用好概念圖 促初中物理相似實(shí)驗(yàn)的比較

蔡曉靜+吳偉

摘 要：初中生從八年級(jí)開始接觸物理這門學(xué)科。初中物理所學(xué)知識(shí)包括聲、光、熱、力、磁和電，可以說(shuō)物理知識(shí)點(diǎn)全面但比較零散。概念圖對(duì)概念進(jìn)行組織，能夠使學(xué)生理解相關(guān)知識(shí)的結(jié)構(gòu)。物理實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)科中有著極其重要的作用，有的實(shí)驗(yàn)在原理、操作等方面有相似之處，利用概念圖可以有效比較相似實(shí)驗(yàn)，更好地理解物理實(shí)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：概念圖；相似實(shí)驗(yàn)；初中物理

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2017）1-0071-3

提倡教學(xué)方式多樣化是《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》的基本課程理念。通過義務(wù)教育物理課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生在“知識(shí)與技能”“過程與方法”“情感、態(tài)度與價(jià)值觀”這三方面得到發(fā)展。其中，在“過程與方法”中，強(qiáng)調(diào)通過多種方法學(xué)習(xí)物理知識(shí)，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力，并養(yǎng)成自學(xué)能力。

“概念圖”由諾瓦爾（Novak）教授和他的同事于1984年在《Learning How to Learn》一書中首次提出。該書指出概念圖可以用來(lái)組織和表征知識(shí)，將零散的知識(shí)系統(tǒng)化。初中物理學(xué)科，知識(shí)點(diǎn)覆蓋面全，包括聲、光、熱、力、磁和電等，有的知識(shí)之間還存在著緊密的聯(lián)系，而利用概念圖可以將這些知識(shí)點(diǎn)整合起來(lái)。因此，概念圖作為教學(xué)或?qū)W習(xí)的方法，有其優(yōu)越性。

而物理學(xué)科又是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，有些實(shí)驗(yàn)之間還存在相同或相似之處，我們把這樣的實(shí)驗(yàn)叫相似實(shí)驗(yàn)。在比較實(shí)驗(yàn)的相同及相似之處時(shí)，我們也可以運(yùn)用概念圖這種方法以幫助學(xué)生深入理解物理實(shí)驗(yàn)。

1 運(yùn)用概念圖比較同一類別實(shí)驗(yàn)的相同或相似之處

有的相似實(shí)驗(yàn)屬于同一類別，比如都是電學(xué)實(shí)驗(yàn)或者都是力學(xué)實(shí)驗(yàn)。我們通過做實(shí)驗(yàn)掌握相關(guān)的知識(shí)時(shí)，如果了解到某一實(shí)驗(yàn)的研究思路，那么就可以觸類旁通，從而通曉其他與之相似的實(shí)驗(yàn)的思路，從而提高學(xué)習(xí)的效率。

1.1 相似實(shí)驗(yàn)：探究電流與電壓、電阻的關(guān)系

蘇科版《物理》九年級(jí)上冊(cè)第十四章中有一個(gè)重要的實(shí)驗(yàn)——“探究電流與電壓、電阻的關(guān)系”。通過分析，我們將這個(gè)探究活動(dòng)分兩個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行：一個(gè)是探究電流與電壓的關(guān)系，另一個(gè)是探究電流與電阻的關(guān)系。

如果我們將實(shí)驗(yàn)過程呈現(xiàn)出來(lái)，學(xué)生會(huì)不會(huì)對(duì)物理實(shí)驗(yàn)理解得更透徹？我們思考的過程是：控制電阻一定，改變電壓來(lái)研究電流與電壓的關(guān)系。怎么改變電壓呢？當(dāng)然是調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器。多次實(shí)驗(yàn)后分析記錄的數(shù)據(jù)即可得出結(jié)論。我們將思考的過程呈現(xiàn)出來(lái)（如圖1所示）。教師與學(xué)生一起分析知道，探究電流與電阻的關(guān)系和探究電流與電壓的關(guān)系是相似實(shí)驗(yàn)，所以在接下來(lái)的操作中我們會(huì)有相似的實(shí)驗(yàn)操作過程，因此可以作出相似的概念圖（如圖2所示），這兩個(gè)概念圖體現(xiàn)了兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的相同和相似之處，便于學(xué)生比較。

為總結(jié)所學(xué)內(nèi)容，我們可以將實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)電路等方面都作進(jìn)一步比較，并將相關(guān)信息補(bǔ)充在已有的概念圖中。完善概念圖1和圖2，得到的概念圖3更加有層次性和條理性。概念圖3一目了然地呈現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)物理方法、電路設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)論等，學(xué)生能記住實(shí)驗(yàn)結(jié)論，更能理解實(shí)驗(yàn)過程。

