的使用，得益于学生一边做一边学，而这也使得学生有一个很充分的自主学习空间，无论是对于学生的物理知识积累，还是对于物理学的核心素养的发展，都有非常重要的促进作用，所以，可以认为包括转换法在内的物理思想方法，就是学生物理学习智慧的源泉.

由此可见，包括转换法在内的物理思想方法的教学，一旦成为教学的主线，就可以有效提升课堂的质量，切实培养学生的思维能力.在初中物理学科核心素养当中强调科学思维的培养，事实证明，这一目标的达成可以在转换法等物理思想方法教学的过程当中得以实现.

参考文献：

［1］李甲林.转换法与等效替代法在初中物理实验教学中的应用：以一堂测量人体血液密度的实验复习课为例[J].物理通报，2021（20）：52-53.

［2］ 王春燕.转换法在初中物理教学上的应用[J].物理教学，2012（3）：33-34.

［责任编辑：李 璟］