巧用同化類比理論 深化物理課堂教學

李智萌

(泰州市姜堰區羅塘高級中學　江蘇 泰州　225500)

1　“同化論”“類比論”的理論基礎和事實依據

1.1　同化論

同化論，又稱“認知同化理論”，最早由奧蘇貝爾提出．他認為，影響學生最重要的因素是學生已有的認知結構，當新知識和學生的已有認知之間建立實質的非人為的聯系時，學生認知結構不斷完善，新舊知識的意義會同化．隨著認識心理學研究的不斷深入，以同化和順應理論為基礎的認知理論不斷豐富著教師的教與學生的學，逐漸演變成以學定教的課堂教學模式．

1.2　類比論

類比論，和文學中的比喻較為貼切，最早可以回溯到亞里士多德時期[1]．類比，是推理方法的一種，通常根據兩個不同事物在某些特征上的相似，作出它們在其他特征上也有可能相似的結論．類比理論在高中物理教學的過程中可謂屢見不鮮，當知識和規律的復雜程度達到一定程度的時候，往往借助類比的手段降低學生學習的難度，譬如說將重力做功和靜電力做功進行類比，將氣體壓強和雨滴撞擊雨傘進行類比等等．在文獻查閱的過程中，筆者發現，不少個性鮮明的物理特級教師非常擅長利用類比論引發學生的共鳴，如周久璘老師物質三態和人口密集程度的類比;朱建廉老師電源及內阻與兩口之家的類比[2]，電場磁場與愚者智者的類比等等．

2　物理教學中運用同化類比論深化認知案例透視

2.1　概念教學

概念教學是物理教學的起點，物理概念的教學效果如何直接關系到學生對物理知識的理解程度，影響到學生對整個知識框架的建立和外延，因此以什么樣的方式呈現概念更為行之有效、更為耐人尋味成為了概念教學的關鍵．根據學生已有的認知巧用類比的方式不失為概念教學的有效途徑．案例如下.

(1)機械運動.事物發展變化的跨學科聯系

師：同學們在語文的學習中學習過一種文體--記敘文．那么記敘文的寫作需要哪些要素．

生：時間、地點、人物、事件.

師：沒錯，這是從文學的角度去描寫事情的經過．

在物理的學習中，我們同樣也需要去描述物體的運動！

什么物體的運動？——質點.

物體運動的時空關系？——時間、參考系.

物體做什么運動？——速度.

(2)矢量(位移).矢量概念引入的常識再認

師：有大小有方向的量我們給它取個名字叫做矢量.

生：……

師：同學們看這個符號像個什么？

生：箭頭.

師：箭頭，在古代我們叫做矢，有的放矢的成語同學們也應該聽過．

生點頭示意.

師：一根箭矢，有長短，有大?。敿干湎驍橙藭r，箭頭的方向就是目標的方向！

師：因此，有大小有方向的量叫做？

生：矢量.

(3)力的合成.合成概念導入的跨學科聯系

師：初中的時候，在化學里面我們學習過兩類化學反應--化合反應以及分解反應．那么同學們是否還記得化合反應與分解反應的特點是什么？

生：化合反應——多種物質變成一種物質的反應.

分解反應——一種物質變成多種物質的反應.

師：化合反應為多變一；分解反應為一變多.

那么同學們想想力的合成與力的分解應該怎么定義？

生：力的合成是多個力變成一個力；力的分解是一個力變成多個力.

2.2　規律教學

規律教學是物理教學的重點，物理規律是物理知識結構體系的樞紐，反映了物質運動變化過程中各個物理量之間的本質聯系，揭示了隱藏在物理現象背后的必然聯系．學生的思維方式的建立，理解能力的提高根植于規律教學．由于自然界萬物運行的法則和人類社會的生存法則有著普遍的聯系，為了讓學生更好地理解物理規律，恰當的人文類比是物理規律教學中不可或缺的一部分．案例如下.

