應用比較法 培養物理知識遷移能力

徐博文

(江蘇省南通市海門第一中學 226199)

高中階段的學生在學習物理時，缺乏一定的系統性和針對性，不能有效捕捉教材內容中的特點，無法良好理解實驗規律的由來與形成過程.因此，教師要在物理課堂中適時引入“比較法”，幫助學生理解物理本質的概念與區別，在比較知識的過程中實現知識的融會貫通，并能夠建構物體知識體系，在鏈接生活知識的基礎上實現物理知識的遷移.

一、比較相似知識，融會貫通

1.比較相似公式，明晰條件范圍

物理公式分為定義式和計算式，用來表示物理概念及規律.教師應當幫助學生比較相似公式，剖析同一物理量下的不同公式，并且能夠運用不同公式表達同一物理概念，從而明晰每條公式所適用的物理范圍及前提條件，使物理知識得以融會貫通.

2.比較相似現象，抓住本質特征

物理實驗中，一部分具有相同結果的物理實驗，其實驗過程及條件是不同的.因此，教師應當指導學生比較物理實驗中相似的現象，追尋物質的本質特征，尋找實驗規律及變化，在分析和比較中認識物質本質的差異性，使知識內化并能靈活遷移.

例如學習“串聯電路和并聯電路”這一課時，教師可以組織學生參與實驗，運用實驗儀器測試電流和電壓的值，幫助學生理解電路的本質特征.

實驗現象可以直觀表達出物質的特征，能夠幫助學生洞察物質的本質.因此，比較相似實驗現象可以幫助學生快速吸收物理知識理論，能夠在遇到問題時迎刃而解，還能進一步提高課堂的教學效率，讓學生在原有的知識結構中產生新的理解.

二、比較實驗知識，建構認知

1.放大微觀變化，輔助觀察

高中階段的物理學習不應該是被動地接受知識的傳輸，而是主動地建構意義.由于學生在物理學習時難于理解物理抽象概念，教師應當引導學生比較實驗中的微觀變化，通過不斷地觀察和研究，最終建構具體化的物理認知體系.

例如學習“簡諧運動”這一課時，教師可以輔助學生觀察實驗現象，用數碼相機和計算機繪制彈簧振子X-t的圖像，幫助學生建構簡諧運動的認知系統.上課時，教師可以指導學生制作實驗的器具，先將輕質彈簧固定，將彈簧下端懸掛一個小鋼球，然后學生把鋼球向上托起一段距離再放開，用照相機的閃拍模式每隔0.04s就拍一幀鋼球的運動軌跡.教師要在實驗過程中放大微觀變化，提醒學生拍攝時要注意將鋼球放置在取景框的最左側，便于觀察鋼球的運動變化.實驗完成后，教師要求學生將實驗時拍攝的圖片繪制成一個幻燈片的演示文稿，將照片都放置于同一張空白的幻燈片中，并將上端對齊，就可以得到小鋼球在不同時間下的位置圖像.學生通過比對小鋼球的運動軌跡可以觀察出簡諧運動的原理及變化，但要注意在操作實驗的過程中關注實驗的微觀現象，減少外在條件對鋼球運動的影響，通過比較每一幀鋼球的運動位置，學生可以得出簡諧運動的規律，深化對這一概念的認知.

2.驗證理論推理，做好銜接

知識遷移是學習的主要目標，但是學生在知識的學習過程中并不能達到活學活用的效果.針對這一現象，教師可以在課堂教學中融入比較法，在比較中驗證理論推理，加強學生知識的應用能力，使其能夠在舊知識的基礎上銜接新的知識，不斷積累物理素材.

例如學習“帶電粒子在勻強磁場中的運動”這一課時，教師可以讓學生參與實踐活動，鼓勵學生自主推理實驗理論并進行驗證.上課時，教師以教材內容為中心，圍繞“帶電粒子的運動途徑”為實驗主題，讓學生以小組為單位設計實驗目的，猜想實驗過程.實驗驗證前，學生應當先預測下列四種條件下帶電粒子的運動軌跡，然后用洛倫茲力演示儀進行驗證.該實驗的四種條件分別為在不加磁場的條件下觀察帶電粒子的運動軌跡；在玻璃泡中施加延兩線圈中心連線方向、由紙面指向讀者的磁場；在保持出射電子的速度不變的狀態下，調整磁感應的強度；在磁感應強度不改變的情況下，對出射電子速度的大小及方向進行變動.學生通過對比實驗條件可以進一步驗證對帶電粒子在勻強磁場中運動的推理，并且為后期講解回旋加速器的原理作出了鋪墊.

三、比較生活知識，解決問題

1.解釋物理概念，發展直觀思維

物理知識較為艱難晦澀，學生不容易理解物理的直觀概念.教師要善于運用生活知識解釋物理概念，使物理抽象特征化繁為簡，用生活中常見的物質來形容物理抽象概念，從而幫助學生運用生活常識領會新概念、新知識，間接發展物理直觀思維.

例如學習“波的干涉”這一課時，教師可以將波的干涉與生活常識相聯系，使波的運動特征不再抽象化.教師可以先讓學生分別拽動一根繩子的兩端，觀察這根繩子產生雙向傳播的兩列波的傳播情況.如果學生還是難于理解，教師可以讓學生觀察池塘中水波的傳播形狀，兩列水波相遇后仍舊保持相遇前的運動特征，并繼續傳播.水波的運動特征與波的運動特征相似，因此，教師可以靈活運用水波的運動特征講解波的干涉的概念，簡化波的抽象概念.

2.解決生活問題，內化學科素養

比較法能夠幫助學生突破物理的重難點，并在比較中摸索物質的規律，讓學生能更深層次地了解物質并運用其解決生活問題.教師要依據教材內容將比較法與物理教學相呼應，幫助學生內化物理學科素養.

例如學習“電能的輸送”這一課時，教師可以引導學生通過遷移所學的知識去尋找問題的解決辦法，讓學生養成善于知識遷移的學習習慣.教師可以先拋出一個具體問題“遠距離輸電中，如何能夠減少電能的損耗”，要求學生以六個人為一組進行討論.學生在研究該問題之前，應當先從經濟、可行度、質量三方面討論出輸送電能的基本要求，然后再重點分析降低電能消耗的兩個重要途徑，分別是減少輸電線的電阻和減少輸電導線中的電流.教師可以引導學生每個小組選取一個偏遠地區進行具體問題具體分析，學生在擬定方案時要考慮到輸電時可以限制電流但是也要保證輸電功率，降低電壓也不能一味地降低，要從輸送功率的大小、距離的遠近、經濟條件和技術要求等多方面尋找一個適合當地長期發展的有效對策.

物理學科中存在很多由推理論證得出的理論成果，具有一定的規律性和相似性，而用“比較法”融合物理知識的教學可以幫助學生很好地引入新概念.這就要求教師要會巧妙運用比較法，指導學生分析和比較實驗現象及條件，從本質上認識物質的原理并構建特有的物理認知體系，進而培養學生知識遷移的能力，能夠運用物理知識解決具體的生活問題.