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1、类比教学法在比热容教学中的应用收稿日期： 2011.12.18 修改日期：作者简介：吴德伟（1974），男， E-mail： 摘要：物理概念是整个物理学知识的核心。作为物质属性的比热容概念非常抽象。类比推理是一种重要的思维手段。类比教学法是类比推理在教学中得具体应用。通过类比教学法可以利用学生已有的前概念，把比热容概念直观的呈现在学生的脑海里。 关键词：比热容；类比;教学法；物理；概念 1 初中学生的在形成物理概念时的特点1.1 观察的特点中学生在学习物理概念过程中，要经常地观察大量物理现象和实验，观察的目的性、理解性、条理性和敏锐性反映了观察能力的品质，同时也反映了观察的特点。好奇心和求知欲
2、有利于观察能力品质形成，但这种好奇心驱使他们希望看到生动、鲜明的不寻常的物理现象和实验，这种出于好奇的观察，往往是看热闹，不是有目的、有计划、自觉地去观察，而是停留在物理现象的个别特征上，不利于概念的形成。因此教师应注意把好奇心引导到善于观察物理事实方面来，不仅要发现物理现象的个别特征，而且要发现特征之间的联系。1.2抽象和概括的特点中学生在物理概念的学习中，往往抓住的是不同物理现象的个别特征和非本质的属性，而不能把物理现象的共同属性抽象出来，把不同物理现象的本质属性联结起来加以概括。如在学习速度的概念时，列举大量生活中的物理现象：飞机在空中飞、汽车在公路上行驶、人在地上行走，让学生分析这些物
3、理现象有什么共同属性。学生往往只注意其非本质属性运动，而忽略了飞机飞得比汽车行驶得快，汽车行驶得又比人走得快这一本质属性。教师引导学生去抽象出它们运动的快慢不同，然后对本质属性加以联结概括，概括出速度概念的本质。所以说抽象和概括是在比较与归纳、分析与综合的基础上进行的。1.3记忆的特点中学生在物理概念学习中的记忆特点是由学生的好奇心、强烈的求知欲等心理因素所决定的。表现为对于有兴趣的物理问题和概念愿意去记，对枯燥的物理问题和概念不愿去记。这种记忆只是侧重于机械记忆和形象记忆，而缺乏理解记忆和抽象记忆。如在记忆“力的概念”时，不仅要记住力的定义，而且要记住力的内涵、外延及产生条件，否则遇到问题就
4、容易死套定义，得出错误结论。例如，一物体沿斜面滑下，问在滑下过程中受哪几个力作用？如果对力的概念不清或死套定义就容易多出下滑力。原因是没有理解力的产生条件必须是两物体相互作用，受力者必须有施力者施力，而且要作用在该物体上，不能作用在其它物体上，所谓下滑力不过是重力沿斜面的分力而已。可风要顺利地掌握、运用物理概念与良好的记忆习惯有关。2 结合学生形成物理概念特点的类比教学法在中学物理教学中常用的教学方法有讲授法、类比法、实验法、讨论法、探索发现法。教学方法有多种多样，每一种方法都有自己的特点，各有其适用条件和适用范围，也就是说，每种方法都有各自的局限性。把某一种方法说成是放之四海而皆准的最佳方法
5、，过份地强调其作用，或把某一种教学方法说得一无是处，过份贬低其作用，都是错误的。类比教学法应属于讲授法中的一种常用方法, 类比教学法就是把学生不容易理解的问题通过类比变得容易理解, 把学生容易混淆的知识点通过类比变得清晰, 把学生难于记忆的知识通过类比变得容易记忆, 通过比较、分析、综合、概括、推理等思维过程和形式, 把科学的客观性、逻辑性与一些艺术手法结合起来, 使学生在学习知识的过程中, 提高发现问题、处理问题和解决问题的能力。认知心理学认为，概念，尤其是初级概念，大多是由感性材料先在头脑中形成表象，然后经过对比、分析、抽象、归纳、概括等思维过程，抽取出一类现象或事物的关键属性而获得的。因
6、此，初中物理概念教学，作为物理教学的入门阶段，首先要解决好学生感性材料贫乏、有关表象不丰富的问题，然后，就要带领学生历经对表象进行抽象加工的全过程。学生对表象抽象加工的过程，实际上是学生重整自己认知结构的过程，重整的结果，要在语言（符号）、实例（典型）、图景（表象）等认知系统的各个层面上突现出有关概念的本质特征，从而形成能动的、可以用于推断、分析、解决有关物理现象的新的认知模块。物理教学中常听到教师埋怨，学生学得不活，只会死记硬背，遇到实际问题一筹莫展，物理知识支离破碎等等，其根源都在于概念教学之初没有让学生充分地历经概念获得的全过程。事实上，由于物质世界相互联系的性质使自然界各种现象之间、规
7、律之间存在相似性，同时，物质世界的层次性又决定了现象、规律之间本质的差异性。而类比法就是建立在比较和想象的基础上，根据事物在某些属性或关系上的相似（或同一），由此及彼，通过对比分析，作出判断的一种推理方法。在类比这一思维过程中，扬弃了精确的推理步骤，而着眼于两对象之间的联系或区别，即将新情景下的物理问题与已熟悉的模型进行类比，得出新的模型、概念、规律、方法等。通过类比，使学生能够达到融会贯通。3 类比教学法在比热容教学中的应用笔者在多个年级进行比热容教学中发现：比热容一直是初中物理教学的难点。要突破这个难点，从正面强攻让学生在一个或数个课时做到真正理解比热容的意义是不现实也是没有必要的。尤其在
