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摘要：教育是教人以智慧，教师应为思维而教.显化方法是生长思维的有效途径，实践智慧是知识的价值体现.从皮亚杰的双重建构理论出发，通过“认知冲突”“主题强化”内化建构等效法，生长思维；通过“物理习题”“原始物理问题”外化建构等效法，转识成智.
关键词：显化等效法；思维；内化建构；外化建构
作者简介：刘权（1980-），男，江苏苏州人，教育硕士，中学高级教师，研究方向：高中物理学科教学.
教育是教人以智慧.教师应为思维而教，教会学生学会思维，学会解决问题.在知识与思维之间，知识本身并无价值，知识的价值存在于“解决问题”的过程中，知识发挥的是它思维训练的价值.基于核心素养，教育通过知识培养人的认识能力，然后转识成智，开发人的思维能力，形成创造性，最后化智成德，养成德性，使受教育者成为具有全人格的人[1].
杜威认为：“身体的生长是由于食物的消化吸收，同样，思维的生长是由于教材的合乎逻辑的组织.”按照科学方法所展开的路子去编写教材，是生长思维的有效途径.科学方法是人们在认识和改造客观世界的实践活动中总结出来的确定的思维程序和行为方式[2].采用科学方法的显化方法来编写教材，逻辑明确，脉络清楚，容易使学生在学习中建立良好的认知结构，并形成有序的知识结构.这样培养出来的学生往往具有很强的分析问题和解决问题的能力[3].
等效法也叫等效替代法，是物理学研究的重要方法之一，它是把陌生、复杂的物理对象、物理过程在保证某种效果、特性或关系相同的前提下，转化为简单、熟悉的物理对象、物理过程来研究其本质和规律的一种思想方法.常见的等效法有对象的等效、模型的等效、过程的等效、运动的等效、作用的等效、原理的等效、图形的等效和方法的等效等[4].
1内化建构等效法，生长思维
从皮亚杰的双重建构理论出发，在实际的物理教育中，教师向学生传授大量经过抽象的系统间接经验过程本质上是一个认知的内化建构过程.学生的听课、做题、考试等环节都是围绕着内化建构而展开的[3].
認知结构通常是指学习者头脑中拥有的知识结构，是知识和科学方法的心理组织结构，是学习者过去全部有意义学习的积累结果.只有当知识和科学方法转变为学生头脑中的认知结构时，才具有能力的性质[2].皮亚杰认为：当思维成功地把现实同化与它本身的结构，同时这个结构又顺应于现实所出现的新的环境时，思维便很合适地适应特定的现实了[5].
11运用“认知冲突”，顺应认知结构
顺应是指改变内部图示，以适应环境现实.教师可运用“认知冲突”手段，打破学生已有的认知平衡，将“等效法”融入学生的认知结构，实现顺应.
例1如图1所示，一匀强电场与直角坐标系平行，A的坐标为（2，0），B的坐标为（0，3），O、A、B位置的电势分别为0V，6V，3V.求电场强度E？
常规法：先找等势面，根据电场线与等势面垂直，确定电场强度方向，再根据U=Ed确定电场强度大小.
等效法：如图2所示，先根据O、A电势确定电场强度在x方向的分量Ex，根据O、B电势确定电场强度在y方向的分量Ey，再利用Ex、Ey和E的等效关系，得到电场强度E.
认知冲突：在解题效率方面，等效法优于常规法；在认知负荷方面，等效法只要求学生使用电场相关的基本知识和方法，而不用去找等势面，认知负荷降低.
例2如图3所示，一单摆处在水平向右的匀强电场中，小球带正电，让小球从最低点A静止释放，请找出小球上摆的最高位置B？已知小球重力是电场力的3倍.不计空气阻力.
常规法：小球在重力、拉力和电场力共同作用下，上摆到最高位置B.设摆长和最高位置上摆的夹角，再利用动能定理，得知小球克服重力做功等于电场力做功.运用数学三角函数关系，得到小球上摆的夹角为60°.
