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摘要:本文簡述“簡化”思維在初中階段的重要性，闡明初中物理教學不僅要注重科學性與嚴謹性，還應與學生的心理發展水平相適應．在此基礎上提出初中物理教師可以從弱化定量分析、忽略次要因素、建構物理模型、運用等效思維、后續學習“留白”等方面應用“簡化”思維開展物理教學，以保護學生學習物理的積極性，實現學生科學思維與解決實際問題等能力的逐級提升．
關鍵詞:簡化思維;體驗探究;物理模型;等效法
牛頓說:“將復雜的現象看得簡單，可以發現新規律．”物理學是一門極具簡約之美的學科．從牛頓三大定律到廣義相對論，再到量子理論，物理學家們都試圖以一種最簡約的方式，將宇宙中宏觀與微觀世界中的相互作用及其規律作高度的凝煉與概括．大道至簡，用簡潔的公式、理論將復雜的物理世界相統一，將“復雜問題簡單化”是物理學研究的重要思維方法．初中學生心理發展水平處于由具體運算階段(具體的邏輯思維時期)向形式運算階段(無限制的邏輯思維時期)過渡的時期，對一些抽象事物的理解通常需要借助事物的表象做支持［1］．“復雜問題簡單化”(下文簡稱“簡化”)的思維方法比較符合初中學生的認知水平，有助于保護學生學習物理的積極性，提高學生課堂參與度，營造生動活潑的物理教學氛圍．在初中物理教學中，教師應高度重視“簡化”思維的滲透，促使學生領悟“簡化”的思維方法，提升學生運用知識解決實際問題等能力，進而實現核心素養的發展．本文筆者從初中物理教學實踐層面，就“簡化”思維在初中物理教學活動的策略與路徑進行研究與探討．
1弱化定量分析，豐富體驗探究
初中學生數據分析能力相對較弱，故對一些物理概念、規律只需大致了解，不宜在定量分析上盲目拔高．案例1探究光從一種介質斜射入另一種介質中時折射角與入射角大小的定量關系．《義務教育物理課程標準(2011年版)》(以下簡稱《標準》)中對“光的折射”要求是:“通過實驗，探究并了解光的折射現象及其特點．”［2］故課堂教學的重點應放在有關“光的折射”定性探究實驗上，學生通過自主探究，了解光在不同介質中偏折的大致規律，而非定量關系．再如，探究滑動摩擦力大小與壓力大小的定量關系等．《標準》對摩擦力的要求是:“通過常見事例或實驗，了解摩擦力．”故在課堂教學中教師應充分創設與摩擦力相關的真實情境，設計足夠多的有關摩擦力的體驗活動，增強學生對摩擦力的感性認識［3］．《標準》中凡要求學生“了解”“知道”的物理知識，無需在定量關系上過分較真，但要求“理解”“解釋”“計算”的核心內容，則需要仔細打磨，定量分析．故初中物理教師應反復品讀研究《標準》，明確“認知性目標行為動詞”，熟悉學生對于各種物理知識需要達到的層次，從而實現在教學中既考慮到學科的嚴謹性、科學性，又兼顧學生的認知水平．
2忽略次要因素，把握核心要義
在科學探究過程中，有時通過忽略次要因素、突出主要因素的方式簡化實驗過程，降低研究難度，體現通過“理想化模型”的思維方法實現“簡化”思維在實驗探究中的應用．案例2蘇科版教材“探究平面鏡成像特點”實驗(如圖1所示)，教師引導學生利用玻璃板代替平面鏡，并利用兩個完全相同的棋子按照教材步驟進行實驗．具體操作要求:“將棋子A放在鏡前，觀察棋子A的像;將另一個相同的棋子B放在鏡后并移動，使它與棋子A的像完全重合．”但學生在操作過程中卻發現兩個像，其中一個較清晰，另一個則較暗，便問教師接下來應該如何操作?