(1)離心運動與近心運動.供求關系的哲學思辨

師：當F合F向，物體做近心運動；

生：……

師：當一個人能夠滿足你的需求的時候，你會走過去，抱著他的大腿！靠近他！當一個人不能滿足你的需求的時候，你會離開他，和他說goodbye！遠離他！離心運動、近心運動說穿了就是一種供求關系！

生：拍案叫絕.

(2)動能定理.功能關系的自我代入

師：動能定理的內容表述是什么？

生：合外力做功等于動能的變化量，公式為

師：同學們，我們必然會有從高一到高三的這段經歷．在高一的時候，我們的起點比較低，具備的能量比較少．但是，在高一到高三的過程中，我們會遇到形形色色的人，會遇到不錯的老師，死命地拽著我們向前走，對我們做正功；也會遇到無關痛癢的路人，交匯不到我們的人生歷程，對我們不做功；同樣也會遇到一些不開心的人或事，阻礙著我們向終點跋涉，對我們做負功；我們到了高三具備多少能量，取決于前進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越大，越會在高考中折桂；如果合外力做負功，那么我們具備的能量會越小，越會在高考中折戟．

生：若有所思.

(3)串并聯.分配關系的哲學思辨

師：串聯分壓，并聯分流(圖1)．

圖1

串聯電路中各電阻分配電壓多少與電阻有什么關系呢？

并聯電路中各電阻分配電流多少與電阻有什么關系呢？

師：

U1∶U2=IR1∶IR2=R1∶R2

串聯電路電壓與電阻成正比；并聯電路電流與電阻成反比.

生：課堂練習不能快速反應過來.

師：串聯電路相當于同一個流水線上的兩個工人．一個工人非常懶惰，阻值較大；另一個工人較為懶惰，阻值較?。疄榱吮ＷC流水線的生產，如果你是主管人員，你給誰的壓力會大一些，給誰的壓力會小一些？

生：給非常懶惰的壓力大，給較為懶惰的壓力?。?/p>

師：串聯電路電壓的分配特點也一樣！

師：并聯電路相當于一個家庭里面的兩個小孩．一個年齡大一些，阻值大；一個年齡小一些，阻值?。改敢褠鄯纸o誰更多一些，分給誰更少一些？

生：給大的少一些，給小的多一些．

師：并聯電路電流的分配特點也一樣！

生：自行揣摩，若有所悟．

(4)比結合能.和諧穩定的班級關系

生：對于結合能和比結合能的大小與原子核的穩定性不能做正確的辨析．

師：我們每天過來學習往往都帶著不想學習的怒氣，每個人都有100點怒氣值．現在一個班級有30個人，平均每人降2點怒氣，整個班級一共降了60點怒氣值；另一個班有一百個人，平均每人降1點怒氣，整個班級一共降了100點怒氣值．那么哪個班的同學更容易和諧相處，班級氛圍更加團結穩定呢？

生：當然是班級有30個人，平均每人降2點怒氣的！

師：為什么是30個人的班級而不是100個人的班級呢？

生：雖然100個人的班級整體降的怒氣值比較高，但是每個人怒氣值都低，才是和諧穩定的關鍵．

師：那么同學們現在能了解結合能與比結合能對原子核穩定的影響嗎？

生：(異口同聲)能.

2.3　習題教學

習題教學是物理教學的難點，是概念、規律教學的延續和深化，是物理教學中反饋與診斷的關鍵部分．習題教學可以提升學生的思維品質，提高學生解決物理問題的能力．目前高中物理習題教學往往更加側重于解題的方法和技巧，缺乏一些人文性的關懷，導致習題課效率低下．倘若在習題教學的過程中，增添一些類比的情景，習題課的沉悶氛圍將會一掃而空，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動，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：對于高一的學生而言，解決剎車問題往往習慣性地去套用公式

得到結果x=30 m.

為了糾正學生的錯誤，教師往往會糾正同學剎車問題要注意小車什么時候停止運動，或者讓學生注意公式中t的物理意義是物體運動的時間．但是在日后處理類似情境問題的時候，學生又陷入了思維的誤區．

師：同學們騎車剎車后，車子會一直運動下去嗎？

生：不會！

師：我覺得會！

生：起哄(絕對不可能).