等效法：如图4所示，利用合力与分力的等效关系，得到重力和电场力的合力F（不变），再根据动能定理，得到合力F做功等于0，即F与AB线段垂直.迅速得知三角形OAB为等边三角形.
认知冲突：在解题效率方面，等效法优于常规法，物理方法优于数学方法；在认知负荷方面，等效法只要求学生使用功能相关的基本知识和方法，而不用去设置过多的物理量，用数学表达式求解，认知负荷降低.
12运用“主题强化”，同化认知结构
同化是指把环境因素纳入有机体已有的图示或结构中，以加强和丰富主体的动作.此处的图示在本文中是指“等效法”，而对应的动作是指“等效法”的强化应用.教师可以运用“主题强化”手段，强化学生在同类情境中运用“等效法”的意识，实现同化，形成自觉行为.使学生产生一种对问题的敏感性，用等效法迅速地抓住问题的要害，找出解决问题的途径.
121模型强化
例3如图5所示，水平放置的U形金属框架中接有电源，电源的电动势为E（内阻不计），框架上放置一质量为m、电阻为R的金属杆ab，它可以在框架上无摩擦地滑动，框架两边相距L，框架处在匀强磁场当中，磁感应强度为B，方向垂直框架向下请求出稳定时金属杆ab的速度大小？
如图6所示，将图5中的电源换成充好电的电容器（电容为C，电荷量为Q），其它条件不变.请求出稳定时金属杆ab的速度大小？
如图7所示，将图5中的电源换成运动的金属杆cd（质量为m、电阻为R），让金属杆cd以速度v水平向右切割磁感线，其它条件不变.请求出稳定时金属杆ab的速度大小？
等效法强化：图6中，将充好电的电容器等效成图5中的电源，不过电容器在放电的过程中，电容器两极板的电压不断减小，可以看成是一种电动势变化的电源；图7中，将切割磁感线的金属杆cd等效成图5中的电源，不过运动的金属杆cd向右运动，产生感应电动势（随v的改变而改变），可以看成是一种电动势变化的电源.接下来图6、图7处理分析金属杆ab的运动的思路和图5方法相同.
关键词：显化等效法；思维；内化建构；外化建构
作者简介：刘权（1980-），男，江苏苏州人，教育硕士，中学高级教师，研究方向：高中物理学科教学.
教育是教人以智慧.教师应为思维而教，教会学生学会思维，学会解决问题.在知识与思维之间，知识本身并无价值，知识的价值存在于“解决问题”的过程中，知识发挥的是它思维训练的价值.基于核心素养，教育通过知识培养人的认识能力，然后转识成智，开发人的思维能力，形成创造性，最后化智成德，养成德性，使受教育者成为具有全人格的人[1].
杜威认为：“身体的生长是由于食物的消化吸收，同样，思维的生长是由于教材的合乎逻辑的组织.”按照科学方法所展开的路子去编写教材，是生长思维的有效途径.科学方法是人们在认识和改造客观世界的实践活动中总结出来的确定的思维程序和行为方式[2].采用科学方法的显化方法来编写教材，逻辑明确，脉络清楚，容易使学生在学习中建立良好的认知结构，并形成有序的知识结构.这样培养出来的学生往往具有很强的分析问题和解决问题的能力[3].
等效法也叫等效替代法，是物理学研究的重要方法之一，它是把陌生、复杂的物理对象、物理过程在保证某种效果、特性或关系相同的前提下，转化为简单、熟悉的物理对象、物理过程来研究其本质和规律的一种思想方法.常见的等效法有对象的等效、模型的等效、过程的等效、运动的等效、作用的等效、原理的等效、图形的等效和方法的等效等[4].
1内化建构等效法，生长思维
从皮亚杰的双重建构理论出发，在实际的物理教育中，教师向学生传授大量经过抽象的系统间接经验过程本质上是一个认知的内化建构过程.学生的听课、做题、考试等环节都是围绕着内化建构而展开的[3].
