巧用同化類比理論 深化物理課堂教學(xué)

李智萌

(泰州市姜堰區(qū)羅塘高級(jí)中學(xué)　江蘇 泰州　225500)

1　“同化論”“類比論”的理論基礎(chǔ)和事實(shí)依據(jù)

1.1　同化論

同化論，又稱“認(rèn)知同化理論”，最早由奧蘇貝爾提出．他認(rèn)為，影響學(xué)生最重要的因素是學(xué)生已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，當(dāng)新知識(shí)和學(xué)生的已有認(rèn)知之間建立實(shí)質(zhì)的非人為的聯(lián)系時(shí)，學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)不斷完善，新舊知識(shí)的意義會(huì)同化．隨著認(rèn)識(shí)心理學(xué)研究的不斷深入，以同化和順應(yīng)理論為基礎(chǔ)的認(rèn)知理論不斷豐富著教師的教與學(xué)生的學(xué)，逐漸演變成以學(xué)定教的課堂教學(xué)模式．

1.2　類比論

類比論，和文學(xué)中的比喻較為貼切，最早可以回溯到亞里士多德時(shí)期[1]．類比，是推理方法的一種，通常根據(jù)兩個(gè)不同事物在某些特征上的相似，作出它們?cè)谄渌卣魃弦灿锌赡芟嗨频慕Y(jié)論．類比理論在高中物理教學(xué)的過(guò)程中可謂屢見(jiàn)不鮮，當(dāng)知識(shí)和規(guī)律的復(fù)雜程度達(dá)到一定程度的時(shí)候，往往借助類比的手段降低學(xué)生學(xué)習(xí)的難度，譬如說(shuō)將重力做功和靜電力做功進(jìn)行類比，將氣體壓強(qiáng)和雨滴撞擊雨傘進(jìn)行類比等等．在文獻(xiàn)查閱的過(guò)程中，筆者發(fā)現(xiàn)，不少個(gè)性鮮明的物理特級(jí)教師非常擅長(zhǎng)利用類比論引發(fā)學(xué)生的共鳴，如周久璘老師物質(zhì)三態(tài)和人口密集程度的類比;朱建廉老師電源及內(nèi)阻與兩口之家的類比[2]，電場(chǎng)磁場(chǎng)與愚者智者的類比等等．

2　物理教學(xué)中運(yùn)用同化類比論深化認(rèn)知案例透視

2.1　概念教學(xué)

概念教學(xué)是物理教學(xué)的起點(diǎn)，物理概念的教學(xué)效果如何直接關(guān)系到學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的理解程度，影響到學(xué)生對(duì)整個(gè)知識(shí)框架的建立和外延，因此以什么樣的方式呈現(xiàn)概念更為行之有效、更為耐人尋味成為了概念教學(xué)的關(guān)鍵．根據(jù)學(xué)生已有的認(rèn)知巧用類比的方式不失為概念教學(xué)的有效途徑．案例如下.

(1)機(jī)械運(yùn)動(dòng).事物發(fā)展變化的跨學(xué)科聯(lián)系

師：同學(xué)們?cè)谡Z(yǔ)文的學(xué)習(xí)中學(xué)習(xí)過(guò)一種文體--記敘文．那么記敘文的寫(xiě)作需要哪些要素．

生：時(shí)間、地點(diǎn)、人物、事件.

師：沒(méi)錯(cuò)，這是從文學(xué)的角度去描寫(xiě)事情的經(jīng)過(guò)．

在物理的學(xué)習(xí)中，我們同樣也需要去描述物體的運(yùn)動(dòng)！

什么物體的運(yùn)動(dòng)？——質(zhì)點(diǎn).

物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)空關(guān)系？——時(shí)間、參考系.

物體做什么運(yùn)動(dòng)？——速度.

(2)矢量(位移).矢量概念引入的常識(shí)再認(rèn)

師：有大小有方向的量我們給它取個(gè)名字叫做矢量.