師：因為同學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?。?！

(2)電容器問題.試問電場強度，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d增大時，內部電場強度______(增大、不變、減小)；當平行板電容器錯開時，內部電場強度______(增大、不變、減小)．

圖2　例2題圖

師：同學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的月老紅繩！當船正對著遠離甲板時，紅線的疏密程度變化了嗎？當船和甲板錯開時，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，所以電場強度沒變！

第二種情況紅線變得更為密集，所以電場強度增強！

師：同學們能理解了嗎？

生：能！

(3)動態電路的分析.欲問整體為幾何，且看部分變幾分．

【例3】如圖3所示，閉合開關，將滑動變阻器右移．

圖3　例3題圖

電流表A，電壓表V，流表A1，電流表A示數將如何變化？

解析：閉合電路動態分析法中以程序法最為基礎，即

增大增大減小減小增大I局

R局→R總→I總→U內→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.

學生在進行試題分析的時候往往找不到研究對象，找不到變化的關系，

就不能解決這種“牽一發而動全身”的物理思維培養題，著實可惜．

師：同學們知道整體和部分的關系嗎？

生：部分構成整體，整體包含部分！

師：說得很對；在哲學里面，整體和部分是相互影響的：部分功能及其變化會影響整體的功能，關鍵部分的功能及其變化甚至對整體的功能起決定作用；整體的功能狀態的變化也會影響到部分！

師：換句話說就是“關鍵部分決定整體，整體又影響部分”這有點類似于文章“分-總-分”這種格式！現在同學們知道了如何分析動態電路問題了嗎？

生：明白！

溫度與分子平均動能：微觀世界規律隱，宏觀世界現象現．

【例4】一定質量的理想氣體，若溫度升高，則()

A.所有分子的平均速率變大

B.每一個分子的速率都變大

C.速率大的分子個數變少

D.速率小的分子個數變大

解析：理想氣體的溫度越高，氣體平均動能越大，速率大的分子占據的比例大，速率小的分子占據的比例?。唵蔚母拍铑}卻依舊讓部分同學費解，因為微觀的世界很難讓學生一下子理解透徹．

師：同學們，在老師的教導下，同學們的物理平均分怎么樣？

生：低！

師：說的非常好，那么如果換一個特級教師教導同學們一下(給同學們加把火)，那么同樣的試卷物理平均分會怎么樣？

生：會高很多？

師：那么會每一位同學的物理分數都提高嗎？

生：不一定？

師：為什么？

生：可能有些同學不適應特級教師的授課方式！

師：說的很好，特級教師自然有其執教的特點，在他的指導下，大部分同學的物理成績應該怎么樣？

生：有很大的提高．

師：那么，作為理想氣體的你們，經過特級教師的加熱，這道題有啟發嗎？

生：有!

3　認知同化與情境類比的創設需求

(1)閱讀基礎

廣泛的閱讀是教師自身提升的必由之路．物理教師不應該僅僅滿足于物理領域的學科內容，人文藝術類也要有所涉獵．因為科學并不排斥人文，科學也不排斥藝術，而是相互包容．蘇軾曾言“博觀約取，厚積薄發”，換成我們教育人的術語應當是“先有閱讀的廣度，再有研究的深度”．

(2)思考習慣

“學而不思則罔，思而不學則殆”，這句話闡述的是學與思的關系，適用于任何一個獨立個體．職業的特殊性決定教師應當養成“博學而多思，多思而厚教”的習慣，在思考和質疑的過程中，教師自身的知識框架才能得到相應的擴展和延伸．

(3)表達能力

教師在課堂中往往是以語言為主要媒介進行師生互動，語言中包含的吸引力、感染力、滲透力不僅可以集中學生的注意力，還可以提升學生的學習興趣．恰如其分的類比，準確嫻熟的表達，何愁物理課堂不高效，何愁物理課堂索然無味！