類比法在初中物理概念教學中的應用

【摘 要】學生要想學好初中物理，必須深刻理解初中物理中的概念。但初中物理的概念較為抽象難懂，由于初中學生的抽象思維發(fā)育尚不完善，因此對抽象的知識理解起來相對較為困難。針對初中學生的認知規(guī)律和身心發(fā)展特征，教師在初中物理概念教學中應恰當?shù)剡\用類比法，將學生已有的知識與新知識進行類比，這樣有利于增強教學的直觀性，幫助學生更好地理解抽象的物理概念和規(guī)律，從而有效降低學生在物理概念方面的學習負擔，提升課堂教學效率。

【關(guān)鍵詞】初中物理;概念教學;類比法;比熱容

【中圖分類號】G633.7? 【文獻標識碼】A? 【文章編號】1671-8437（2022）24-0115-03

概念是客觀事物的本質(zhì)屬性在人們頭腦中的反映，是人類在一定階段對客觀世界認識的總結(jié)，是以壓縮的形式表現(xiàn)大量知識的手段，是邏輯思維最基本的單位和出發(fā)點[1]。毫無疑問，概念教學是初中物理教學的重要形式和組成部分。在初中物理概念教學中，教師希望學生能深刻理解并記憶所學物理概念，并培養(yǎng)學生的思維能力。但筆者發(fā)現(xiàn)，在初中物理教學中，部分教師過于重視對學生的應試指導，忽略了對物理概念和物理知識的形成過程的關(guān)注，只是簡單地對學生陳述物理概念，甚至在新課教學后通過聽寫、背誦等簡單粗暴的方式讓學生對物理概念進行記憶。這樣的教學方式與新一輪基礎(chǔ)教育課程改革的理念相悖，也不利于對學生物理學習興趣的培養(yǎng)。如果學生對物理概念的學習和認識僅僅停留在記憶和背誦的層面，無法對所學物理概念進行深度理解，就會對后續(xù)的新課教學造成阻礙，影響物理課堂教學的效率。

新一輪基礎(chǔ)教育課程改革提出，物理學科核心素養(yǎng)是學生在接受物理教育過程中逐步形成的適應個人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力，是學生通過物理學習而內(nèi)化的帶有物理學科特性的品質(zhì)，是學生在學習物理的過程中逐步形成的知識積淀、思維品質(zhì)、能力表現(xiàn)以及科學的情感、態(tài)度和價值觀的綜合體現(xiàn)。新課標將物理觀念、科學思維、科學探究、科學態(tài)度與責任作為物理學科的核心素養(yǎng)，并明確指出科學思維是“基于經(jīng)驗事實構(gòu)建理想模型的抽象概括過程，是分析綜合、推理論證等科學思維方法的內(nèi)化”?？梢?，學生對初中物理基本概念和基礎(chǔ)知識的學習深度和認識程度直接決定了學生科學思維的發(fā)展水平以及初中物理學習的質(zhì)量。

類比法在初中物理教學中發(fā)揮著重要的作用。在教學活動中，適當應用類比法可以引導學生將已有的經(jīng)驗和知識與新學習的概念和知識進行對比，建立舊知識和新知識之間的聯(lián)系，有效深化學生對新學的物理概念的理解。運用類比法進行初中物理概念教學，能夠以舊帶新，可以將抽象的物理概念形象化，幫助學生有效地把握物理知識，深度掌握物理概念，培養(yǎng)學生的學科素養(yǎng)[2]。筆者以初中物理中比熱容的概念教學為例，闡述類比法在初中物理概念教學中的應用策略。

1? ?利用類比法巧妙避免教材為引入新課創(chuàng)設(shè)的情境帶來的問題

教科版九年級物理教材“比熱容”一節(jié)的教學中，教材一開始就創(chuàng)設(shè)了如圖1所示的情境，引導學生回憶在艷陽高照的夏天，赤腳奔跑在滾燙的沙灘上，以及踏入蔚藍的大海時的感受。

通過這樣的情境引導學生思考：同樣在太陽的照射下，為什么沙子這么燙，而海水卻這么涼呢？教材編者的原意是利用這一學生熟悉的情境促使學生比較不同物質(zhì)的吸熱能力，但當筆者為學生展示圖片并引導學生思考“為什么海水和沙子在同一時刻的溫度不一樣？”這個問題的時候，有學生說是因為海水與沙灘的面積不同造成的，還有學生說是因為海水會蒸發(fā)，而蒸發(fā)要吸熱。沒有一個學生提出這是因為太陽照在了不同的物質(zhì)上，不同的物質(zhì)在吸熱后溫度升高不同而造成的。學生的這些猜想都基于他們已學習的物理知識，不無道理。但不得不承認，學生的這些脫離學習目標的猜想很容易打亂教師和教材預設(shè)的教學設(shè)計，也容易使教師在教學“比熱容”這一節(jié)內(nèi)容時在引入新課的環(huán)節(jié)就陷入教學困境。