生：……

師：同學(xué)們看這個(gè)符號(hào)像個(gè)什么？

生：箭頭.

師：箭頭，在古代我們叫做矢，有的放矢的成語(yǔ)同學(xué)們也應(yīng)該聽(tīng)過(guò)．

生點(diǎn)頭示意.

師：一根箭矢，有長(zhǎng)短，有大?。?dāng)箭矢射向敵人時(shí)，箭頭的方向就是目標(biāo)的方向！

師：因此，有大小有方向的量叫做？

生：矢量.

(3)力的合成.合成概念導(dǎo)入的跨學(xué)科聯(lián)系

師：初中的時(shí)候，在化學(xué)里面我們學(xué)習(xí)過(guò)兩類化學(xué)反應(yīng)--化合反應(yīng)以及分解反應(yīng)．那么同學(xué)們是否還記得化合反應(yīng)與分解反應(yīng)的特點(diǎn)是什么？

生：化合反應(yīng)——多種物質(zhì)變成一種物質(zhì)的反應(yīng).

分解反應(yīng)——一種物質(zhì)變成多種物質(zhì)的反應(yīng).

師：化合反應(yīng)為多變一；分解反應(yīng)為一變多.

那么同學(xué)們想想力的合成與力的分解應(yīng)該怎么定義？

生：力的合成是多個(gè)力變成一個(gè)力；力的分解是一個(gè)力變成多個(gè)力.

2.2　規(guī)律教學(xué)

規(guī)律教學(xué)是物理教學(xué)的重點(diǎn)，物理規(guī)律是物理知識(shí)結(jié)構(gòu)體系的樞紐，反映了物質(zhì)運(yùn)動(dòng)變化過(guò)程中各個(gè)物理量之間的本質(zhì)聯(lián)系，揭示了隱藏在物理現(xiàn)象背后的必然聯(lián)系．學(xué)生的思維方式的建立，理解能力的提高根植于規(guī)律教學(xué)．由于自然界萬(wàn)物運(yùn)行的法則和人類社會(huì)的生存法則有著普遍的聯(lián)系，為了讓學(xué)生更好地理解物理規(guī)律，恰當(dāng)?shù)娜宋念惐仁俏锢硪?guī)律教學(xué)中不可或缺的一部分．案例如下.

(1)離心運(yùn)動(dòng)與近心運(yùn)動(dòng).供求關(guān)系的哲學(xué)思辨

師：當(dāng)F合F向，物體做近心運(yùn)動(dòng)；

生：……

師：當(dāng)一個(gè)人能夠滿足你的需求的時(shí)候，你會(huì)走過(guò)去，抱著他的大腿！靠近他！當(dāng)一個(gè)人不能滿足你的需求的時(shí)候，你會(huì)離開(kāi)他，和他說(shuō)goodbye！遠(yuǎn)離他！離心運(yùn)動(dòng)、近心運(yùn)動(dòng)說(shuō)穿了就是一種供求關(guān)系！

生：拍案叫絕.

(2)動(dòng)能定理.功能關(guān)系的自我代入

師：動(dòng)能定理的內(nèi)容表述是什么？

生：合外力做功等于動(dòng)能的變化量，公式為

師：同學(xué)們，我們必然會(huì)有從高一到高三的這段經(jīng)歷．在高一的時(shí)候，我們的起點(diǎn)比較低，具備的能量比較少．但是，在高一到高三的過(guò)程中，我們會(huì)遇到形形色色的人，會(huì)遇到不錯(cuò)的老師，死命地拽著我們向前走，對(duì)我們做正功；也會(huì)遇到無(wú)關(guān)痛癢的路人，交匯不到我們的人生歷程，對(duì)我們不做功；同樣也會(huì)遇到一些不開(kāi)心的人或事，阻礙著我們向終點(diǎn)跋涉，對(duì)我們做負(fù)功；我們到了高三具備多少能量，取決于前進(jìn)的路程中整體因素的影響，即合外力做的功；如果合外力做正功，那么我們具備的能量會(huì)越大，越會(huì)在高考中折桂；如果合外力做負(fù)功，那么我們具備的能量會(huì)越小，越會(huì)在高考中折戟．

生：若有所思.