認知结构通常是指学习者头脑中拥有的知识结构，是知识和科学方法的心理组织结构，是学习者过去全部有意义学习的积累结果.只有当知识和科学方法转变为学生头脑中的认知结构时，才具有能力的性质[2].皮亚杰认为：当思维成功地把现实同化与它本身的结构，同时这个结构又顺应于现实所出现的新的环境时，思维便很合适地适应特定的现实了[5].
11运用“认知冲突”，顺应认知结构
顺应是指改变内部图示，以适应环境现实.教师可运用“认知冲突”手段，打破学生已有的认知平衡，将“等效法”融入学生的认知结构，实现顺应.
例1如图1所示，一匀强电场与直角坐标系平行，A的坐标为（2，0），B的坐标为（0，3），O、A、B位置的电势分别为0V，6V，3V.求电场强度E？
常规法：先找等势面，根据电场线与等势面垂直，确定电场强度方向，再根据U=Ed确定电场强度大小.
等效法：如图2所示，先根据O、A电势确定电场强度在x方向的分量Ex，根据O、B电势确定电场强度在y方向的分量Ey，再利用Ex、Ey和E的等效关系，得到电场强度E.
认知冲突：在解题效率方面，等效法优于常规法；在认知负荷方面，等效法只要求学生使用电场相关的基本知识和方法，而不用去找等势面，认知负荷降低.
例2如图3所示，一单摆处在水平向右的匀强电场中，小球带正电，让小球从最低点A静止释放，请找出小球上摆的最高位置B？已知小球重力是电场力的3倍.不计空气阻力.
常规法：小球在重力、拉力和电场力共同作用下，上摆到最高位置B.设摆长和最高位置上摆的夹角，再利用动能定理，得知小球克服重力做功等于电场力做功.运用数学三角函数关系，得到小球上摆的夹角为60°.
等效法：如图4所示，利用合力与分力的等效关系，得到重力和电场力的合力F（不变），再根据动能定理，得到合力F做功等于0，即F与AB线段垂直.迅速得知三角形OAB为等边三角形.
认知冲突：在解题效率方面，等效法优于常规法，物理方法优于数学方法；在认知负荷方面，等效法只要求学生使用功能相关的基本知识和方法，而不用去设置过多的物理量，用数学表达式求解，认知负荷降低.
12运用“主题强化”，同化认知结构
同化是指把环境因素纳入有机体已有的图示或结构中，以加强和丰富主体的动作.此处的图示在本文中是指“等效法”，而对应的动作是指“等效法”的强化应用.教师可以运用“主题强化”手段，强化学生在同类情境中运用“等效法”的意识，实现同化，形成自觉行为.使学生产生一种对问题的敏感性，用等效法迅速地抓住问题的要害，找出解决问题的途径.
121模型强化
例3如图5所示，水平放置的U形金属框架中接有电源，电源的电动势为E（内阻不计），框架上放置一质量为m、电阻为R的金属杆ab，它可以在框架上无摩擦地滑动，框架两边相距L，框架处在匀强磁场当中，磁感应强度为B，方向垂直框架向下请求出稳定时金属杆ab的速度大小？
如图6所示，将图5中的电源换成充好电的电容器（电容为C，电荷量为Q），其它条件不变.请求出稳定时金属杆ab的速度大小？
如图7所示，将图5中的电源换成运动的金属杆cd（质量为m、电阻为R），让金属杆cd以速度v水平向右切割磁感线，其它条件不变.请求出稳定时金属杆ab的速度大小？
等效法强化：图6中，将充好电的电容器等效成图5中的电源，不过电容器在放电的过程中，电容器两极板的电压不断减小，可以看成是一种电动势变化的电源；图7中，将切割磁感线的金属杆cd等效成图5中的电源，不过运动的金属杆cd向右运动，产生感应电动势（随v的改变而改变），可以看成是一种电动势变化的电源.接下来图6、图7处理分析金属杆ab的运动的思路和图5方法相同.