基于類比遷移的初中物理教學課例分析

吳曉雯

摘 要：本文基于中學物理新課程標準，以“測量電壓”課題為例，用類比教學策略，創設高效課堂的思路設計一節課例，將初中生的思維發展水平，用合適到位的類比與高效課堂實現有機結合。

關鍵詞：初中物理；概念教學；類比遷移；高效課堂

1 研究背景

物理概念是客觀事物的物理共同屬性和本質特征在人頭腦中的反映，是物理事物的抽象，是觀察、實驗和思維相結合的產物，使學生形成、理解、掌握物理概念，進而掌握物理規律、發展認識能力，是中學物理教學的核心內容之一[ 1 ]。對于電壓這個概念，在初中物理課程標準中，其要求學生能夠理解，不做掌握要求。但電壓這一概念作為初等電學的三大基礎概念之一，貫穿整個初中電學，電壓概念的理解是否清晰，會對學生構建電學知識體系產生直接的影響。因而研究電壓概念的教學是有相當的價值與必要。在教育心理學中，教育家對概念教學也有提出較多的策略；同時，在電壓概念的教學中，類比策略也是老生常談，但本案例的類比教學將基于有意義的學習理論，以類比遷移作為教學思維開展電壓概念的教學，并以提出合適到位的類比方案展開。下面通過“測量電壓”的教學案例，以創設高效課堂的類比教學方法做一簡要的闡述。

2 “測量電壓”教學課例

2.1 課標解讀及教材分析

本文以“測量電壓”為例，基于類比遷移，高效課堂的初中物理教學模式進行教學設計。該課題選自滬科版九年級物理第十四章第五節。本節課程結構簡單，一是電壓的概念教學，二是學習電壓的測量。由于電壓的測量在本章節中既是重點又是難點，對于剛接觸電學的九年級學生而言，知道電壓電源是提供電壓的裝置以及電路中形成電流的原因，本就可以了。對于電壓的定義、單位伏特的物理意義不需涉及過深，因為難度過深學生不易理解，適得其反。教材中用水流類比電流、用水壓類比電壓對于學生來講比較生動、形象，容易被學生接受，為了便于學生理解電壓的作用。但教學中在用水壓類比電壓的環節，書面語言過于簡略，學生對水壓的概念亦是陌生的，故此，在電壓概念的教學中，應當將類比進行得更加合適到位。

2.2 教學目標確定

通過類比遷移，理解電壓。經歷水壓類比電壓的概念教學過程，學生能夠順向遷移，獲得物理知識，以及加強遷移能力的學習。在類比學習的過程中，獲得知識構建的成功體驗。

2.3 教學環節設計

2.3.1 創設學習情境，帶入課程啟動感

本節課通過flash動畫引入，flash動畫截圖如圖1所示。教師播放flash，通過層疊式的問題引入水位差進而引出水壓概念，并且讓學生明白本場景中，能夠產生水壓的部件是抽水機。

問題一：水輪機為什么會轉動起來呢？

有水流流過水輪機，水流推動水輪機轉動起來。

問題二：水輪機轉動起來后一會兒為什么會停下來呢？

當左邊的液面高度與右邊液面高度相平時，水就不再流動。此處，引入水位差，這里把液面高度定義為水位，開始時，左邊液面高，就說左邊的水位高；右邊液面高度低，就說右邊的水位低。因為左右水位差異形成了水位差即水壓，導致了水流的形成。綜上即可知，水壓是產生水流的原因，是水輪機轉動起來的本質原因。

問題三：如何使水輪機持續不斷地轉動起來？

要想讓水輪機持續不斷地轉動起來，就必須有持續不斷地水流流過水輪機。要有持續的水流，就必須保持一定水壓，即左右兩邊具有一定的水位差，或者說是讓左邊的液面始終高于右邊的液面。

問題四：如何確保左右兩邊的水壓呢？

要保證左右兩邊具有一定的水壓，就必須保證左右兩邊的水位差，就必須將右邊的水源源不斷地運輸到左邊，運水的方式可以手動舀，也可以借助抽水機，但顯然使用抽水機是更好的辦法。因而選用抽水機是為該系統提供恒定的水壓。本部分與書本類比較大區別的地方是：沒有一步到位引入水壓的概念，而是從液面差過渡至水位差，從而再引入水壓，這樣有助于學生建立水壓體系，給后面的遷移類比奠定知識基礎，或者說是建立前概念。

