利用逻辑类比深化学生对物理量的理解

怀其才

摘 要：以比热容概念的建立和理解为例，分析教学中通过利用生活逻辑类比科学逻辑深化学生对物理量的理解过程，以期通过生活逻辑类比的教学手段，提高学生科学探究过程中的知识建构能力和培养学生科学研究过程中的创新能力。

关键词：类比法；物理量；比热容；迁移

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2016）12-0037-2

物理量，就是人们用以作为量度物质的属性和描述其运动状态时所用的各种量值[1]。在物理教学中，学生对物理量的理解层次，直接影响着其对物理规律的建构和认识。所以，深化学生对物理量的理解，是教学过程中的重要任务。

物理来源于生活，物理量来源于生活量。在生活中，我们描述生活现象时用到各式各样的生活量，而其中有科学价值和物理意义的量，被科学家抽象出来，定义为物理量，方便于之后的科学研究。如学生刚开始接触物理时，会学习长度、时间等物理量。这些物理量的教学难度不大。原因是学生在生活中一直在接触和应用这些量，且物理量抽象程度不高，生活量和物理量内涵趋近于同一，并无太大区别，学生易于接受。这也是不同版本的教科书都把长度的教学放在了学生刚学物理这门课程的时期的原因。所以，生活中越是经常提及的量（如：长度、时间、速度、温度等），物理课堂教学中的障碍越小，此时，生活经验对教学起到正迁移作用。对于生活中不经常甚至从未提及的量（如：压强、电压、功、能、比热容、电场、磁感应强度等），在教学中物理量概念的建立和理解就困难。此时，生活经验对教学的促进作用就减弱了很多。另外，生活量描述的随意性，更给物理量的教学带来了不少困难，起到了负迁移作用。例如：学生把重力等同于质量，认为压力大小都等于重力大小，摩擦力属于阻力等错误认识。

在抽象程度高的物理量的教学中，教师有时利用类比法，将学生不容易认识理解的抽象概念逻辑类比为学生熟知的生活中的形象的概念逻辑，以帮助学生建立概念理解规律。例如：在电流和电压的教学时会类比水流水压等。比热容是学生较难理解的物理量之一。教师对学生概念的建构和相应知识的应用都颇费功夫。很多学生在学完知识后，还是不能真正理解比热容的物理意义，认为比较不同物质的吸热多少就可以比较吸热能力。把“能力”混淆为“多少”的错误，究其原因，还是生活中根本不提及比热容这个量。而生活中的逻辑却经常用“多少”来描述“能力”。例如：吃饭的能力被描述为吃的多少，“饭量”这个生活量就是这么来的。由于生活中这种“思维的惯性”，负迁移作用增强，教学中就遇到了困难，很多学生学完比热容的概念，却又回到了生活逻辑中。要解决这个问题，我们的教学也必须遵从生活的规律，找到生活中合适的逻辑关系与科学中的逻辑关系进行类比，便可破解学生“思维的惯性”，使生活经验对物理学习产生正迁移的作用。很多教师在教学设计中实际上就采用了生活逻辑类比科学逻辑，找到合适的生活中的事例促进学生的理解，对学生的学习起到了一定的正迁移效果。如把吸热能力类比为生活中的消费水平[2]，或者類比为挖掘的工作效率[3]等。

笔者在实际教学过程中，采用将生活中人喝酒的生活逻辑类比物质吸热的科学逻辑，使学生学习兴趣高涨，加深了对比热容这个物理量的理解。小组实验原理图和数据如图1和表1。

教师通过和学生一起分析科学逻辑的思维过程，纠正学生片面地、不控制前提条件地认为“吸热多的物质吸热能力强”的错误认识。此时，大部分学生能够理解。但是，通过和多数学生的课下交流，他们虽然理解但内心总感觉有些“别扭”。而这里所谓的“别扭”，实际上就是学生对比热容这个物理量概念的认知是教师通过建立科学实验的情景强加给学生的，学生不能将生活经验迁移到科学实验的理解中，自然觉得“别扭”。于是，笔者在完成比热容的教学之后，又做如下的三部分思维引导：

1.在生活中，我们也经常比较人喝酒的能力，人喝了酒体温升高脸会红，若把刚才小组实验的过程认为是“水”和“煤油”两个等质量的人喝酒的话，时间物理量就相当于喝的“碗数”，温度物理量就相当于“脸红程度”，如何分析哪个人喝酒能力强呢？学生对“水”和“煤油”二人喝酒过程讨论的生活逻辑如表3展现。此时，将生活中人喝酒的生活逻辑类比物质吸热的科学逻辑，学生自然就不会感到“别扭”了。

2.学习了比热容的知识后，我们知道描述不同物质的吸热能力用“比热容”这个物理量，即“比比谁容的热多”，那生活中我们经常认为“喝酒多”的人“喝酒能力强”就不“科学”了，“比比谁容的酒多”应该有个“科学”的物理量才行。此时，学生会对这种牵强地硬把科学和生活拉近的解释报以理解的微笑，“比酒容”这个“科学”化的生活量也跃然脑中。这样就通过幽默的方式深化了学生对比热容物理概念的理解。

3. 在吸热的科学实验中，我们不方便直接测量吸收热量的多少，保证两个加热器规格完全相同，就可以通过比较加热时间来比较吸热多少了。在喝酒的生活实例中，我们不方便直接测量两个人喝酒的多少，保证两个人喝酒的碗倒满相同的酒，就可以通过比较碗数多少来比较喝酒多少了。如此这般逻辑类比，深化了学生对科学实验中控制变量法和转换法的理解。

科学来源于生活，科学量来源于生活量，科学逻辑来源于生活逻辑。实际上，科学的创新和进展也往往受到生活的启发，科学上的已知和未知的真理也早已隐含于生活真理之中，利用生活逻辑类比科学逻辑的教学不仅有利于深化学生对物理量的理解，对学生在今后的探究中建构科学知识和创新科学理论的能力素养提升也有一定的帮助。

参考文献：

[1]东亚.物理量在物理学中的作用[J].中学物理教学参考，1996，25（1）：29.

[2]崔伟.“比热容”教学过程的设计个案[J].物理教学探讨，2011，29（3）：24—26.

[3]石尧，邢红军.比热容的教学逻辑研究[J].中学物理教学参考，2014，43（5）：28—29.

（栏目编辑 罗琬华）