基于类比迁移的初中物理教学课例分析
吴晓雯
摘 要：本文基于中学物理新课程标准，以“测量电压”课题为例，用类比教学策略，创设高效课堂的思路设计一节课例，将初中生的思维发展水平，用合适到位的类比与高效课堂实现有机结合。
关键词：初中物理；概念教学；类比迁移；高效课堂
1 研究背景
物理概念是客观事物的物理共同属性和本质特征在人头脑中的反映，是物理事物的抽象，是观察、实验和思维相结合的产物，使学生形成、理解、掌握物理概念，进而掌握物理规律、发展认识能力，是中学物理教学的核心内容之一[ 1 ]。对于电压这个概念，在初中物理课程标准中，其要求学生能够理解，不做掌握要求。但电压这一概念作为初等电学的三大基础概念之一，贯穿整个初中电学，电压概念的理解是否清晰，会对学生构建电学知识体系产生直接的影响。因而研究电压概念的教学是有相当的价值与必要。在教育心理学中，教育家对概念教学也有提出较多的策略；同时，在电压概念的教学中，类比策略也是老生常谈，但本案例的类比教学将基于有意义的学习理论，以类比迁移作为教学思维开展电压概念的教学，并以提出合适到位的类比方案展开。下面通过“测量电压”的教学案例，以创设高效课堂的类比教学方法做一简要的阐述。
2 “测量电压”教学课例
2.1 课标解读及教材分析
本文以“测量电压”为例，基于类比迁移，高效课堂的初中物理教学模式进行教学设计。该课题选自沪科版九年级物理第十四章第五节。本节课程结构简单，一是电压的概念教学，二是学习电压的测量。由于电压的测量在本章节中既是重点又是难点，对于剛接触电学的九年级学生而言，知道电压电源是提供电压的装置以及电路中形成电流的原因，本就可以了。对于电压的定义、单位伏特的物理意义不需涉及过深，因为难度过深学生不易理解，适得其反。教材中用水流类比电流、用水压类比电压对于学生来讲比较生动、形象，容易被学生接受，为了便于学生理解电压的作用。但教学中在用水压类比电压的环节，书面语言过于简略，学生对水压的概念亦是陌生的，故此，在电压概念的教学中，应当将类比进行得更加合适到位。
2.2 教学目标确定
通过类比迁移，理解电压。经历水压类比电压的概念教学过程，学生能够顺向迁移，获得物理知识，以及加强迁移能力的学习。在类比学习的过程中，获得知识构建的成功体验。
2.3 教学环节设计
2.3.1 创设学习情境，带入课程启动感
本节课通过flash动画引入，flash动画截图如图1所示。教师播放flash，通过层叠式的问题引入水位差进而引出水压概念，并且让学生明白本场景中，能够产生水压的部件是抽水机。
问题一：水轮机为什么会转动起来呢？
有水流流过水轮机，水流推动水轮机转动起来。
问题二：水轮机转动起来后一会儿为什么会停下来呢？
当左边的液面高度与右边液面高度相平时，水就不再流动。此处，引入水位差，这里把液面高度定义为水位，开始时，左边液面高，就说左边的水位高；右边液面高度低，就说右边的水位低。因为左右水位差异形成了水位差即水压，导致了水流的形成。综上即可知，水压是产生水流的原因，是水轮机转动起来的本质原因。
问题三：如何使水轮机持续不断地转动起来？
要想让水轮机持续不断地转动起来，就必须有持续不断地水流流过水轮机。要有持续的水流，就必须保持一定水压，即左右两边具有一定的水位差，或者说是让左边的液面始终高于右边的液面。
问题四：如何确保左右两边的水压呢？
要保证左右两边具有一定的水压，就必须保证左右两边的水位差，就必须将右边的水源源不断地运输到左边，运水的方式可以手动舀，也可以借助抽水机，但显然使用抽水机是更好的办法。因而选用抽水机是为该系统提供恒定的水压。本部分与书本类比较大区别的地方是：没有一步到位引入水压的概念，而是从液面差过渡至水位差，从而再引入水压，这样有助于学生建立水压体系，给后面的迁移类比奠定知识基础，或者说是建立前概念。
2.3.2 运用类比策略进行电压概念教学
