轉(zhuǎn)化思想在初中科學(xué)學(xué)習(xí)中的應(yīng)用

戴玲

轉(zhuǎn)化思想是一種基本的科學(xué)思想。所謂“轉(zhuǎn)換法”，主要是指在保證效果相同的前提下，將不可見(jiàn)、不易見(jiàn)的現(xiàn)象轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)、易見(jiàn)的現(xiàn)象；將陌生、復(fù)雜的問(wèn)題轉(zhuǎn)換成熟悉、簡(jiǎn)單的問(wèn)題；將難以測(cè)量或測(cè)準(zhǔn)的物理量轉(zhuǎn)換為能夠測(cè)量或測(cè)準(zhǔn)的物理量的方法。初中科學(xué)在研究概念規(guī)律和實(shí)驗(yàn)中多處應(yīng)用了這種方法。

一、將不可見(jiàn)、不易見(jiàn)的現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為可見(jiàn)、易見(jiàn)的現(xiàn)象

1.空氣看不見(jiàn)，摸不著，嘗不出它的味道，當(dāng)轉(zhuǎn)化為大氣壓存在的實(shí)驗(yàn)卻可以確認(rèn)它的存在

比如馬德保半球?qū)嶒?yàn)、覆杯實(shí)驗(yàn)、瓶吞雞蛋實(shí)驗(yàn)等?？諝庵惺欠裼兴魵饽?？水蒸氣同樣無(wú)色無(wú)味，只有把它轉(zhuǎn)化為固體的冰晶和液態(tài)的水才可以被感知。所以在設(shè)計(jì)這個(gè)證明實(shí)驗(yàn)時(shí)教師應(yīng)盡可能地從這個(gè)方面聯(lián)想，比如空調(diào)排氣管中的水，早晨的露水及霜的形成等。在化學(xué)變化中，很多化學(xué)反應(yīng)未必有明顯的現(xiàn)象，例如探究二氧化碳和氫氧化鈉是否發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，沒(méi)有明顯的現(xiàn)象，即使使用指示劑也無(wú)用，但是可以通過(guò)轉(zhuǎn)化為反應(yīng)裝置內(nèi)反應(yīng)前后氣壓的變化來(lái)證明該反應(yīng)的發(fā)生。如圖所示可以有以下四種不同的方法：如果反應(yīng)能發(fā)生，現(xiàn)象分別是：A中液體會(huì)充滿(mǎn)整個(gè)試管，B中燒杯中的水會(huì)倒吸入錐形瓶中，C中氣球的體積會(huì)膨脹，D中圓底燒瓶?jī)?nèi)會(huì)出現(xiàn)噴泉現(xiàn)象。這些現(xiàn)象都很明顯，通過(guò)轉(zhuǎn)化將不可見(jiàn)的現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為可見(jiàn)的現(xiàn)象，讓學(xué)生有更深切的感知，有利于科學(xué)的學(xué)習(xí)和科學(xué)思維的培養(yǎng)。

2.物理中也有很多不易見(jiàn)的現(xiàn)象

例如，聲音是由于物體的振動(dòng)產(chǎn)生的。有些物體如音叉，發(fā)聲時(shí)的振動(dòng)很微小，不易見(jiàn)。我們用乒乓球靠近發(fā)聲的音叉，會(huì)發(fā)現(xiàn)乒乓球被彈起，響度越大，被彈得越開(kāi)，當(dāng)發(fā)聲停止，乒乓球彈起停止。這樣通過(guò)轉(zhuǎn)化法將微小的振動(dòng)放大，有利于學(xué)生更為具體生動(dòng)地理解聲音是由物體的振動(dòng)產(chǎn)生的且認(rèn)識(shí)響度與振幅的關(guān)系。

3.“力”是物理學(xué)中一個(gè)比較難理解的概念，看不見(jiàn)，摸不著

在實(shí)際教學(xué)中，我們可以通過(guò)力所產(chǎn)生的作用效果來(lái)驗(yàn)證力是否存在，如物體形狀或體積發(fā)生了改變或物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（速度和方向）發(fā)生改變。事實(shí)上，力的三要素的探究就是利用力所產(chǎn)生的效果來(lái)達(dá)到目的的。這其實(shí)也是轉(zhuǎn)化法的真實(shí)體現(xiàn)。

