浅析高中物理教学中等效法的显化教育

浅析高中物理教学中等效法的显化教育

蔡梦琏  ,陈丽琴

福建省沙县第一中学     365050福建省沙县金沙高级中学     365050

摘要：等效法是一种重要的思维方法，在课堂教学中必须显化出来，在显化教育中要与知识教育相结合，遵守循序渐进的原则。等效法显化教育有利于学生思维的开拓、智力的发展和能力的提高。

关键词：高中物理   等效法  显化教育  策略

在新的普通高中《物理课程标准》（2020修订）中，对高中物理课程目标明确指出“学生应达到如下目标：……能运用科学思维方法，从定性和定量两个方面对相关问题进行科学推理、找出规律、形成结论”可见科学方法的教育知识教育同等重要，等效法是高中物理科学方法中一种重要的方法，有鉴于此，本文对高中物理等效法显化教育的策略进行分析。

等效法指在某种物理意义效果相同的前提下，复杂的实际问题变换为简单的理想问题来研究的一种常用的科学思维方法。在课堂教学中从以下几个策略对等效法进行显化教育

一、明确等效法显化教育的目标

物理科学方法的教育与知识教育一样，也是一个循序渐进的过程，因此把等效法显化教育目标层次设置为 ：了解、理解、简单应用、灵活应用四等。

①了解：等效法的了解是指在某一物理知识的教学中，当对学生进行等效法教育后，学生能够回忆起等效法的定义内容即什么叫等效法。

②理解：等效法理解这个层次要求学生明白“某种物理意义上，在保证效果相同”的含义即那种意义上的作用效果相同，从而真正领会等效法的内涵。例如“重心”概念的建立用到了等效法，这里的等效是指力的作用效果相同。这一层次是要求学生对等效法有一个较全面的认识。

③简单应用：等效法的简单运用是学生能够根据提供的新情境，运用等效法进行分析与研究后得出结论，或者运用所学的等效法对所学过的物理知识进行分类。

④灵活应用：等效法的灵活应用是指对学生能熟练地灵活地应用等效思想或模型解决较为复杂的疑难问题。

二、确定等效法显化教育的原则

1.知法并行原则

科学方法的与科学知识是相互依存又相互平行的关系，科学知识是科学方法的载体和具体表现，科学方法又着科学知识的获得与应用。教师在教学时，一定要把等效法与具体的物理知识的相结合，课堂中既要讲知识又要讲方法，有效整合方法内容与知识内容，让学生在学习科学知识的时候，用具体的知识内容去体会科学方法的应用过程，这样学生才更容易理解科学方法。避免学生将科学方法具体化为某一种知识的应用。在教学中可以采用张宪魁教授主张的“知法并行”教学模式即按知识、方法双线展开课堂教学

2.显化原则

教材尽管已经重视了科学方法的教育，但是科学方法教育显化的力度依然是不够的，例如司南版高中物理教材仅显化了理想模型法、比值定义法和控制变量法图像法等几种常用的科学方法，对其它常用的重要方法进行隐性处理。下面具体分析等效法在教材必修第一册（2020版）的隐形之处。在“重力与重心”一节中定义重心时对等效法采取了隐性处理，没有说明定义重心概念应用了等效法和什么叫等效法。在“力的合成”一节中合力定义中强调合力可以等效代替几个共点力，没有明确指出这种方法为等效法并介绍等效法，这里对等效法也是隐性处理，没有显化出来。所以对等效法应采取显化教学的形式。在“重力与重心”一节中定义重心时要明确告诉学生这里应用等效法定义重心概念，同时介绍什么叫等效法；在建立合力分力概念，要明确提出合力与分力是等效替代，告诉学生合力的概念是用等效法建立的。因此在进行科学方法教育前首先要把高中物理教材中等效法所对应的知识内容显化，确定等效法教育的内容。

3.循序渐进原则: 循序渐进的原则

循序渐进是指按照一定的步骤逐渐深入或提高。教学中的循序渐进是指教学要按照学生身心发展及学科知识演进顺序进行。  

等效法显化教育课堂教学的宏观模式可以概括为“三部曲”，第一部曲是学习，，学生通过课堂教学学习教师介绍的等效法的知识，了解等效法。第二部曲是模仿，就是在教师的指导下，学生学习过的物理科学方法知识迁移到学习新的知识中去，这个过程可能只是模仿的次。例如，学习“重心”时使用了等效定义法，在老师的指导下，会应用到“合力”的学习中去。第三部曲是应用，就是学生将学习过的等效法独立地迁移到学习新的知识中去，或者应用于解决自己遇到的新问题中去。例在习题教学中课后给布置一些用等效法求解的新情境练习题，让学生自己利用学习的物理科学方法，自主解决问题。达到灵活运用的目标。

三、探索等效法显化教育的途径

等效法教育的主阵地在课堂教学，通过以下几个途径进行等效法教育

1.在物理概念建立和规律形成中显化等效法教育

物理概念和规律是物理现象物理过程的概括化和抽象化的思维而建立形成的，在建立形成过程中所包含的许多科学方法，通过显化，让学生在学习物理概念规律的过程中领悟其中的科学方法，对提高学生的科学思维具有重要的意义。例如《力的合成》建立合力分力概念，要明确提出合力与分力是等效替代，告诉学生合力的概念是用等效法建立的。为了让学生理解等效的实质，提出思考问题：谁等效谁？什么等效？等效的体现是什么？在探究平行四边形定则时第二次应用等效法设计实验方案，等效法的教育得到充分巩固，对提升学生的科学思维具有重要意义。

2.在物理实验中显化等效法的教育。

根据等效法教学内容的分析，高中物理教材中有学生实验《探究两个互相角度的力的合成规律》、《探究加速度与物体受力、物体质量关系》《验证动量守恒定律》含有等效法。在物理实验教学中，从实验原理、实验仪器、实验步骤、数据处理等方面显化等效法的教育。例如在《探究加速度与物体受力、物体质量关系》实验中应用的科学方法有：假设法、控制变量法、等效法、图像法、比例系数法。这些科学方法贯穿整个实验，必须显化出来，其中等效法隐藏在实验原理、实验步骤、数据处理中而且藏得比较深 ，不易觉察，很容易被忽略。

3.在物理习题教学中显化等效法教育

物理习题的求解要应用许多的科学方法，对提高学生的科学思维能力具有重要的意义。高中物理中用等效法解题的专题比较丰富，如效法在变力做功的巧用、“等效电源”的应用等，要归纳整理。习题课中要结合具体题目对等效法应用进行分类，主要有作用上的等效、过程上的等效、模型上的等效、物理量上的等效。通过专题训练，使学生明确在分析和解答物理问题时，需要将复杂的问题              通过等效法提炼、简化，化难为易，从而提高自己的科学思维能力。

等效法的显化教育使学生对物理概念、规律的理解更加透彻，更好掌握物理知识，有效地提高解决问题的能力。因此，显化科学方法的教育，对培养学生的科学思维能力具有重要意义。在新的一轮课程改革中我们要强化科学方法教育，为提升学生的科学思维水平做出应有贡献。

参考文献

[1]司南中学物理教材编写组.普通高中教科书 物理必修第一册[M].山东:山东教育出版社，2020.

[2]邢红军.物理科学显化教育的理论与实践研究[J].中国现代教育装备，2011，（24）

[3]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版2020修订）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[4]张宪魁.物理科学方法教育[M].山东：中国海洋大学出版社，2001.

本文系：2018年度福建省中青年教师教育科研项目（基础教育研究专项）“高中物理教学实践中等效法显化教育的策略研究”项目编号JZ180266(福建教育学院资助)研究成果。