本节课重在电压测量的教学。但电压概念的教学能否顺其自然的过渡，则成为了该课成功失败的节点之一。本节课基于前概念，让学生在学习了水压的前提下，将水压的知识顺向迁移至电压，帮助学生对电压概念的理解。类比水压的引入方式，以层进式问题进行，图2为该部分flash教学示意截图，以下是该部分的设计：
问题一：为什么合上开关，小灯泡就会发光？
合上开关，有电流流过小灯泡，故而小灯泡发光。类比项：关闭阀门，有水流流过水轮机，故而水轮机转动。
问题二：小灯泡一直发光的条件是什么？
要小灯泡一直发光，就必须有持续的电流通过小灯泡。类比项：要水轮机一直转动，就必须有持续的水流流过水轮机。
问题三：如何产生持续不断的电流呢？
水流是由于水分子的定向移动形成的，由于左边水位高，右边水位低，水分子从左往右定向移动形成水流，当左右两边存在一定的水位差即水压时，水分子将持续不断地从左往右定向移动形成持续不断的水流。持续的水压是形成持续不断的水流的原因。电流是由正电荷的定向移动形成的，在电源的两端，正极所处的电位高，负极所处的电位低，就像水位。电源的正负极就有了一定的电压，正电荷就在电压的作用下从电位高的正极定向移动到电位低的负极，从而形成了电流。当电源的两端存在一定的电位差即电压，则正电荷将持续不断地定向移动形成持续不断的电流。电压产生了电流。
综上，电压是形成电流的原因，电源是提供电压的装置。
2.3.3 将类比进行到底，类比电流表学习电压表
电压表与电流表在结构以及使用上都具有非常多的相似之处，也就是迁移理论中说到的相同元素。当两个知识点具备相同的元素时，那么这两个知识点之间就可以进行迁移学习，在教学中即可以使用类比教学策略。为了提高课堂效率，维持学生兴趣高潮，采用了类比的教学方式，从已有经验认知与前概念等已有知识出发，简短过渡学习电压表的基本使用规则。以我们教学的电压表与电流表为例，电压表在结构上与电流表的共同元素有：正负接线柱，指针，表盘，调零旋钮等；在使用上与电流表的共同元素有：使用时 “正进负出”，不可反接，不可超量程使用等。因而在该环节的教学中，存在可类比项，将类比进行到底，从结构到使用，一一复习电流表的使用，后由学生类比迁移，自主学习电压表的使用，并且对简单电路各个元件两端电压的测量。
2.3.4 课后发散思维训练
本节课内容较多，难度性较大。基于提高该堂课的高效性，以及学生对类比思维的接受与迁移，课后设计了一个交叉学科型的迁移性作业。题目：本节课采用水压类比电压的方式，来帮助大家理解电压的概念。通过本节课的学习，你是否可以联系实际生活，或是已经学习过的其他学科知识，提供一种新的思路，来认识理解电压。比如用血压来类比电压，是否可行，若是可行，请你画出你的草图，并将每一个类比项或相似的地方写出或者标出。
设计意图：该题目具有一定的思维启发性，对类比思维的训练而言是很好的体验，虽有一定的难度，但此问题正好设置于学生的最近发展区，有助于思维的训练，同时也十分有益于兴趣的激发与维持。
3 小结
物理概念的教学方式多种多样，一个相同的概念就可以有多种不同的教学策略，“教无定法”也许是说的就是如此吧。基本概念，在物理学中犹如奠基石，一块残缺，物理的大厦也许就会有些许的倾斜，故而概念教学必须给予高度重视。类比教学是在物理概念教学中经常使用的教学策略之一，在电压这个物理概念面前，不同的教员有不同的方法，但合适到位的类比，也许会减小学生学习概念的难度。而本课例中，没有选择直接从水压过渡到电压教学，而是选择引入“水位差”、“水压”、“电位差”来渐渐引出电压，符合该阶段学生的思维层度，亦也可以达到学生听懂理解的层次，学生接受率较高。因此，从本节课的类比而言是合适到位的，从学生接受程度而言该课堂是高效有用的。
参考文献：
[1] 阎金铎，郭玉英. 中学物理教学概论[M]. 北京： 高等教育出版社， 2009： 139.
