高中階段,許多學(xué)生對物理這門學(xué)科的學(xué)習(xí)感到困難,其原因是物理中的一些重要的概念或規(guī)律比較抽象,學(xué)生難于理解。不少物理學(xué)家在科普讀物中用了大量生動形象的比喻,借用熟悉的事物幫助讀者理解物理知識,給我的教學(xué)帶來很大的啟示。因此,在教學(xué)中我常常運用比喻把抽象的問題變得形象具體,易于學(xué)生理解掌握。
一、使抽象概念具體化
在講《靜電場》一章中,場強、電勢、電勢差、電場力、電勢能等一系列物理量讓學(xué)生感覺很抽象,很陌生,每當(dāng)我講到這一章時,我都會對學(xué)生說:這章我們要認識靜電場這種物質(zhì),它好比我班要新來個同學(xué),我要介紹這名同學(xué),首先要告訴大家新同學(xué)的性別、年齡、體重、長相等等。那么我們要學(xué)習(xí)電場,也要掌握描述電場的一系列物理量:場強、電場線、電勢、電勢差、等勢面。而要介紹這些物理量還需要引入一個理想模型“檢驗電荷”。點電荷的介入又出現(xiàn)一些物理量:電場力、電勢能,也就是說:場強、電場線、電勢、電勢差等勢面是描述電場的,而電場力、電勢能是描述檢驗電荷的,而檢驗電荷又是為檢驗電場而引入的,這樣同學(xué)們就能把各物理量進行定位了,不至于將個概念混淆了。
在講電場概念時,學(xué)生對“在電場中放入一個檢驗電荷,某點電場的強弱和方向與檢驗電荷電量無關(guān)”這一點學(xué)生很難接受。把場強E比作一個物體的質(zhì)量,檢驗電荷q比作一架天平的話,不管是否用這架天平稱物體的質(zhì)量,這個物體的質(zhì)量總是一定的,并不因為不用天平去稱,這個物體就沒有質(zhì)量,只不過天平去稱之后就可以知道這個物體質(zhì)量的大小。在講解電容器的電容時,可用盛水的直筒容器作比喻,水量相當(dāng)于電量,水面高度差相當(dāng)于電勢差,不同的直筒容器,使它們水面升高1厘米所需水量不同,這與使不同電容器電勢差增加1伏所需電量不同是類似的,這樣講解可幫助學(xué)生形象理解電容的含義。
二、將復(fù)雜過程簡單化
對于“加速度逐漸減小的加速運動”學(xué)生很難理解,認為加速度都減小了速度怎么還增加呢?我把此過程比喻成存錢,把每個月存的錢數(shù)比喻成加速度,而把總額比喻成速度。每個月存的錢在減少,但錢的總數(shù)在增加。
對電磁波的發(fā)射、傳播和接收,學(xué)生缺乏感性認識,這時可用貼近生活的比喻——“船運貨物”來形象地說明。即發(fā)射天線→始發(fā)港;高頻電流→船;音頻電流→貨物;接受天線→終點港;調(diào)制→裝貨;傳播→運輸;檢波→卸貨。
講解功和能的關(guān)系時,教材中說:“一個物體能夠做功,我們就說它具有能量?!狈催^來說:一個物體沒有做功,說明它不具有能量。這個判斷是錯誤的,學(xué)生就很難理解。我們不妨用人“有錢”和“花錢”的關(guān)系來比喻物體“有能量”和“做功”的關(guān)系。結(jié)果顯而易見:一個人“有錢”只能說明他有購買貨物的能力,而不見得他一定就有了“花錢”這一消費行為。同樣,物體“有能”,說明它具有“做功”的本領(lǐng),并不能肯定非要“做功”不可。如此,將抽象的問題形象化,貼近生活實際,使學(xué)生易于理解。
.三、使難懂的模型直觀化
振動圖象和波動圖象的物理意義,許多同學(xué)分辨不清,這時可用“某一同學(xué)的錄像”和“這位同學(xué)在某一時刻與其他同學(xué)的集體照”分別比喻它們,振動圖像的物理意義是表示振動的質(zhì)點在不同時刻偏離平衡位置的位移,就像錄像帶能把一個人在不同時期的表現(xiàn)記錄下來一樣,而波動圖象的物理意義是大量質(zhì)點在同一時刻偏離平衡位置的位移,就像在一張集體照中要找一個人似的,形象直觀,通俗易懂,學(xué)生就很容易理解它們分別描述的是“一個質(zhì)點在各個時刻的位移”和“多個質(zhì)點在同一時刻的位移”。
可見,“比喻具有認知力,它給我們提供了一種認識世界的新方法……透過比喻,我們可以從另一種角度認識世界”。因此,比喻性思維的運用,給人們認識世界增添了一條新途徑,無疑,它擴大了人們認識事物的視野。借用一個直觀的現(xiàn)象來說明一個物理概念及規(guī)律。如:高中“穩(wěn)恒電流”一節(jié)里,課本中提到,在通電金屬導(dǎo)體里,電子的定向移動速度和電流的傳導(dǎo)速度非但沒有什么聯(lián)系而且在數(shù)值上相差驚人。像這樣的問題,不單學(xué)生在接受中打了疑結(jié),就是老師在授課中也難闡述清楚。為了說明這個問題,可做這樣的比方:幾百人沿直線排成一行,發(fā)令人在隊尾大喊一聲“起步走”,若人行速度為 1米/秒,而聲音速度為 340米/秒,則發(fā)令 1秒后 340米以內(nèi)的人都會動起來。“動”的傳播速度與人行走速度是兩個概念。以此比喻電流速度與電流的傳導(dǎo)速度,使得十分難理解的物理內(nèi)涵變?yōu)橐环逦?、明了的圖象,不單使學(xué)生易于接受,更重要的是引發(fā)了他們的想象,加深了對問題的理解,十分有助于物理教學(xué)。
四、使知識記憶深刻化
分子勢能隨距離的變化關(guān)系,可用“彈簧連接的兩小球”來作比喻,幫助理解和記憶,即從r0開始,不論分子間距離增大或減小,分子勢能都增大;當(dāng)距離大于10r0時,勢能幾乎為零。
垂直于紙面的電流和磁場常用“⊙,?茚”和“·,×” 分別表示垂直于紙面向外和向內(nèi),這種表示方法學(xué)生往往容易相互混淆,這時可用“一支箭”作比喻,垂直紙面向外好象箭射向讀者,只能看到一點;而垂直紙面向內(nèi),好象箭從讀者處射出,只看到箭尾“×”或“?茚”。
恰當(dāng)?shù)谋扔鳎芑饨虒W(xué)難點,提高教學(xué)效率,有時甚至能在笑聲中,一勞永逸地解決那些原本很難說清楚的問題,起到事半功倍的作用。但它的作用是有限的,它只能幫助理解但絕不能代替對物理知識的正面闡述
總之,比喻是人類認知世界的重要方式之一。在物理教學(xué)中,碰到抽象性較強的概念或原理,選用適當(dāng)?shù)木唧w事物,用比喻的認知功能來說明抽象的道理,用已知來開拓未知是一種簡單而有效的教學(xué)方法,這于教學(xué)法的“活潑物理情景的思維原則”和“直觀性原則”是一致的,也易于學(xué)生接受,但不能濫用,有待進一步的探索和發(fā)展。
(責(zé)任編輯 史玉英)