用好概念图 促初中物理相似实验的比较

蔡晓静+吴伟

摘 要：初中生从八年级开始接触物理这门学科。初中物理所学知识包括声、光、热、力、磁和电，可以说物理知识点全面但比较零散。概念图对概念进行组织，能够使学生理解相关知识的结构。物理实验在物理学科中有着极其重要的作用，有的实验在原理、操作等方面有相似之处，利用概念图可以有效比较相似实验，更好地理解物理实验。

关键词：概念图；相似实验；初中物理

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2017）1-0071-3

提倡教学方式多样化是《义务教育物理课程标准》的基本课程理念。通过义务教育物理课程的学习，学生在“知识与技能”“过程与方法”“情感、态度与价值观”这三方面得到发展。其中，在“过程与方法”中，强调通过多种方法学习物理知识，提高学生分析问题和解决问题的能力，并养成自学能力。

“概念图”由诺瓦尔（Novak）教授和他的同事于1984年在《Learning How to Learn》一书中首次提出。该书指出概念图可以用来组织和表征知识，将零散的知识系统化。初中物理学科，知识点覆盖面全，包括声、光、热、力、磁和电等，有的知识之间还存在着紧密的联系，而利用概念图可以将这些知识点整合起来。因此，概念图作为教学或学习的方法，有其优越性。

而物理学科又是一门以实验为基础的学科，有些实验之间还存在相同或相似之处，我们把这样的实验叫相似实验。在比较实验的相同及相似之处时，我们也可以运用概念图这种方法以帮助学生深入理解物理实验。

1 运用概念图比较同一类别实验的相同或相似之处

有的相似实验属于同一类别，比如都是电学实验或者都是力学实验。我们通过做实验掌握相关的知识时，如果了解到某一实验的研究思路，那么就可以触类旁通，从而通晓其他与之相似的实验的思路，从而提高学习的效率。

1.1 相似实验：探究电流与电压、电阻的关系

苏科版《物理》九年级上册第十四章中有一个重要的实验——“探究电流与电压、电阻的关系”。通过分析，我们将这个探究活动分两个实验进行：一个是探究电流与电压的关系，另一个是探究电流与电阻的关系。

如果我们将实验过程呈现出来，学生会不会对物理实验理解得更透彻？我们思考的过程是：控制电阻一定，改变电压来研究电流与电压的关系。怎么改变电压呢？当然是调节滑动变阻器。多次实验后分析记录的数据即可得出结论。我们将思考的过程呈现出来（如图1所示）。教师与学生一起分析知道，探究电流与电阻的关系和探究电流与电压的关系是相似实验，所以在接下来的操作中我们会有相似的实验操作过程，因此可以作出相似的概念图（如图2所示），这两个概念图体现了两个实验的相同和相似之处，便于学生比较。

为总结所学内容，我们可以将实验目的、实验器材、实验电路等方面都作进一步比较，并将相关信息补充在已有的概念图中。完善概念图1和图2，得到的概念图3更加有层次性和条理性。概念图3一目了然地呈现了实验物理方法、电路设计、实验过程和结论等，学生能记住实验结论，更能理解实验过程。

1.2 相似实验：光的反射和光的折射

光的反射和光的折射虽然是两个不同的实验，但它们都属于光学实验，所以又是同一类别的。光的反射结论较简单，光的折射與之相比更复杂些。这两个实验，并不是在同一节课新授的。但是，在学习光的折射时，我们可以与光的反射实验进行比较，因为它们的思路有相似之处，即都是研究“三线两角”的关系。我们通过“光的反射”的“三线两角”，引出“光的折射”的“三线两角”，从已知到未知，学生易于接受；我们探究折射角与入射角的关系时，实验的方法也与光的反射实验相似，但实验中发现的现象不同。因此，我们将两个相似实验用概念图表示出来，它们的实验思考过程是相似的，但是结论不完全相同（如图4所示）。从图4我们可以直观地比较光的反射和光的折射这两个相似实验，学生在理解、记忆和运用这些知识时有了更清晰的脉络。

2 利用概念图比较不同类别实验的相似之处

物理实验类别很多，有的是电学实验，有的是光学实验等，这些不同类别的实验之间有没有相同或相似之处呢？

首先，所有的实验都有实验原理、实验器材、实验步骤等，这是我们做每个实验的共同点。我们可以从实验的这些共同点出发制作概念图（如图5所示），思考实验如何进行。学生完成实验的过程中，逐渐养成良好的思维习惯，提高科学实验的素养。

其次，从实验方法这个角度也可以制作概念图对实验进行比较。我们将实验过程中采用控制变量法的典型实验整理出来制成概念图（如图6）。

学生通过概念图中实例的比较，可以更清晰地理解控制变量这种常用的物理方法。学生再遇到类似问题，即问题中涉及多个因素（或多个变量）时，他们就有了思考的方向，问题也能迎刃而解。

再次，从实验器材这个角度也可以制作概念图对实验进行比较。如滑动变阻器是初中物理电学部分一个重要的实验器材，它在不同的实验中的作用有所不同。我们可以以滑动变阻器为出发点，将初中物理实验中与之相关的实验用概念图表示出来（如伏安法测电阻、探究电功大小的影响因素等），这样我们可以比较不同实验中滑动变阻器的连接方式及作用。

当然，初中物理相似实验还有很多，初中物理相似实验中能做的概念图也有很多。只要我们在教学和学习过程中善于总结、善于梳理，教师教物理、学生学物理都会变得更加轻松而有效。

总之，物理实验能够激发学生学习物理的兴趣，如何才能让学生保持一颗“兴趣心”？我们认为，学生要真的理解物理实验，在学习中有成就感才能有积极性。而用好概念图能有效促进初中物理相似实验的比较，从而帮助学生深入理解初中物理实验。学生做到“懂”物理，才会“喜”物理，进而“研”物理。

参考文献：

[1]教育部.义务教育物理课程标准[S].北京：北京师范大学出版社，2012.

[2]李燕，唐琳.刍议概念图在物理概念教学中的应用[J].物理教学探讨，2015，33（7）：64-69.

（栏目编辑 邓 磊）