摘 要：本文基于中学物理新课程标准，以“测量电压”课题为例，用类比教学策略，创设高效课堂的思路设计一节课例，将初中生的思维发展水平，用合适到位的类比与高效课堂实现有机结合。
关键词：初中物理；概念教学；类比迁移；高效课堂
1 研究背景
物理概念是客观事物的物理共同属性和本质特征在人头脑中的反映，是物理事物的抽象，是观察、实验和思维相结合的产物，使学生形成、理解、掌握物理概念，进而掌握物理规律、发展认识能力，是中学物理教学的核心内容之一[ 1 ]。对于电压这个概念，在初中物理课程标准中，其要求学生能够理解，不做掌握要求。但电压这一概念作为初等电学的三大基础概念之一，贯穿整个初中电学，电压概念的理解是否清晰，会对学生构建电学知识体系产生直接的影响。因而研究电压概念的教学是有相当的价值与必要。在教育心理学中，教育家对概念教学也有提出较多的策略；同时，在电压概念的教学中，类比策略也是老生常谈，但本案例的类比教学将基于有意义的学习理论，以类比迁移作为教学思维开展电压概念的教学，并以提出合适到位的类比方案展开。下面通过“测量电压”的教学案例，以创设高效课堂的类比教学方法做一简要的阐述。
2 “测量电压”教学课例
2.1 课标解读及教材分析
本文以“测量电压”为例，基于类比迁移，高效课堂的初中物理教学模式进行教学设计。该课题选自沪科版九年级物理第十四章第五节。本节课程结构简单，一是电压的概念教学，二是学习电压的测量。由于电压的测量在本章节中既是重点又是难点，对于剛接触电学的九年级学生而言，知道电压电源是提供电压的装置以及电路中形成电流的原因，本就可以了。对于电压的定义、单位伏特的物理意义不需涉及过深，因为难度过深学生不易理解，适得其反。教材中用水流类比电流、用水压类比电压对于学生来讲比较生动、形象，容易被学生接受，为了便于学生理解电压的作用。但教学中在用水压类比电压的环节，书面语言过于简略，学生对水压的概念亦是陌生的，故此，在电压概念的教学中，应当将类比进行得更加合适到位。
2.2 教学目标确定
通过类比迁移，理解电压。经历水压类比电压的概念教学过程，学生能够顺向迁移，获得物理知识，以及加强迁移能力的学习。在类比学习的过程中，获得知识构建的成功体验。
2.3 教学环节设计
2.3.1 创设学习情境，带入课程启动感
本节课通过flash动画引入，flash动画截图如图1所示。教师播放flash，通过层叠式的问题引入水位差进而引出水压概念，并且让学生明白本场景中，能够产生水压的部件是抽水机。
问题一：水轮机为什么会转动起来呢？
有水流流过水轮机，水流推动水轮机转动起来。
问题二：水轮机转动起来后一会儿为什么会停下来呢？
当左边的液面高度与右边液面高度相平时，水就不再流动。此处，引入水位差，这里把液面高度定义为水位，开始时，左边液面高，就说左边的水位高；右边液面高度低，就说右边的水位低。因为左右水位差异形成了水位差即水压，导致了水流的形成。综上即可知，水压是产生水流的原因，是水轮机转动起来的本质原因。
问题三：如何使水轮机持续不断地转动起来？
要想让水轮机持续不断地转动起来，就必须有持续不断地水流流过水轮机。要有持续的水流，就必须保持一定水压，即左右两边具有一定的水位差，或者说是让左边的液面始终高于右边的液面。
问题四：如何确保左右两边的水压呢？
要保证左右两边具有一定的水压，就必须保证左右两边的水位差，就必须将右边的水源源不断地运输到左边，运水的方式可以手动舀，也可以借助抽水机，但显然使用抽水机是更好的办法。因而选用抽水机是为该系统提供恒定的水压。本部分与书本类比较大区别的地方是：没有一步到位引入水压的概念，而是从液面差过渡至水位差，从而再引入水压，这样有助于学生建立水压体系，给后面的迁移类比奠定知识基础，或者说是建立前概念。
2.3.2 运用类比策略进行电压概念教学