那么，怎樣利用教材所提供的物理情境，順利地把學生的思考方向引導到“因為太陽照射的物質(zhì)不同”上，從而引出對不同物質(zhì)吸熱能力的探討上來呢？對此，教師可引導學生觀察情境后作出如下的類比：同一個教師上課，不同的學生反應不同，成績也不同，為什么？這是因為不同的學生學習能力不同，對知識的吸收能力不同。那么同一個太陽對不同物質(zhì)進行熱傳遞的過程中，不同的物質(zhì)的反應不同，溫度的變化不同，為什么？這是因為不同物質(zhì)的吸熱能力不同。通過這樣的類比，就能順利地將學生的思考引向?qū)Σ煌镔|(zhì)吸熱能力大小的探究上來。

2? ?通過類比法引導學生自主設(shè)計并深度理解實驗探究方案

為了探究不同物質(zhì)的吸熱能力，教材設(shè)計的實驗方案如圖2所示。在兩支相同的試管中分別加入質(zhì)量相等的水和鐵砂，分別用同一酒精燈加熱，用溫度計測量它們的溫度變化，記錄水和鐵砂分別上升5 ℃、10 ℃、15 ℃所需的時間，以此比較二者吸收熱量的能力。

但是在以上實驗中，學生很難將質(zhì)量、升高的溫度、吸熱的時間這幾個物理量與物質(zhì)的吸熱能力聯(lián)系在一起，大部分學生不能理解為什么質(zhì)量相同的不同物質(zhì)在上升相同溫度時，吸熱時間長的吸熱能力就強。對此，筆者通過以下類比的方式，借助學生熟悉的生活現(xiàn)象，逐步引導學生自主完成比較不同物質(zhì)吸熱能力的實驗設(shè)計，取得了較好的效果。

筆者提問：怎么比較不同物質(zhì)的吸熱能力呢？要弄清楚這個問題，大家根據(jù)自己的經(jīng)驗回答兩個問題：第一，燒開一壺水與燒開半壺水需要的熱量一樣多嗎？第二，同樣燒一壺水，把一壺水燒成開水和燒成溫水需要的熱量一樣多嗎？

以上兩個問題來自生活，是學生熟悉的物理情境。引導學生思考這兩個問題，既利于學生理解燒水的時間（加熱時間）可以反映水吸收熱量的多少，又有利于讓學生體會到同種物質(zhì)的物體吸收的熱量與質(zhì)量和升高的溫度有關(guān)。換句話說，同種物質(zhì)吸收的熱量是由這個物體的質(zhì)量和升高的溫度決定的，水是這樣，其他物質(zhì)也是這樣。那么，是不是只要物體的質(zhì)量和溫度的變化相等，吸收的熱量就肯定相等呢？怎么比較不同物質(zhì)的吸熱能力呢？對此，筆者引導學生思考：肯定先得找兩種不同的物質(zhì)來比較?；诖?，可以選擇水和沙。然后怎么比較水和沙的吸熱能力強弱呢？此時，筆者讓學生自主設(shè)計探究實驗，作如下類比：假如現(xiàn)在要比較甲、乙兩個學生成長的能力的強弱，已知同一個人成長的能力與他的食量和成長時間有關(guān)。那么，能不能讓甲成長1年，讓乙成長10年，然后比較他們的身高？這樣的比較公平嗎？另外，能不能讓甲成長1年，每天只給他提供很少的食物，讓乙也成長1年，但每天給他提供充足的食物，然后比較兩人的身高？這樣的比較公平嗎？

以上的類比完全來自學生的生活經(jīng)驗，加之在八年級學生已經(jīng)學習了控制變量法，這時學生便很容易理解，為公平起見，要比較兩個人成長能力的強弱，就需要保證兩人成長的時間和每天的食量相同。這時，只要教師稍加引導，學生就能明白，要比較兩種不同物質(zhì)組成的物體吸熱能力的強弱，需要使這兩種物質(zhì)的質(zhì)量和溫度的變化量相同，然后再比較二者吸收熱量的多少，吸收熱量多的，吸熱能力就強;吸收熱量少的，吸熱能力就弱。

