对初中物理教材中类比法引入电压的一点看法

路永宁

摘 要：从对初中物理的教学实践的反复比较研究中，发现对电压概念的教学过程已经不太适合学生的学习，我们应该，也必须从新课程标准的不断学习和领悟中，从对学生的了解中，不断提高我们对教材的把握能力。

关键词：初中物理；电压；类比；义务教育物理课程标准

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2015）6-0036-3

德国哲学家黑格尔曾给类比方法以这样的评价：“类比的方法应在经验科学中占很高的地位，而且科学家也曾按照这种推论方法获得很重要的结果。”在初中物理教学中，我们也经常用到类比，而且从中受益。但是，在我们的教学中有时也会不太恰当地应用“类比”。比如，初中物理教材中关于“电压”的引入时，所应用的“类比”就不是很适合。

关于电压的引入，不同版本的教材，表述的内容和方法不同，下面列出四种版本的教材的“电压”引入：

1.苏科版教材（九年级上册第十三章第四节）中是这样引入的：如图1【原文为图13-25（a）】所示，水管中水流的形成是由于水管两端存在着水压差，而水泵的作用是不断地将水从乙处抽到甲处，使水管两端维持一定的水压差。与此类似，电路中电流的形成是由于电路两端存在电压。电源的作用就是维持正、负极间有一定的电压，如图1【原文为图13-25（b）】所示。

4.Applied Physics（美国的一种版本的原版教材）

The source is the object that supplies electric energy for the flow of electric charge （electrons） in a circuit. The dry cell is a device that converts chemical energy to electric energy. How the cell does this will be studied later in this chapter. Here， we simply state that， by chemical action， electrons are given energy in the cell. When energy is given to electrons in this manner， their electric potential energy is raised.

What does “electric potential energy” mean？ The flow of charge in an electric circuit is often compared to the flow of water in a hydraulic system， as shown in【Fig.16.19（b）】.（见本文图3） Water naturally flows from a position of high potential to a position of low potential and performs work in the process， such as turning a waterwheel or turbine. A pump is needed to return the water from its low-potential position to its high-potential position. There is a difference in potential due to its position. Work has been done in lifting it against gravity to the higher position. In a source of electric energy something similar happens. In the source （the battery）， work is done on electrons that gives them potential energy. This potential difference between the high-potential energy energized electrons [ at the negative （-） pole] and the low-potential energy electrons [at the positive（ （+） pole] causes the electrons to flow from one point （-） to the other （+） when connected【Fig.16.19（a）】（见本文图4）

首先，我们来了解一下类比的基本特征。类比是一种逻辑推理，也是抽象思维的一种基本形式，它通过联想，把未知的、异常的研究对象和熟悉的、寻常的事物进行对比，然后依据两个对象具有的共同的性质推出研究对象具有相应性质的一种方法。基于类比这样的特征，类比通常就有两个基本环节：一是根据研究目的，从研究方法、现象特征、因果关系等方面的相同或相似之处入手，选择熟悉的、寻常的事物作为类比对象；二是通过比较，展开联想，进行合理推理。

从类比的基本特征来看，用 “水泵”抽水，进而水管里的水产生“水压”，使水管里的水按照既定方向流动，是我们再熟悉不过的寻常事物。因此，我们选择“水压”作为熟悉的、寻常的事物作为类比对象，无可厚非。但是，事实是绝大部分学生对水轮机、阀门、水泵，或者是原版的美国教材中说到的“Tower”都不熟悉。笔者得出这个结论是有依据的，在最近三届初三学生中，在学习到电压这部分内容时，笔者设计了一个同样的问题：你在什么地方看到过水泵，知道水泵有什么作用吗 ？2011届初三三个班的118个学生中，不熟悉的学生人数为91人；2013届初三三个班的123个学生中，不熟悉的学生人数为95人；本届初三三个班的120个学生中，不熟悉的学生人数为87人（统计方式是以学生举手数人数的形式进行的）。原因在哪里？笔者以为是我们对学生的前概念认知了解不够，用自己的生活经验替代了学生的生活经验。细想一下，对水泵、水塔这些东西很熟悉的人，大概至少是40岁以上，对老式工厂、农村环境比较熟悉的人。现在，水泵哪里有——高楼的地下高压泵房（一般不允许人随意进入）、农村农田灌溉、城市河道清理现场，这些都离我们现在的大多数学生的生活比较远。

其次，义务教育物理课程标准中，对于课程性质是这样要求的：义务教育物理课程应注重与生产、生活实际及时代发展的关系。此阶段的物理课程应关注学生的认知特点，加强课程内容与学生生活、现代社会和科技发展的联系，关注科技进步带来的社会进步和问题。显然，随着时代的发展、科技的发展、生活经济结构的改变以及生产方式的进步，改革开放初期至上世纪末，工农业生产中广泛使用的水泵、水塔这些为老师所熟悉的事物，已经和现在的学生所能熟悉的生产、生活实际相差甚远。物理来源于生活，我们将一个个我们熟悉的生活素材带进课堂时，要思考每一个事物蕴含的物理意义和学习价值，只有在它贴切地、精准地指向概念的本质，揭示概念的内涵，而且符合学生的认知特点和认知规律从而能促进学生的物理理解时，它才是有“意义”的。物理课堂对学生的吸引力，直接影响着学生对物理的感受、兴趣和学习的长效，增强课堂的吸引力方式有很多，用物理教材所列出的材料中所蕴含的教学思考、物理思维方式、物理之美来吸引学生，应该是当下贯彻新课程理念教学的一种境界。就物理学习而言，初次接触某一个概念或原理时，我们往往只看到它最朴素、最简单的形态，其功能和优势往往要在未来的学习中才能领略到。我们用水压类比电压，意在用水压这个概念，辅之水泵、水轮机、水塔这些看似朴素、简单的事物，让学生既能领略到水压这个概念的内涵，也能开启对电压的认识。但是，从最近几届学生学习电压的反馈来看，预设的目标很难达成。

事实上，用“以水压类比电压”是为难学生了。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.物理课程标准[S].北京：北京师范大学出版社，2012.

[2]王溢然，束炳如. （中学物理思维丛书）类比[M].郑州：河南教育出版社，1993.

[3]杨震云.浅谈物理教学中的“理解”[J].物理教学探讨，2011，（3）：6.

（栏目编辑 罗琬华）