8、课改的环境下，新课程标准也没有要求做到这一点。因此采用类比教学的方式可能效果更好。在不违背新课程标准的前提下，在类比对象的选择上，笔者经过多年探索，终于确定了一个比较合理科学的对象。下面笔者结合教学实际案例，探索类比教学的应用及实施模式，并对这一教学方法进行反思。利用类比教学法进行比热容有效教学案例（1）复习 提问：热传递的实质是什么?什么叫做热量?为什么热量的单位跟功的单位相同? （2）引入新课 大家都有这方面的经验：烧开一壶水比烧开半壶水需要的热量多，把一壶水烧开比烧成温水需要的热量多。可见，水在温度升高时吸收的热量和水的质量有关，和温度升高的度数有并，水的质量越大，温度度升高的度数越多，
9、吸收的热量越多。别的物质也是这样的 。那么，所有的物质，在质量相等、温度升高的度数也相等时，吸收的热量是不是跟水一样多呢? （3）新课教学 1）演示实验：P20图2-14实验 实验结果： 煤油温度升得快。这表明质量相等的水和煤油在温度升高的度数相同时，水吸收的热量比煤油多。 2）比热容：换用其他物质，重复上述实验，得到的结果是类似的。就是说，质量相等的不同物质，在温度升高的度数相同时，吸收的热量是不同的。怎样来表示各种物质的这种物质上的不同呢？-在物理学中就用比热容来表示。单位质量的某种物质温度升高1吸收的热量叫做这种物质的比热容。 比热容是物理的一种性质，它只与物质的种类有关，与物质的体积和
10、质量等因素无关。3）比热的单位：在国际单位制中 ，比热的单位是焦（千克?)，读作焦每千克摄氏度。符号：J/(kg?) 单位质量的某种物质温度降低1放出的热量和它温度升高1吸收的热量相等。数值上也等于它的比热容。4）图1为比热容的水桶模型H=tC=水桶横截面积不同物质C不同水=吸收或放出的热量QQ=cmt 图1比热容的水桶模型例题：质量为5kg的铜块，初始温度是30，升高到50 ，需要吸收多少热量呢？ 已知铜的比热容是0.39103J/(kg) Q吸= Q=cmt=0.3910J/(kg) X5kgX(5030 ) =3.9103J点评：本例题中，要计算的Q吸相当于要往桶里装的水，比热容C相当于
11、桶的横截面积，m相当于桶的质量。4 类比教学法在教学中应用的反思比热容概念比较抽象，而且它又与质量、温度的变化量、吸收与放出的热量三个物理量有关，学生理解起来有困难，通过比热容的水桶类比模型，在日常生活中寻找较为接近的模型，让学生从简单模型入手，探究与建构知识体系，激发学生学习兴趣，促进学生充分的联想、主动思维，帮助学生形成概念、强化记忆。笔者在教学中经过多次尝试，发现采用类比教学法可以有效提高课堂教学效率，能够促使抽象理论知识的教学顺利进行，让学生能够较好地理解和掌握抽象理论知识体系，通过物理模型类比，以已掌握的基本模型为“源”，以待研究的新模型为“靶”，引导学生去思考、分析物理现象，加强知
12、识之间的链接、迁移，对促进学生理解，提高学习效率有很大的作用。在课堂教学实践中，类比教学使用的好会促进教学，反之会影响教学，甚至会混淆学生对知识的理解，作为物理教师在备课时，要认真研究抽象知识本身是否有利用类比教学的必要，能否找到合适的类比对象，学生对类比的对象是不是很熟悉等因素都会影响教学效果。在进行类比教学中，大家还应该注意到：由类比所得出的结论都具有一定的或然性，从两个对象之间在某些方面的相同或相似，并不一定能得出它们在其他属性方面也必然相同或相似的结论，所以要正确对待类比推理的或然性，说明清楚相同与不同之处。笔者认为在运用类比教学时要注意以下几点： 1、类比中的对象要为学生熟悉并能够理
13、解的，类比对象必须是学生熟悉、易懂的，要符合学生的生活和年龄，否则类比就失去原有的作用，反而使学生对知识掌握更加糊涂。 2、类比中的对象要与类比的抽象知识具有某种同一性和相似之处，否则不能起到启发学生思考、认知与建构，反而会模糊学生的理解，浪费教学的时间。 3、类比教学是手段不是目的，只能起到过渡启发认知作用。在使用时，不应在类比中的对象本身上作过多的描述和渲染，以免喧宾夺主。5 结束语通过类比教学法在比热容教学中的应用例子说明, 类比可以把难于理解的知识变得容易理解, 把难以记忆的知识变得容易记忆, 把容易混淆的知识变得清晰。因此, 只要我们善于应用类比的方法进行教学和教会学生应用类比的方法
14、进行学习和记忆, 就可以收到事半功倍的学习效果, 从而提高学习的效率。参考文献：1 G. J. Posner, K. A. Strike, P. W. Hewson, W. A. Gertzog, Accommodation of a scientific conception: Toward a theory of conceptual changeJ. Science Education, 1982, 66(2): 211 2 D. Hestenes, M. We11s, G. Swackhamer, Force Concept InventoryJ. The Physics Teache
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