2.3.2 運用類比策略進行電壓概念教學

本節課重在電壓測量的教學。但電壓概念的教學能否順其自然的過渡，則成為了該課成功失敗的節點之一。本節課基于前概念，讓學生在學習了水壓的前提下，將水壓的知識順向遷移至電壓，幫助學生對電壓概念的理解。類比水壓的引入方式，以層進式問題進行，圖2為該部分flash教學示意截圖，以下是該部分的設計：

問題一：為什么合上開關，小燈泡就會發光？

合上開關，有電流流過小燈泡，故而小燈泡發光。類比項：關閉閥門，有水流流過水輪機，故而水輪機轉動。

問題二：小燈泡一直發光的條件是什么？

要小燈泡一直發光，就必須有持續的電流通過小燈泡。類比項：要水輪機一直轉動，就必須有持續的水流流過水輪機。

問題三：如何產生持續不斷的電流呢？

水流是由于水分子的定向移動形成的，由于左邊水位高，右邊水位低，水分子從左往右定向移動形成水流，當左右兩邊存在一定的水位差即水壓時，水分子將持續不斷地從左往右定向移動形成持續不斷的水流。持續的水壓是形成持續不斷的水流的原因。電流是由正電荷的定向移動形成的，在電源的兩端，正極所處的電位高，負極所處的電位低，就像水位。電源的正負極就有了一定的電壓，正電荷就在電壓的作用下從電位高的正極定向移動到電位低的負極，從而形成了電流。當電源的兩端存在一定的電位差即電壓，則正電荷將持續不斷地定向移動形成持續不斷的電流。電壓產生了電流。

綜上，電壓是形成電流的原因，電源是提供電壓的裝置。

2.3.3 將類比進行到底，類比電流表學習電壓表

電壓表與電流表在結構以及使用上都具有非常多的相似之處，也就是遷移理論中說到的相同元素。當兩個知識點具備相同的元素時，那么這兩個知識點之間就可以進行遷移學習，在教學中即可以使用類比教學策略。為了提高課堂效率，維持學生興趣高潮，采用了類比的教學方式，從已有經驗認知與前概念等已有知識出發，簡短過渡學習電壓表的基本使用規則。以我們教學的電壓表與電流表為例，電壓表在結構上與電流表的共同元素有：正負接線柱，指針，表盤，調零旋鈕等；在使用上與電流表的共同元素有：使用時 “正進負出”，不可反接，不可超量程使用等。因而在該環節的教學中，存在可類比項，將類比進行到底，從結構到使用，一一復習電流表的使用，后由學生類比遷移，自主學習電壓表的使用，并且對簡單電路各個元件兩端電壓的測量。

2.3.4 課后發散思維訓練

本節課內容較多，難度性較大?；谔岣咴撎谜n的高效性，以及學生對類比思維的接受與遷移，課后設計了一個交叉學科型的遷移性作業。題目：本節課采用水壓類比電壓的方式，來幫助大家理解電壓的概念。通過本節課的學習，你是否可以聯系實際生活，或是已經學習過的其他學科知識，提供一種新的思路，來認識理解電壓。比如用血壓來類比電壓，是否可行，若是可行，請你畫出你的草圖，并將每一個類比項或相似的地方寫出或者標出。

設計意圖：該題目具有一定的思維啟發性，對類比思維的訓練而言是很好的體驗，雖有一定的難度，但此問題正好設置于學生的最近發展區，有助于思維的訓練，同時也十分有益于興趣的激發與維持。

3 小結

物理概念的教學方式多種多樣，一個相同的概念就可以有多種不同的教學策略，“教無定法”也許是說的就是如此吧。基本概念，在物理學中猶如奠基石，一塊殘缺，物理的大廈也許就會有些許的傾斜，故而概念教學必須給予高度重視。類比教學是在物理概念教學中經常使用的教學策略之一，在電壓這個物理概念面前，不同的教員有不同的方法，但合適到位的類比，也許會減小學生學習概念的難度。而本課例中，沒有選擇直接從水壓過渡到電壓教學，而是選擇引入“水位差”、“水壓”、“電位差”來漸漸引出電壓，符合該階段學生的思維層度，亦也可以達到學生聽懂理解的層次，學生接受率較高。因此，從本節課的類比而言是合適到位的，從學生接受程度而言該課堂是高效有用的。

參考文獻：

[1] 閻金鐸，郭玉英. 中學物理教學概論[M]. 北京： 高等教育出版社， 2009： 139.