懷其才

摘 要：以比熱容概念的建立和理解為例，分析教學(xué)中通過利用生活邏輯類比科學(xué)邏輯深化學(xué)生對(duì)物理量的理解過程，以期通過生活邏輯類比的教學(xué)手段，提高學(xué)生科學(xué)探究過程中的知識(shí)建構(gòu)能力和培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究過程中的創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：類比法；物理量；比熱容；遷移

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2016）12-0037-2

物理量，就是人們用以作為量度物質(zhì)的屬性和描述其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)所用的各種量值[1]。在物理教學(xué)中，學(xué)生對(duì)物理量的理解層次，直接影響著其對(duì)物理規(guī)律的建構(gòu)和認(rèn)識(shí)。所以，深化學(xué)生對(duì)物理量的理解，是教學(xué)過程中的重要任務(wù)。

物理來源于生活，物理量來源于生活量。在生活中，我們描述生活現(xiàn)象時(shí)用到各式各樣的生活量，而其中有科學(xué)價(jià)值和物理意義的量，被科學(xué)家抽象出來，定義為物理量，方便于之后的科學(xué)研究。如學(xué)生剛開始接觸物理時(shí)，會(huì)學(xué)習(xí)長(zhǎng)度、時(shí)間等物理量。這些物理量的教學(xué)難度不大。原因是學(xué)生在生活中一直在接觸和應(yīng)用這些量，且物理量抽象程度不高，生活量和物理量?jī)?nèi)涵趨近于同一，并無太大區(qū)別，學(xué)生易于接受。這也是不同版本的教科書都把長(zhǎng)度的教學(xué)放在了學(xué)生剛學(xué)物理這門課程的時(shí)期的原因。所以，生活中越是經(jīng)常提及的量（如：長(zhǎng)度、時(shí)間、速度、溫度等），物理課堂教學(xué)中的障礙越小，此時(shí)，生活經(jīng)驗(yàn)對(duì)教學(xué)起到正遷移作用。對(duì)于生活中不經(jīng)常甚至從未提及的量（如：壓強(qiáng)、電壓、功、能、比熱容、電場(chǎng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度等），在教學(xué)中物理量概念的建立和理解就困難。此時(shí)，生活經(jīng)驗(yàn)對(duì)教學(xué)的促進(jìn)作用就減弱了很多。另外，生活量描述的隨意性，更給物理量的教學(xué)帶來了不少困難，起到了負(fù)遷移作用。例如：學(xué)生把重力等同于質(zhì)量，認(rèn)為壓力大小都等于重力大小，摩擦力屬于阻力等錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。

在抽象程度高的物理量的教學(xué)中，教師有時(shí)利用類比法，將學(xué)生不容易認(rèn)識(shí)理解的抽象概念邏輯類比為學(xué)生熟知的生活中的形象的概念邏輯，以幫助學(xué)生建立概念理解規(guī)律。例如：在電流和電壓的教學(xué)時(shí)會(huì)類比水流水壓等。比熱容是學(xué)生較難理解的物理量之一。教師對(duì)學(xué)生概念的建構(gòu)和相應(yīng)知識(shí)的應(yīng)用都頗費(fèi)功夫。很多學(xué)生在學(xué)完知識(shí)后，還是不能真正理解比熱容的物理意義，認(rèn)為比較不同物質(zhì)的吸熱多少就可以比較吸熱能力。把“能力”混淆為“多少”的錯(cuò)誤，究其原因，還是生活中根本不提及比熱容這個(gè)量。而生活中的邏輯卻經(jīng)常用“多少”來描述“能力”。例如：吃飯的能力被描述為吃的多少，“飯量”這個(gè)生活量就是這么來的。由于生活中這種“思維的慣性”，負(fù)遷移作用增強(qiáng)，教學(xué)中就遇到了困難，很多學(xué)生學(xué)完比熱容的概念，卻又回到了生活邏輯中。要解決這個(gè)問題，我們的教學(xué)也必須遵從生活的規(guī)律，找到生活中合適的邏輯關(guān)系與科學(xué)中的邏輯關(guān)系進(jìn)行類比，便可破解學(xué)生“思維的慣性”，使生活經(jīng)驗(yàn)對(duì)物理學(xué)習(xí)產(chǎn)生正遷移的作用。很多教師在教學(xué)設(shè)計(jì)中實(shí)際上就采用了生活邏輯類比科學(xué)邏輯，找到合適的生活中的事例促進(jìn)學(xué)生的理解，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)起到了一定的正遷移效果。如把吸熱能力類比為生活中的消費(fèi)水平[2]，或者類比為挖掘的工作效率[3]等。

