小议类比思维理解电学

方珺

摘要： 对于初中生而言，电路及其相关概念非常抽象，与此同时，他们的相关经验又太少，因此造成了现实与理解之间的巨大鸿沟。如果教师在教学中运用类比思维，将陌生抽象的知识进行类比、整合，就能使学生在对比思考的过程中，不知不觉地达到触类旁通、举一反三的效果。

关键词： 科学教学电学探究类比思维

在浙教版《科学》八年级上册教材中，《电路探秘》是非常重要的一章，知识虽然基础，但其承载了托起整个电学乃至磁学的力量。俗话说：“万丈高楼平地起。”基础知识掌握过硬，才能顺理成章地过渡到更核心的电学知识，因此教师们讲授这一章内容时都会格外重视。然而往往事与愿违，由于中学生普遍缺乏与危险性极高的“电”的接触机会，在理解这部分内容时感觉晦涩难懂，听课时看似会了，做题时无从下手，进而产生厌烦心理。如果教师在教学中运用类比思维，将陌生抽象的知识进行类比、整合，就能使学生在对比思考的过程中，不知不觉地达到触类旁通、举一反三的学习效果，使学生体验到学习科学的乐趣。

一、“电”与“水”的类比

类比思维是指从两个对象之间在某些方面的相似关系中受到启发,从而使问题得到解决的一种创造性思维。学生对“电”感到陌生，但是“水”是生活中最常见的物质，联系二者的相似性，可以顺利地提高学生对电学知识点的熟悉程度。很多学生在学习初期无法理解为何开关断开时就已经有电压，而电路连通后才产生电流，教师可以将“电路”与“水路”、“电流”与“水流”、“电压”与“水压”进行相似性类比。出示一段涡轮机抽水的视频，点击阀门的开闭，直观生动的动画可以帮助学生轻易理解阀门控制水的流动。然后启发学生通过“水压、水流”来联系“电压、电流”，一语点醒梦中人——处于高位的水电站或房顶的蓄水池如果关闭阀门，则水不会流动，无水流，但是水压是必然存在的，若希望产生水流则必须打开阀门。

二、电学探究实验的类比

在电学探究实验中，多次出现同一幅图（下图），然而运用到不同的实验中，则答案迥异。学生学习这部分内容均反映理解障碍、思维混乱。很多教师为了减少麻烦，要求学生强记答案来获取高分，这就背离了科学课程设置的本真目的，将理科思维简单化为文科记忆。

2.1伏安法测电阻。本实验使用定值电阻，非常简单，学生只要会使用电压表、电流表分别测出导体两端电压U和电流I，使用欧姆定律变形公式R=U/I即可。当然需要引导学生注意，任何实验都存在误差，一次数据不够精确，所以需要移动滑片，重复多次实验，最后取R的平均值才接近真实。

2.2研究影响导体电阻大小的因素。比较这两组实验，均需要电路基本元件，测量电表，因此电路图一样，选择实验仪器时就可以很轻松地做到无一遗漏。当然，相似之外亦有区别，教师需要恰当运用类比思维，启发学生，实现由此及彼、融会贯通。该实验的背景是更换不同电阻丝，如长的或短的、粗的或细的、铜丝或镍铬合金。通过公式R=U/I计算出每次更换的导体电阻R，从而推导出结论：导体越长，则电阻越大（这一理论进而可以推广到串联电路中运用）；导体越粗，则电阻越小（这一理论可以推广到并联电路中运用）。在本实验中需要完成三个任务，即更换电阻丝R、测量电流表和电压表的读数。

2.3研究电流与电压、电阻的关系。对比这个实验与前两次实验，学生可以容易发现，“伏安法测电阻实验”中电阻是定量，“影响导体电阻大小的因素”研究重点在于当电阻丝变化时，电阻如何改变，而本实验的研究对象则更换为电流I。虽图同，但本质不同，电流大小的影响因素有二：电压U和电阻R，因此研究时需采用控制变量法。（1）当研究电流与电压的关系时，导体的电阻R必须不变，只能通过移动滑动变阻器的滑片，从而改变定值电阻R两端的电压和流经的电流，多次重复实验后总结出规律：当导体电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比。（2）当研究电流与电阻关系时，既然电阻为变量，而导体两端电压不能变，就必须移动滑片，如R变大，滑片就移向电阻变大的方向，从而抵消R变大带来的U变化，这一点学生要真正理解确实很费劲。

如例题，某兴趣小组在探究“电流跟电压、电阻关系”实验中，①要探究“电流跟电压”关系，应保持 不变，通过调节 改变定值电阻两端的 ，并记录相应电流值。②在探究“电流跟电阻”关系时，移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为2V，读出并记下电流值；再将5Ω的电阻改接成10Ω的电阻，发现电压表示数大于2V，下一步操作是：将滑动变阻器的滑片向 移动，使 ，并记下电流值；再改接20Ω的电阻，重复上述实验。

哲学家康德曾说：“每当理智缺乏可靠论证的思路时，类比这个方法往往能指引我们前进。”对于初中生而言，电路及其相关概念非常抽象，与此同时，相关的经验又太少，因此造成了现实与理解之间的巨大鸿沟。采用类比思维，进行电学知识整合学习，就可以化繁就简、化难为易、变抽象为具体，拉近学生与电学知识的距离，逐步加深对基本的概念与原理的理解，体会到了知识和方法之间的相通之处，奠定可广泛迁移的科学知识基础。