二、將陌生、復(fù)雜的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為熟悉、簡(jiǎn)單的問(wèn)題

在研究平面鏡成像特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)中，怎樣才能比較物和像的大小呢？像到底在哪里，成的虛像在鏡后不可見(jiàn)，如何來(lái)比較呢？教師可以引導(dǎo)：能不能給像找個(gè)替身，用替身跟物體去比較呢？這樣學(xué)生就會(huì)考慮到桌面上另一支蠟燭的作用。接著我們要找到既能成像又能看到“像”的平面鏡，用玻璃板就比較合適，因?yàn)樗峭该鞯?，在較暗的環(huán)境中，既可以成像，又可以觀察替身與像重合的過(guò)程。這樣，通過(guò)等效替代的方法，將陌生復(fù)雜的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為熟悉、簡(jiǎn)單的問(wèn)題，更有利于學(xué)習(xí)。

在建立物體比熱容的概念時(shí)，我們會(huì)研究?jī)蓚€(gè)實(shí)驗(yàn)，即比較相同質(zhì)量的不同物體升高相同的溫度吸收的熱量的多少；比較相同質(zhì)量的不同物體吸收相同的熱量升高的溫度多少。“吸收相同的熱量”該怎么做呢？這對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)是一個(gè)陌生的問(wèn)題，教師在教學(xué)中可以將吸收相同的熱量轉(zhuǎn)化為用相同的熱源加熱相同的時(shí)間。同一個(gè)酒精燈，比較吸收熱量的多少即可以轉(zhuǎn)化為比較加熱時(shí)間的長(zhǎng)短。這樣將復(fù)雜的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的問(wèn)題，有利于學(xué)生的理解和操作。

三、將難以測(cè)量或難以測(cè)準(zhǔn)的科學(xué)量轉(zhuǎn)化成能被測(cè)量或易測(cè)準(zhǔn)的策略

在實(shí)驗(yàn)中，有很多物理量，由于其自身屬性的關(guān)系，難于用儀器、儀表直接測(cè)量。比如空氣中氧氣含量到底有多少？氧氣無(wú)色、無(wú)味、無(wú)形，難以直接測(cè)量。通過(guò)紅磷燃燒的實(shí)驗(yàn)，盡量將密閉容器中的氧氣全部耗盡，使密閉容器內(nèi)外產(chǎn)生氣壓差，消耗了多少氧氣就會(huì)倒吸入多少體積的水，通過(guò)觀察倒吸入密閉容器的水的體積初步判斷空氣中氧氣的體積，從而將難以測(cè)量的氧氣體積轉(zhuǎn)化成可以測(cè)量的水的體積。

在測(cè)量滑動(dòng)摩擦力的大小、浮力大小的時(shí)候，都是通過(guò)二力平衡的轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)現(xiàn)的。我們可以用彈簧測(cè)力計(jì)拉著木塊做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)二力平衡知識(shí)，得出拉力大小等于滑動(dòng)摩擦力大??；根據(jù)漂浮和懸浮時(shí)二力平衡的原理，得出浮力與重力大小相等的結(jié)論；另外通過(guò)運(yùn)用阿基米德原理，將浮力大小的計(jì)算和判斷轉(zhuǎn)化為容易直接獲得的液體密度和排開(kāi)液體的體積，再根據(jù)公式進(jìn)行計(jì)算和判斷。類(lèi)似的不容易直接測(cè)量的物理量還有密度、電功率等，都是通過(guò)運(yùn)用公式法進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)化。

綜上所述，轉(zhuǎn)化既是一種思想方法，更是一種策略。這種方法對(duì)于提升學(xué)生思維的深度、廣度、靈活度，以及提高學(xué)習(xí)能力和解題技能等都大有益處。我們?cè)谄綍r(shí)的教學(xué)中要做一個(gè)有心的老師，處處留心給學(xué)生滲透轉(zhuǎn)化的思想，并讓學(xué)生體驗(yàn)感知轉(zhuǎn)化法給解決科學(xué)問(wèn)題帶來(lái)的便利，最終掌握轉(zhuǎn)化法并有效運(yùn)用。