教師首先讓學生自己說說想法，部分學生認為應著重研究清晰的像，也有一些學生認為兩個都要記錄，相信很多教師在教學中也遇到這個情況．其原理大致如下:光先后經歷兩次界面，先由空氣進入玻璃(第一個界面)，同時發生反射與折射，反射的光線進入人眼形成第一個較清晰的“像”;而通過第一個界面的折射光線又在第二個界面發生反射，反射光線又回到第一個界面再發生折射，最終這部分光線歷經“折射—反射—折射”進入人眼，便形成第二個不清晰的“像”．但教師在此處不宜過多地拓展，筆者建議在教學中不妨直接要求學生首先研究較清晰的像，以保證實驗活動正常開展，然后在這里設下懸疑，布置作業讓學生課后自主查閱資料解釋此現象，亦可在充分學習“光的折射”知識后，再就此話題展開討論．在物理課堂中遇到一些計劃外的“生成”實屬普遍，教師應理性對待，既要尊重事實，鼓勵學生勇于質疑，又應考慮課堂的整體架構，合理分配時間，不宜在次要因素上過分糾纏，把握核心要義即可．
3建構物理模型，洞悉生活物理
生活中處處存在物理，物理問題往往融于學生熟悉的生活情境之中，這就要求學生能夠將具體的生活情境轉化為抽象的物理模型，這種“簡化”思維的應用手段在初中物理教學中應用較為豐富．案例3(某市2019中考題)某飲水機具有恒溫功能，其內部簡化電路如圖2所示(Ｒ1、Ｒ2均為加熱電阻)，閉合S，當溫控區溫度達到60℃時，通過溫度傳感器與電磁鐵共同作用，使飲水機進入保溫狀態，此時電磁鐵銜鐵應與(選填“a”或“b”)觸點接觸．分析:由電路圖可知，銜鐵接b觸點位置時，只有電阻Ｒ1接入電路，此時電路中電阻最小，電源電壓U一定，由P=U2/Ｒ可知，此時電路的功率最大，飲水機處于加熱狀態;當銜鐵接a觸點時，Ｒ1、Ｒ2串聯，電路中總電阻最大，此時電路的總功率最小，飲水機處于保溫狀態．然而，此題得分率只有58%左右，可見較高比例考生無法準確辨別加熱、保溫兩種工作狀態下的電路結構．事后調查發現部分考生在考試時根本看不懂這道題的電路，他們認為電路圖過于復雜，因此后續的電路分析便無從談起，錯誤是必然．事實上，只要將本題受控電路分別與a、b相接觸時的簡化電路圖畫出，再結合電功率公式便可輕松解決該類問題．故將復雜的電路簡單化，是解決這類電學題的關鍵．在初中階段，應用這種“簡化”思維的案例并不罕見，在初中物理教學中廣泛滲透“簡化”思維是當前初中物理教學的重要環節，應該引起廣大初中物理教師的足夠重視．于復雜的生活情境中建立物理模型，便于學生洞悉事物的本質，也有利于學生更輕松地解釋很多生活中的物理現象，提高運用知識解決問題的能力［4］．
4運用等效思維，促進思維進階
利用“簡化”思維解決電磁類問題，其實質是“等效”思維的運用，學會將復雜電路等效為簡化電路圖是解決電學問題的關鍵．故教師在教學中要善于引導學生運用等效思維實現“簡化”，同時促進學生思維有效進階．案例4如圖3所示電路裝置，較多學生剛開始看不懂該電路，解釋汽車啟動的原理更無從談起．此時教師切不可急于求成、強行灌輸，而應適時地放慢61節奏，鼓勵學生嘗試畫出旋轉鑰匙(相當于閉合開關)前后控制電路與受控電路的簡要等效電路圖．在學生畫電路圖的過程中，必然要對電路結構進行思維加工，那么離準確認識電路便更近一步．若學生仍感到困難，則教師可將問題再進一步細化:“鑰匙相當于開關，那么鑰匙在控制電路還是受控電路中?”“開關閉合前，控制電路和受控電路是否工作?判斷依據是什么?