(3)串并聯(lián).分配關(guān)系的哲學(xué)思辨

師：串聯(lián)分壓，并聯(lián)分流(圖1)．

圖1

串聯(lián)電路中各電阻分配電壓多少與電阻有什么關(guān)系呢？

并聯(lián)電路中各電阻分配電流多少與電阻有什么關(guān)系呢？

師：

U1∶U2=IR1∶IR2=R1∶R2

串聯(lián)電路電壓與電阻成正比；并聯(lián)電路電流與電阻成反比.

生：課堂練習(xí)不能快速反應(yīng)過(guò)來(lái).

師：串聯(lián)電路相當(dāng)于同一個(gè)流水線上的兩個(gè)工人．一個(gè)工人非常懶惰，阻值較大；另一個(gè)工人較為懶惰，阻值較小．為了保證流水線的生產(chǎn)，如果你是主管人員，你給誰(shuí)的壓力會(huì)大一些，給誰(shuí)的壓力會(huì)小一些？

生：給非常懶惰的壓力大，給較為懶惰的壓力?。?/p>

師：串聯(lián)電路電壓的分配特點(diǎn)也一樣！

師：并聯(lián)電路相當(dāng)于一個(gè)家庭里面的兩個(gè)小孩．一個(gè)年齡大一些，阻值大；一個(gè)年齡小一些，阻值?。改敢褠?ài)分給誰(shuí)更多一些，分給誰(shuí)更少一些？

生：給大的少一些，給小的多一些．

師：并聯(lián)電路電流的分配特點(diǎn)也一樣！

生：自行揣摩，若有所悟．

(4)比結(jié)合能.和諧穩(wěn)定的班級(jí)關(guān)系

生：對(duì)于結(jié)合能和比結(jié)合能的大小與原子核的穩(wěn)定性不能做正確的辨析．

師：我們每天過(guò)來(lái)學(xué)習(xí)往往都帶著不想學(xué)習(xí)的怒氣，每個(gè)人都有100點(diǎn)怒氣值．現(xiàn)在一個(gè)班級(jí)有30個(gè)人，平均每人降2點(diǎn)怒氣，整個(gè)班級(jí)一共降了60點(diǎn)怒氣值；另一個(gè)班有一百個(gè)人，平均每人降1點(diǎn)怒氣，整個(gè)班級(jí)一共降了100點(diǎn)怒氣值．那么哪個(gè)班的同學(xué)更容易和諧相處，班級(jí)氛圍更加團(tuán)結(jié)穩(wěn)定呢？

生：當(dāng)然是班級(jí)有30個(gè)人，平均每人降2點(diǎn)怒氣的！

師：為什么是30個(gè)人的班級(jí)而不是100個(gè)人的班級(jí)呢？

生：雖然100個(gè)人的班級(jí)整體降的怒氣值比較高，但是每個(gè)人怒氣值都低，才是和諧穩(wěn)定的關(guān)鍵．

師：那么同學(xué)們現(xiàn)在能了解結(jié)合能與比結(jié)合能對(duì)原子核穩(wěn)定的影響嗎？

生：(異口同聲)能.

2.3　習(xí)題教學(xué)

習(xí)題教學(xué)是物理教學(xué)的難點(diǎn)，是概念、規(guī)律教學(xué)的延續(xù)和深化，是物理教學(xué)中反饋與診斷的關(guān)鍵部分．習(xí)題教學(xué)可以提升學(xué)生的思維品質(zhì)，提高學(xué)生解決物理問(wèn)題的能力．目前高中物理習(xí)題教學(xué)往往更加側(cè)重于解題的方法和技巧，缺乏一些人文性的關(guān)懷，導(dǎo)致習(xí)題課效率低下．倘若在習(xí)題教學(xué)的過(guò)程中，增添一些類比的情景，習(xí)題課的沉悶氛圍將會(huì)一掃而空，取而代之的必將是一雙雙渴求的眼神．具體案例如下.

