应用比较法 培养物理知识迁移能力

徐博文

(江苏省南通市海门第一中学 226199)

高中阶段的学生在学习物理时，缺乏一定的系统性和针对性，不能有效捕捉教材内容中的特点，无法良好理解实验规律的由来与形成过程.因此，教师要在物理课堂中适时引入“比较法”，帮助学生理解物理本质的概念与区别，在比较知识的过程中实现知识的融会贯通，并能够建构物体知识体系，在链接生活知识的基础上实现物理知识的迁移.

一、比较相似知识，融会贯通

1.比较相似公式，明晰条件范围

物理公式分为定义式和计算式，用来表示物理概念及规律.教师应当帮助学生比较相似公式，剖析同一物理量下的不同公式，并且能够运用不同公式表达同一物理概念，从而明晰每条公式所适用的物理范围及前提条件，使物理知识得以融会贯通.

2.比较相似现象，抓住本质特征

物理实验中，一部分具有相同结果的物理实验，其实验过程及条件是不同的.因此，教师应当指导学生比较物理实验中相似的现象，追寻物质的本质特征，寻找实验规律及变化，在分析和比较中认识物质本质的差异性，使知识内化并能灵活迁移.

例如学习“串联电路和并联电路”这一课时，教师可以组织学生参与实验，运用实验仪器测试电流和电压的值，帮助学生理解电路的本质特征.

实验现象可以直观表达出物质的特征，能够帮助学生洞察物质的本质.因此，比较相似实验现象可以帮助学生快速吸收物理知识理论，能够在遇到问题时迎刃而解，还能进一步提高课堂的教学效率，让学生在原有的知识结构中产生新的理解.

二、比较实验知识，建构认知

1.放大微观变化，辅助观察

高中阶段的物理学习不应该是被动地接受知识的传输，而是主动地建构意义.由于学生在物理学习时难于理解物理抽象概念，教师应当引导学生比较实验中的微观变化，通过不断地观察和研究，最终建构具体化的物理认知体系.

例如学习“简谐运动”这一课时，教师可以辅助学生观察实验现象，用数码相机和计算机绘制弹簧振子X-t的图像，帮助学生建构简谐运动的认知系统.上课时，教师可以指导学生制作实验的器具，先将轻质弹簧固定，将弹簧下端悬挂一个小钢球，然后学生把钢球向上托起一段距离再放开，用照相机的闪拍模式每隔0.04s就拍一帧钢球的运动轨迹.教师要在实验过程中放大微观变化，提醒学生拍摄时要注意将钢球放置在取景框的最左侧，便于观察钢球的运动变化.实验完成后，教师要求学生将实验时拍摄的图片绘制成一个幻灯片的演示文稿，将照片都放置于同一张空白的幻灯片中，并将上端对齐，就可以得到小钢球在不同时间下的位置图像.学生通过比对小钢球的运动轨迹可以观察出简谐运动的原理及变化，但要注意在操作实验的过程中关注实验的微观现象，减少外在条件对钢球运动的影响，通过比较每一帧钢球的运动位置，学生可以得出简谐运动的规律，深化对这一概念的认知.

2.验证理论推理，做好衔接

知识迁移是学习的主要目标，但是学生在知识的学习过程中并不能达到活学活用的效果.针对这一现象，教师可以在课堂教学中融入比较法，在比较中验证理论推理，加强学生知识的应用能力，使其能够在旧知识的基础上衔接新的知识，不断积累物理素材.

例如学习“带电粒子在匀强磁场中的运动”这一课时，教师可以让学生参与实践活动，鼓励学生自主推理实验理论并进行验证.上课时，教师以教材内容为中心，围绕“带电粒子的运动途径”为实验主题，让学生以小组为单位设计实验目的，猜想实验过程.实验验证前，学生应当先预测下列四种条件下带电粒子的运动轨迹，然后用洛伦兹力演示仪进行验证.该实验的四种条件分别为在不加磁场的条件下观察带电粒子的运动轨迹；在玻璃泡中施加延两线圈中心连线方向、由纸面指向读者的磁场；在保持出射电子的速度不变的状态下，调整磁感应的强度；在磁感应强度不改变的情况下，对出射电子速度的大小及方向进行变动.学生通过对比实验条件可以进一步验证对带电粒子在匀强磁场中运动的推理，并且为后期讲解回旋加速器的原理作出了铺垫.

三、比较生活知识，解决问题

1.解释物理概念，发展直观思维

物理知识较为艰难晦涩，学生不容易理解物理的直观概念.教师要善于运用生活知识解释物理概念，使物理抽象特征化繁为简，用生活中常见的物质来形容物理抽象概念，从而帮助学生运用生活常识领会新概念、新知识，间接发展物理直观思维.

例如学习“波的干涉”这一课时，教师可以将波的干涉与生活常识相联系，使波的运动特征不再抽象化.教师可以先让学生分别拽动一根绳子的两端，观察这根绳子产生双向传播的两列波的传播情况.如果学生还是难于理解，教师可以让学生观察池塘中水波的传播形状，两列水波相遇后仍旧保持相遇前的运动特征，并继续传播.水波的运动特征与波的运动特征相似，因此，教师可以灵活运用水波的运动特征讲解波的干涉的概念，简化波的抽象概念.

2.解决生活问题，内化学科素养

比较法能够帮助学生突破物理的重难点，并在比较中摸索物质的规律，让学生能更深层次地了解物质并运用其解决生活问题.教师要依据教材内容将比较法与物理教学相呼应，帮助学生内化物理学科素养.

例如学习“电能的输送”这一课时，教师可以引导学生通过迁移所学的知识去寻找问题的解决办法，让学生养成善于知识迁移的学习习惯.教师可以先抛出一个具体问题“远距离输电中，如何能够减少电能的损耗”，要求学生以六个人为一组进行讨论.学生在研究该问题之前，应当先从经济、可行度、质量三方面讨论出输送电能的基本要求，然后再重点分析降低电能消耗的两个重要途径，分别是减少输电线的电阻和减少输电导线中的电流.教师可以引导学生每个小组选取一个偏远地区进行具体问题具体分析，学生在拟定方案时要考虑到输电时可以限制电流但是也要保证输电功率，降低电压也不能一味地降低，要从输送功率的大小、距离的远近、经济条件和技术要求等多方面寻找一个适合当地长期发展的有效对策.

物理学科中存在很多由推理论证得出的理论成果，具有一定的规律性和相似性，而用“比较法”融合物理知识的教学可以帮助学生很好地引入新概念.这就要求教师要会巧妙运用比较法，指导学生分析和比较实验现象及条件，从本质上认识物质的原理并构建特有的物理认知体系，进而培养学生知识迁移的能力，能够运用物理知识解决具体的生活问题.