請畫出等效電路圖．”“閉合開關后，控制電路是什么狀態?杠桿會怎樣轉動?受控電路又是什么狀態?”“再斷開開關后，控制電路又是什么狀態?杠桿又會怎樣轉動?為什么?受控電路呢?”等．某學生在教師鼓勵引導下畫出了經等效、簡化處理后的汽車啟動原理圖(如圖4所示)．事實上學生畫出的等效電路圖可能各不相同，有的甚至不太科學、嚴謹，但重要的是學生能在畫圖過程中真正參與思考，并結合自己繪制的等效電路圖對汽車啟動的工作原理進行大致描述．比如，要能說出圖中開關1代表的汽車部件名稱，電阻1代表的元件名稱，開關2的運作機制等等．以上運用等效思維將復雜的電路裝置等效成簡單又熟悉的電路圖，能有效地將復雜的電學問題簡單化［5］，促使學生脫離復雜的電路形態，揭開復雜電路最本真的面目，使學生能夠真正理解電路結構、工作狀態及原理．這種利用等效思維將物理問題簡化的方式，是激發學生積極深入思考的有效手段，也是學生分析問題、處理信息等能力提升和思維進階的重要路徑．
5重視簡化條件，后續學習“留白”
教師在滲透、實施“簡化”思維過程中亦發現諸多不足，如“學生定量研究的抽象邏輯思維能力不足，容易導致學生形成錯誤的前概念、前規律，誤認為簡化后的物理模型就是事物的本真”等，以至于對學生后續物理學習產生不良影響．案例5初中階段通常忽略電源內阻，認為電源電壓恒定不變．但進入高中階段后，學生會發現由于電源內阻的存在，隨著外電路電阻值變化，必將導致輸出電壓發生改變．這種初高中階段的不一致勢必會影響學生高中物理電學知識的學習．再如介紹串聯與并聯電路及其特點時，部分教師會誤導學生“并聯電路各支路間用電器工作互不影響”，但事實上并聯電路各支路雖獨立工作，但由于工作的支路數量改變必然會影響外電路總電阻值的變化，那么原支路所分電壓也必將發生變化，原支路的用電器實際電功率發生變化也是必然，最終“并聯電路各支路間用電器工作是相互影響的”［6］．只是初中階段教師在教學中將其“簡化”，使復雜的電路結構簡單化，降低學生學習難度，但卻使學生形成錯誤的前觀念，對學生后續高中物理學習造成障礙．故初中物理教師在教學中既要善于將復雜問題簡單化，又應留有余地說“有條件的話”，以防對學生后續學習造成不良影響．初中物理教師在日常物理教學中，應充分研究《課標》、教材、教法，既要確保知識的科學性、嚴謹性，又應兼顧學生的“最近發展區”，做到以研促教、“大道”至簡．當然，應用“簡化”思維進行初中物理教學時也應注意把握好“尺度”，避免絕對化，這樣才能有效提升學生思維與解決實際問題等能力，為后續物理學習埋下“契機”．
參考文獻:
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［2］中華人民共和國教育部．義務教育物理課程標準(2011年版)［M］．北京:北京師范大學出版社，2012．
［3］閆金鐸，郭玉英．中學物理教學概論(第四版)［M］．北京:高等教育出版社，2019．
［4］張鶴，柏露枝．簡化科學思維回歸物理本真［J］．物理教師，2019，40(12):18－20．
［5］盧義剛．重視比較思想提升思維能力［J］．物理教師，2020，41(04):26－29．
［6］盧義剛，殷正徐，程萬美．基于初高中銜接的初中物理教學案例———如何向初中學生解釋與“電源內阻”有關的問題［J］．物理教師，2016，37(09):32－34．
作者:盧義剛 單位:金陵中學龍湖分校