(1)剎車問(wèn)題.汽車嚼炫邁，跑得就是快．

【例1】汽車以20 m/s的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，剎車后的加速度的大小為5 m/s2，那么剎車6 s后小車的位移是多少？

解析：對(duì)于高一的學(xué)生而言，解決剎車問(wèn)題往往習(xí)慣性地去套用公式

得到結(jié)果x=30 m.

為了糾正學(xué)生的錯(cuò)誤，教師往往會(huì)糾正同學(xué)剎車問(wèn)題要注意小車什么時(shí)候停止運(yùn)動(dòng)，或者讓學(xué)生注意公式中t的物理意義是物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間．但是在日后處理類似情境問(wèn)題的時(shí)候，學(xué)生又陷入了思維的誤區(qū)．

師：同學(xué)們騎車剎車后，車子會(huì)一直運(yùn)動(dòng)下去嗎？

生：不會(huì)！

師：我覺(jué)得會(huì)！

生：起哄(絕對(duì)不可能).

師：因?yàn)橥瑢W(xué)們家的車都嚼了炫邁口香糖，知道為什么嗎？

生：根本停不下來(lái)?。?！

(2)電容器問(wèn)題.試問(wèn)電場(chǎng)強(qiáng)度，巧牽月老紅繩．

【例2】如圖2所示，平行板電容器的帶電荷量為Q，距離為d；當(dāng)d增大時(shí)，內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度______(增大、不變、減小)；當(dāng)平行板電容器錯(cuò)開(kāi)時(shí)，內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度______(增大、不變、減小)．

圖2　例2題圖

師：同學(xué)們看上方的極板是一艘船，裝載著出征的男人；下方的極板是送別的甲板，遍布著送行的女人．男人和女人之間有一根看不見(jiàn)的月老紅繩！當(dāng)船正對(duì)著遠(yuǎn)離甲板時(shí)，紅線的疏密程度變化了嗎？當(dāng)船和甲板錯(cuò)開(kāi)時(shí)，為了增添離別的感傷，男人們向船尾靠攏，女人們向甲板一側(cè)靠攏，紅線的疏密程度變化了嗎？

生：第一種情況紅線疏密程度不變，所以電場(chǎng)強(qiáng)度沒(méi)變！

第二種情況紅線變得更為密集，所以電場(chǎng)強(qiáng)度增強(qiáng)！

師：同學(xué)們能理解了嗎？

生：能！

(3)動(dòng)態(tài)電路的分析.欲問(wèn)整體為幾何，且看部分變幾分．

【例3】如圖3所示，閉合開(kāi)關(guān)，將滑動(dòng)變阻器右移．

圖3　例3題圖

電流表A，電壓表V，流表A1，電流表A示數(shù)將如何變化？

解析：閉合電路動(dòng)態(tài)分析法中以程序法最為基礎(chǔ)，即

增大增大減小減小增大I局

R局→R總→I總→U內(nèi)→U外→

減小減小增大增大減小U局

由題意可知：R滑減小，R總減小，I總增大，U外減小，I2減小I1增大.