筆者在實(shí)際教學(xué)過程中，采用將生活中人喝酒的生活邏輯類比物質(zhì)吸熱的科學(xué)邏輯，使學(xué)生學(xué)習(xí)興趣高漲，加深了對(duì)比熱容這個(gè)物理量的理解。小組實(shí)驗(yàn)原理圖和數(shù)據(jù)如圖1和表1。

教師通過和學(xué)生一起分析科學(xué)邏輯的思維過程，糾正學(xué)生片面地、不控制前提條件地認(rèn)為“吸熱多的物質(zhì)吸熱能力強(qiáng)”的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。此時(shí)，大部分學(xué)生能夠理解。但是，通過和多數(shù)學(xué)生的課下交流，他們雖然理解但內(nèi)心總感覺有些“別扭”。而這里所謂的“別扭”，實(shí)際上就是學(xué)生對(duì)比熱容這個(gè)物理量概念的認(rèn)知是教師通過建立科學(xué)實(shí)驗(yàn)的情景強(qiáng)加給學(xué)生的，學(xué)生不能將生活經(jīng)驗(yàn)遷移到科學(xué)實(shí)驗(yàn)的理解中，自然覺得“別扭”。于是，筆者在完成比熱容的教學(xué)之后，又做如下的三部分思維引導(dǎo)：

1.在生活中，我們也經(jīng)常比較人喝酒的能力，人喝了酒體溫升高臉會(huì)紅，若把剛才小組實(shí)驗(yàn)的過程認(rèn)為是“水”和“煤油”兩個(gè)等質(zhì)量的人喝酒的話，時(shí)間物理量就相當(dāng)于喝的“碗數(shù)”，溫度物理量就相當(dāng)于“臉紅程度”，如何分析哪個(gè)人喝酒能力強(qiáng)呢？學(xué)生對(duì)“水”和“煤油”二人喝酒過程討論的生活邏輯如表3展現(xiàn)。此時(shí)，將生活中人喝酒的生活邏輯類比物質(zhì)吸熱的科學(xué)邏輯，學(xué)生自然就不會(huì)感到“別扭”了。

2.學(xué)習(xí)了比熱容的知識(shí)后，我們知道描述不同物質(zhì)的吸熱能力用“比熱容”這個(gè)物理量，即“比比誰容的熱多”，那生活中我們經(jīng)常認(rèn)為“喝酒多”的人“喝酒能力強(qiáng)”就不“科學(xué)”了，“比比誰容的酒多”應(yīng)該有個(gè)“科學(xué)”的物理量才行。此時(shí)，學(xué)生會(huì)對(duì)這種牽強(qiáng)地硬把科學(xué)和生活拉近的解釋報(bào)以理解的微笑，“比酒容”這個(gè)“科學(xué)”化的生活量也躍然腦中。這樣就通過幽默的方式深化了學(xué)生對(duì)比熱容物理概念的理解。

3. 在吸熱的科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，我們不方便直接測(cè)量吸收熱量的多少，保證兩個(gè)加熱器規(guī)格完全相同，就可以通過比較加熱時(shí)間來比較吸熱多少了。在喝酒的生活實(shí)例中，我們不方便直接測(cè)量?jī)蓚€(gè)人喝酒的多少，保證兩個(gè)人喝酒的碗倒?jié)M相同的酒，就可以通過比較碗數(shù)多少來比較喝酒多少了。如此這般邏輯類比，深化了學(xué)生對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)中控制變量法和轉(zhuǎn)換法的理解。

科學(xué)來源于生活，科學(xué)量來源于生活量，科學(xué)邏輯來源于生活邏輯。實(shí)際上，科學(xué)的創(chuàng)新和進(jìn)展也往往受到生活的啟發(fā)，科學(xué)上的已知和未知的真理也早已隱含于生活真理之中，利用生活邏輯類比科學(xué)邏輯的教學(xué)不僅有利于深化學(xué)生對(duì)物理量的理解，對(duì)學(xué)生在今后的探究中建構(gòu)科學(xué)知識(shí)和創(chuàng)新科學(xué)理論的能力素養(yǎng)提升也有一定的幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1]東亞.物理量在物理學(xué)中的作用[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，1996，25（1）：29.

[2]崔偉.“比熱容”教學(xué)過程的設(shè)計(jì)個(gè)案[J].物理教學(xué)探討，2011，29（3）：24—26.

[3]石堯，邢紅軍.比熱容的教學(xué)邏輯研究[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2014，43（5）：28—29.

（欄目編輯 羅琬華）