1.2 相似實(shí)驗(yàn)：光的反射和光的折射

光的反射和光的折射雖然是兩個(gè)不同的實(shí)驗(yàn)，但它們都屬于光學(xué)實(shí)驗(yàn)，所以又是同一類別的。光的反射結(jié)論較簡(jiǎn)單，光的折射與之相比更復(fù)雜些。這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，并不是在同一節(jié)課新授的。但是，在學(xué)習(xí)光的折射時(shí)，我們可以與光的反射實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較，因?yàn)樗鼈兊乃悸酚邢嗨浦帲炊际茄芯俊叭€兩角”的關(guān)系。我們通過“光的反射”的“三線兩角”，引出“光的折射”的“三線兩角”，從已知到未知，學(xué)生易于接受；我們探究折射角與入射角的關(guān)系時(shí)，實(shí)驗(yàn)的方法也與光的反射實(shí)驗(yàn)相似，但實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象不同。因此，我們將兩個(gè)相似實(shí)驗(yàn)用概念圖表示出來(lái)，它們的實(shí)驗(yàn)思考過程是相似的，但是結(jié)論不完全相同（如圖4所示）。從圖4我們可以直觀地比較光的反射和光的折射這兩個(gè)相似實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在理解、記憶和運(yùn)用這些知識(shí)時(shí)有了更清晰的脈絡(luò)。

2 利用概念圖比較不同類別實(shí)驗(yàn)的相似之處

物理實(shí)驗(yàn)類別很多，有的是電學(xué)實(shí)驗(yàn)，有的是光學(xué)實(shí)驗(yàn)等，這些不同類別的實(shí)驗(yàn)之間有沒有相同或相似之處呢？

首先，所有的實(shí)驗(yàn)都有實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)步驟等，這是我們做每個(gè)實(shí)驗(yàn)的共同點(diǎn)。我們可以從實(shí)驗(yàn)的這些共同點(diǎn)出發(fā)制作概念圖（如圖5所示），思考實(shí)驗(yàn)如何進(jìn)行。學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)的過程中，逐漸養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣，提高科學(xué)實(shí)驗(yàn)的素養(yǎng)。

其次，從實(shí)驗(yàn)方法這個(gè)角度也可以制作概念圖對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較。我們將實(shí)驗(yàn)過程中采用控制變量法的典型實(shí)驗(yàn)整理出來(lái)制成概念圖（如圖6）。

學(xué)生通過概念圖中實(shí)例的比較，可以更清晰地理解控制變量這種常用的物理方法。學(xué)生再遇到類似問題，即問題中涉及多個(gè)因素（或多個(gè)變量）時(shí)，他們就有了思考的方向，問題也能迎刃而解。

再次，從實(shí)驗(yàn)器材這個(gè)角度也可以制作概念圖對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較。如滑動(dòng)變阻器是初中物理電學(xué)部分一個(gè)重要的實(shí)驗(yàn)器材，它在不同的實(shí)驗(yàn)中的作用有所不同。我們可以以滑動(dòng)變阻器為出發(fā)點(diǎn)，將初中物理實(shí)驗(yàn)中與之相關(guān)的實(shí)驗(yàn)用概念圖表示出來(lái)（如伏安法測(cè)電阻、探究電功大小的影響因素等），這樣我們可以比較不同實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器的連接方式及作用。

當(dāng)然，初中物理相似實(shí)驗(yàn)還有很多，初中物理相似實(shí)驗(yàn)中能做的概念圖也有很多。只要我們?cè)诮虒W(xué)和學(xué)習(xí)過程中善于總結(jié)、善于梳理，教師教物理、學(xué)生學(xué)物理都會(huì)變得更加輕松而有效。

總之，物理實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚣ぐl(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，如何才能讓學(xué)生保持一顆“興趣心”？我們認(rèn)為，學(xué)生要真的理解物理實(shí)驗(yàn)，在學(xué)習(xí)中有成就感才能有積極性。而用好概念圖能有效促進(jìn)初中物理相似實(shí)驗(yàn)的比較，從而幫助學(xué)生深入理解初中物理實(shí)驗(yàn)。學(xué)生做到“懂”物理，才會(huì)“喜”物理，進(jìn)而“研”物理。

參考文獻(xiàn)：

[1]教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2012.

[2]李燕，唐琳.芻議概念圖在物理概念教學(xué)中的應(yīng)用[J].物理教學(xué)探討，2015，33（7）：64-69.

（欄目編輯 鄧 磊）