學(xué)生在進(jìn)行試題分析的時(shí)候往往找不到研究對(duì)象，找不到變化的關(guān)系，

就不能解決這種“牽一發(fā)而動(dòng)全身”的物理思維培養(yǎng)題，著實(shí)可惜．

師：同學(xué)們知道整體和部分的關(guān)系嗎？

生：部分構(gòu)成整體，整體包含部分！

師：說(shuō)得很對(duì)；在哲學(xué)里面，整體和部分是相互影響的：部分功能及其變化會(huì)影響整體的功能，關(guān)鍵部分的功能及其變化甚至對(duì)整體的功能起決定作用；整體的功能狀態(tài)的變化也會(huì)影響到部分！

師：換句話說(shuō)就是“關(guān)鍵部分決定整體，整體又影響部分”這有點(diǎn)類似于文章“分-總-分”這種格式！現(xiàn)在同學(xué)們知道了如何分析動(dòng)態(tài)電路問(wèn)題了嗎？

生：明白！

溫度與分子平均動(dòng)能：微觀世界規(guī)律隱，宏觀世界現(xiàn)象現(xiàn)．

【例4】一定質(zhì)量的理想氣體，若溫度升高，則()

A.所有分子的平均速率變大

B.每一個(gè)分子的速率都變大

C.速率大的分子個(gè)數(shù)變少

D.速率小的分子個(gè)數(shù)變大

解析：理想氣體的溫度越高，氣體平均動(dòng)能越大，速率大的分子占據(jù)的比例大，速率小的分子占據(jù)的比例?。?jiǎn)單的概念題卻依舊讓部分同學(xué)費(fèi)解，因?yàn)槲⒂^的世界很難讓學(xué)生一下子理解透徹．

師：同學(xué)們，在老師的教導(dǎo)下，同學(xué)們的物理平均分怎么樣？

生：低！

師：說(shuō)的非常好，那么如果換一個(gè)特級(jí)教師教導(dǎo)同學(xué)們一下(給同學(xué)們加把火)，那么同樣的試卷物理平均分會(huì)怎么樣？

生：會(huì)高很多？

師：那么會(huì)每一位同學(xué)的物理分?jǐn)?shù)都提高嗎？

生：不一定？

師：為什么？

生：可能有些同學(xué)不適應(yīng)特級(jí)教師的授課方式！

師：說(shuō)的很好，特級(jí)教師自然有其執(zhí)教的特點(diǎn)，在他的指導(dǎo)下，大部分同學(xué)的物理成績(jī)應(yīng)該怎么樣？

生：有很大的提高．

師：那么，作為理想氣體的你們，經(jīng)過(guò)特級(jí)教師的加熱，這道題有啟發(fā)嗎？

生：有!

3　認(rèn)知同化與情境類比的創(chuàng)設(shè)需求

(1)閱讀基礎(chǔ)

廣泛的閱讀是教師自身提升的必由之路．物理教師不應(yīng)該僅僅滿足于物理領(lǐng)域的學(xué)科內(nèi)容，人文藝術(shù)類也要有所涉獵．因?yàn)榭茖W(xué)并不排斥人文，科學(xué)也不排斥藝術(shù)，而是相互包容．蘇軾曾言“博觀約取，厚積薄發(fā)”，換成我們教育人的術(shù)語(yǔ)應(yīng)當(dāng)是“先有閱讀的廣度，再有研究的深度”．

(2)思考習(xí)慣

“學(xué)而不思則罔，思而不學(xué)則殆”，這句話闡述的是學(xué)與思的關(guān)系，適用于任何一個(gè)獨(dú)立個(gè)體．職業(yè)的特殊性決定教師應(yīng)當(dāng)養(yǎng)成“博學(xué)而多思，多思而厚教”的習(xí)慣，在思考和質(zhì)疑的過(guò)程中，教師自身的知識(shí)框架才能得到相應(yīng)的擴(kuò)展和延伸．

(3)表達(dá)能力

教師在課堂中往往是以語(yǔ)言為主要媒介進(jìn)行師生互動(dòng)，語(yǔ)言中包含的吸引力、感染力、滲透力不僅可以集中學(xué)生的注意力，還可以提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣．恰如其分的類比，準(zhǔn)確嫻熟的表達(dá)，何愁物理課堂不高效，何愁物理課堂索然無(wú)味！