本节课重在电压测量的教学。但电压概念的教学能否顺其自然的过渡，则成为了该课成功失败的节点之一。本节课基于前概念，让学生在学习了水压的前提下，将水压的知识顺向迁移至电压，帮助学生对电压概念的理解。类比水压的引入方式，以层进式问题进行，图2为该部分flash教学示意截图，以下是该部分的设计：
问题一：为什么合上开关，小灯泡就会发光？
合上开关，有电流流过小灯泡，故而小灯泡发光。类比项：关闭阀门，有水流流过水轮机，故而水轮机转动。
问题二：小灯泡一直发光的条件是什么？
要小灯泡一直发光，就必须有持续的电流通过小灯泡。类比项：要水轮机一直转动，就必须有持续的水流流过水轮机。
问题三：如何产生持续不断的电流呢？
水流是由于水分子的定向移动形成的，由于左边水位高，右边水位低，水分子从左往右定向移动形成水流，当左右两边存在一定的水位差即水压时，水分子将持续不断地从左往右定向移动形成持续不断的水流。持续的水压是形成持续不断的水流的原因。电流是由正电荷的定向移动形成的，在电源的两端，正极所处的电位高，负极所处的电位低，就像水位。电源的正负极就有了一定的电压，正电荷就在电压的作用下从电位高的正极定向移动到电位低的负极，从而形成了电流。当电源的两端存在一定的电位差即电压，则正电荷将持续不断地定向移动形成持续不断的电流。电压产生了电流。
综上，电压是形成电流的原因，电源是提供电压的装置。
2.3.3 将类比进行到底，类比电流表学习电压表
电压表与电流表在结构以及使用上都具有非常多的相似之处，也就是迁移理论中说到的相同元素。当两个知识点具备相同的元素时，那么这两个知识点之间就可以进行迁移学习，在教学中即可以使用类比教学策略。为了提高课堂效率，维持学生兴趣高潮，采用了类比的教学方式，从已有经验认知与前概念等已有知识出发，简短过渡学习电压表的基本使用规则。以我们教学的电压表与电流表为例，电压表在结构上与电流表的共同元素有：正负接线柱，指针，表盘，调零旋钮等；在使用上与电流表的共同元素有：使用时 “正进负出”，不可反接，不可超量程使用等。因而在该环节的教学中，存在可类比项，将类比进行到底，从结构到使用，一一复习电流表的使用，后由学生类比迁移，自主学习电压表的使用，并且对简单电路各个元件两端电压的测量。
2.3.4 课后发散思维训练
本节课内容较多，难度性较大。基于提高该堂课的高效性，以及学生对类比思维的接受与迁移，课后设计了一个交叉学科型的迁移性作业。题目：本节课采用水压类比电压的方式，来帮助大家理解电压的概念。通过本节课的学习，你是否可以联系实际生活，或是已经学习过的其他学科知识，提供一种新的思路，来认识理解电压。比如用血压来类比电压，是否可行，若是可行，请你画出你的草图，并将每一个类比项或相似的地方写出或者标出。
设计意图：该题目具有一定的思维启发性，对类比思维的训练而言是很好的体验，虽有一定的难度，但此问题正好设置于学生的最近发展区，有助于思维的训练，同时也十分有益于兴趣的激发与维持。
3 小结
物理概念的教学方式多种多样，一个相同的概念就可以有多种不同的教学策略，“教无定法”也许是说的就是如此吧。基本概念，在物理学中犹如奠基石，一块残缺，物理的大厦也许就会有些许的倾斜，故而概念教学必须给予高度重视。类比教学是在物理概念教学中经常使用的教学策略之一，在电压这个物理概念面前，不同的教员有不同的方法，但合适到位的类比，也许会减小学生学习概念的难度。而本课例中，没有选择直接从水压过渡到电压教学，而是选择引入“水位差”、“水压”、“电位差”来渐渐引出电压，符合该阶段学生的思维层度，亦也可以达到学生听懂理解的层次，学生接受率较高。因此，从本节课的类比而言是合适到位的，从学生接受程度而言该课堂是高效有用的。
参考文献：
[1] 阎金铎，郭玉英. 中学物理教学概论[M]. 北京： 高等教育出版社， 2009： 139.