通過這樣的類比，學生能順利地理解物質(zhì)的吸熱能力和物體質(zhì)量、溫度變化量以及加熱時間之間的關(guān)系，并根據(jù)教材所提供的探究實驗比較不同物質(zhì)的吸熱能力。在讓學生經(jīng)歷比較不同物質(zhì)吸熱能力的實驗探究以后，教師可進行總結(jié)：在物理學中，為了比較不同物質(zhì)吸熱的本領(lǐng)，我們通常就取m和Δt相同的不同物質(zhì)，并且將m定為1 kg，讓這種這些物質(zhì)Δt=1℃，由此比較它們吸收的熱量，吸熱多的物質(zhì)吸熱能力更強。而單位質(zhì)量（1 kg）的某種物質(zhì)，溫度升高1℃所吸收的熱量就叫作這種物質(zhì)的比熱容。由此引出物理概念，學生學習起來會更輕松，對概念含義的理解也會更加深刻。

3? ?利用類比法輔助學生深刻認識抽象物理概念

由于比熱容的概念較為復雜抽象，因此初中學生對比熱容的概念缺乏深度理解。經(jīng)過比較不同物質(zhì)吸熱能力的實驗探究，并給出比熱容的概念后，筆者發(fā)現(xiàn)學生面對以下兩個問題無法作出正確判斷。

師：一種物質(zhì)的吸熱能力強（c大），有什么表現(xiàn)呢？

（1）m相同，Δt相同，若c大，則Q吸更______（選填“大”或“小”）。

（2）m相同，Q吸相同，若c大，則Δt更______（選填“大”或“小”）。

在此，為了讓學生深度理解比熱容的物理意義，教師可引導學生作如下類比：一個人的飯量很大有什么表現(xiàn)呢？

（1）兩個人吃飯，都吃得不能再吃了（即吃飯以后的反應相同），這時一個人只吃了一碗飯，另一個人卻吃了一桶飯，誰的飯量更大？學生很容易明白，在反應相同的情況下，吃得越多，飯量越大。類比過來，兩種物質(zhì)，質(zhì)量和溫度變化相同（反應相同），吸熱能力越強的（食量越大），吸收的熱量就越多（吃的飯更多）。

（2）兩個人吃飯，都吃了一碗飯（即進食量相同），一個人無論如何都吃不下了（反應很大），另一個人感覺還沒吃飽（反應很?。?，誰的飯量更大？學生很容易明白，在進食量相同的情況下，反應越小，飯量越大。類比過來，兩種物質(zhì)，質(zhì)量和吸收熱量相同（進食量相同），吸熱能力越強的（食量越大），溫度變化就越?。ǚ磻叫。?。

通過這樣的類比，學生對比熱容的物理意義以及怎樣比較不同物質(zhì)的吸熱能力有了更加深刻的理解。

總而言之，初中物理教師在實際的教學過程當中應當合理地借助類比法開展概念教學，從學生的學習需求出發(fā)，結(jié)合學生的身心發(fā)展特點，為學生設(shè)計合乎物理學習規(guī)律、邏輯的類比內(nèi)容，運用通俗和直觀的方式將抽象的物理知識傳授給學生，加深學生對知識的理解，從根本上提高學生物理學習的效率和質(zhì)量。

【參考文獻】

[1]蔣煒波.初中物理概念教學的幾種方法策略[J].湖南中學物理，2021（4）.

[2]王曉強.類比法在初中物理教學中的應用[J].數(shù)理化解題研究，2021（32）.

The Application of Analogy in Physical Concept Teaching of Junior Middle Schools

——Taking the Teaching of Specific Heat Capacity Concept as an Example

Ting Hong

（Chengdu No. 20 Middle School，Chengdu，Sichuan，610036）

Abstract：To learn physics well in junior high schools， it is necessary to have a deep understanding of the concepts in junior high school physics. However， the concept of junior high school physics is abstract and difficult to understand. Because the development of students abstract thinking in junior high schools is not perfect， it is relatively difficult to understand the knowledge of abstraction. For students cognitive regularity and development of body and mind in junior middle schools， the teacher in junior middle school physics concept teaching should use “analogy method” teaching， analogizing students existing knowledge and new knowledge， which is conducive to enhance the teaching intuition， helps students better understand the abstract concepts and the laws of physical concept， so as to effectively reduce the burden of students learning in the physical concept and improve the classroom teaching efficiency.

Key words：junior middle school physics; concept teaching;? analogy method; specific heat capacity

【作者簡介】

洪艇（1981～），男，漢族，四川成都人，本科，中小學一級教師。研究方向：中學物理教學。