小議類比思維理解電學

方珺

摘要： 對于初中生而言，電路及其相關概念非常抽象，與此同時，他們的相關經驗又太少，因此造成了現實與理解之間的巨大鴻溝。如果教師在教學中運用類比思維，將陌生抽象的知識進行類比、整合，就能使學生在對比思考的過程中，不知不覺地達到觸類旁通、舉一反三的效果。

關鍵詞： 科學教學電學探究類比思維

在浙教版《科學》八年級上冊教材中，《電路探秘》是非常重要的一章，知識雖然基礎，但其承載了托起整個電學乃至磁學的力量。俗話說：“萬丈高樓平地起。”基礎知識掌握過硬，才能順理成章地過渡到更核心的電學知識，因此教師們講授這一章內容時都會格外重視。然而往往事與愿違，由于中學生普遍缺乏與危險性極高的“電”的接觸機會，在理解這部分內容時感覺晦澀難懂，聽課時看似會了，做題時無從下手，進而產生厭煩心理。如果教師在教學中運用類比思維，將陌生抽象的知識進行類比、整合，就能使學生在對比思考的過程中，不知不覺地達到觸類旁通、舉一反三的學習效果，使學生體驗到學習科學的樂趣。

一、“電”與“水”的類比

類比思維是指從兩個對象之間在某些方面的相似關系中受到啟發,從而使問題得到解決的一種創造性思維。學生對“電”感到陌生，但是“水”是生活中最常見的物質，聯系二者的相似性，可以順利地提高學生對電學知識點的熟悉程度。很多學生在學習初期無法理解為何開關斷開時就已經有電壓，而電路連通后才產生電流，教師可以將“電路”與“水路”、“電流”與“水流”、“電壓”與“水壓”進行相似性類比。出示一段渦輪機抽水的視頻，點擊閥門的開閉，直觀生動的動畫可以幫助學生輕易理解閥門控制水的流動。然后啟發學生通過“水壓、水流”來聯系“電壓、電流”，一語點醒夢中人——處于高位的水電站或房頂的蓄水池如果關閉閥門，則水不會流動，無水流，但是水壓是必然存在的，若希望產生水流則必須打開閥門。

二、電學探究實驗的類比

在電學探究實驗中，多次出現同一幅圖（下圖），然而運用到不同的實驗中，則答案迥異。學生學習這部分內容均反映理解障礙、思維混亂。很多教師為了減少麻煩，要求學生強記答案來獲取高分，這就背離了科學課程設置的本真目的，將理科思維簡單化為文科記憶。

2.1伏安法測電阻。本實驗使用定值電阻，非常簡單，學生只要會使用電壓表、電流表分別測出導體兩端電壓U和電流I，使用歐姆定律變形公式R=U/I即可。當然需要引導學生注意，任何實驗都存在誤差，一次數據不夠精確，所以需要移動滑片，重復多次實驗，最后取R的平均值才接近真實。

2.2研究影響導體電阻大小的因素。比較這兩組實驗，均需要電路基本元件，測量電表，因此電路圖一樣，選擇實驗儀器時就可以很輕松地做到無一遺漏。當然，相似之外亦有區別，教師需要恰當運用類比思維，啟發學生，實現由此及彼、融會貫通。該實驗的背景是更換不同電阻絲，如長的或短的、粗的或細的、銅絲或鎳鉻合金。通過公式R=U/I計算出每次更換的導體電阻R，從而推導出結論：導體越長，則電阻越大（這一理論進而可以推廣到串聯電路中運用）；導體越粗，則電阻越小（這一理論可以推廣到并聯電路中運用）。在本實驗中需要完成三個任務，即更換電阻絲R、測量電流表和電壓表的讀數。

2.3研究電流與電壓、電阻的關系。對比這個實驗與前兩次實驗，學生可以容易發現，“伏安法測電阻實驗”中電阻是定量，“影響導體電阻大小的因素”研究重點在于當電阻絲變化時，電阻如何改變，而本實驗的研究對象則更換為電流I。雖圖同，但本質不同，電流大小的影響因素有二：電壓U和電阻R，因此研究時需采用控制變量法。（1）當研究電流與電壓的關系時，導體的電阻R必須不變，只能通過移動滑動變阻器的滑片，從而改變定值電阻R兩端的電壓和流經的電流，多次重復實驗后總結出規律：當導體電阻一定時，通過導體的電流與導體兩端的電壓成正比。（2）當研究電流與電阻關系時，既然電阻為變量，而導體兩端電壓不能變，就必須移動滑片，如R變大，滑片就移向電阻變大的方向，從而抵消R變大帶來的U變化，這一點學生要真正理解確實很費勁。

如例題，某興趣小組在探究“電流跟電壓、電阻關系”實驗中，①要探究“電流跟電壓”關系，應保持 不變，通過調節 改變定值電阻兩端的 ，并記錄相應電流值。②在探究“電流跟電阻”關系時，移動滑動變阻器的滑片，使電壓表的示數為2V，讀出并記下電流值；再將5Ω的電阻改接成10Ω的電阻，發現電壓表示數大于2V，下一步操作是：將滑動變阻器的滑片向 移動，使 ，并記下電流值；再改接20Ω的電阻，重復上述實驗。

哲學家康德曾說：“每當理智缺乏可靠論證的思路時，類比這個方法往往能指引我們前進。”對于初中生而言，電路及其相關概念非常抽象，與此同時，相關的經驗又太少，因此造成了現實與理解之間的巨大鴻溝。采用類比思維，進行電學知識整合學習，就可以化繁就簡、化難為易、變抽象為具體，拉近學生與電學知識的距離，逐步加深對基本的概念與原理的理解，體會到了知識和方法之間的相通之處，奠定可廣泛遷移的科學知識基礎。