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摘 要:电压是初中阶段学习和理解其他有关电学概念和规律的基础,是电学中最重要的基本概念之一,对学生完成电学部分的学习任务至关重要。因它是一个无形、抽象、难以理解的概念,这就给处于初中阶段的学生造成很大的困惑,成了其学习的最大难点。为了能在教学中很好的解决这一问题,本文在众多的有关“电压”教学的不同论点和方案中,仅对类比推理和比喻教学方法做一些肤浅的探讨,以为抛砖引玉。
关键词:“电压”;“类比推理”;“比喻”
一、初中“电压”在电学中的地位
初中“电压”,因其是学习和理解电学中其他有关电学的概念和规律的基础,是初中电学中最重要的基本概念之一,对学生完成电学部分的学习任务占有至关重要的地位。同时它又是一个无形、空洞、抽象、难以理解的概念,这给处于初中学习阶段的学生产生很大的困惑,因此“电压”的学习就成为其学习的最大难点。如果不能在教学中很好的解决这一问题,就将直接影响后期教学任务的完成。
二、初中“电压”教学探讨的基本原则
关于初中“电压”教学的问题,也曾有诸多文章从不同的侧面、不同角度进行了许多有益的探讨,从而产生了有关“电压”教学的不同论点和方案。对于教学来说,其焦点在于选择哪个物理量或使用什么方法更具有科学性、思想性,更贴近初中学生的接受能力等问题。显然,撇开这些问题来谈怎样进行“电压”教学的问题是不合实际的。我认为,这是探讨初中“电压”教学的基本原则。
纵观初中“电压”教学的途径、方式与方法,也曾有用液体静压强的对比(类比推理)来解释“电压”(这种方法是不恰当的);从电流做功来引进“电压”的概念(可以使学生明确了解这一概念的物理意义);从电能出发来讲解电压;用“水压”来类比推理和比喻等等。以上诸多途径在近数十年来,也经历了从肯定到否定、从感性到理性的不断完善的过程。尽管如此,我认为,在遵循初中“电压”教学的基本原则的基础上,对初中“电压”教学的商榷与探讨仍然是很有必要的。下面,我仅对类比推理和比喻做一些肤浅的探讨,以为抛砖引玉。那么,“类比推理”和“比喻”的根据是什么呢?
三、“类比推理”和“比喻”的根据
(1)“类比推理” 既是人们认识事物的思维形式之一,也是广泛使用的推理方法之一,它对科学的发展有一定的推动作用。它能帮助从已知事物的有关理论建立假说去说明未知的事物;用某些已知事物的属性来说明某些未知事物的属性,以增强说服力,让人们更容易理解。在物理学发展史上,使用“类比推理”的方法说明新的物理量的概念、建立新的物理理论体系的例子比比皆是。例如:欧姆就是仿照“水流”的理论说明“电流”、“电阻”、“电压”的概念,并建立了欧姆定律;麦克斯韦仿照立体力学方程建立其电磁场理论的方程组;薛定谔又在这基础上仿照经典力学和经典电磁波动方程,建立了波动力学(量子力学)的基本方程;近年,电子界也有使用电声类比的方法,用电学中的物理参数类比推理声学的物理量参数设计音箱等待。“类比推理”既然是科学上行之有效的方法,那么,在教学过程中,自然也可以借它来建立新的概念,导出结论。但是,我们必须注意到“类比推理”得到的结论是“或然结论”,不是“必然结论”,结论是否正确要经过试验的检验,才能肯定。也就是说,结论是可能的,而不是应当的、肯定的。至于是否应当的肯定的结论,还有待于试验的检验。
(2)“比喻”不同于“类比推理”,它是借助比较熟悉的事物来说明另一个不太熟悉的事物的方法。“比喻”在物理学的发展和物理教学中经常用到。例如:借水波、声波的传播、干涉、衍射作比喻来说明光波的传播、干涉、衍射等。拿一个事物来比喻另一个事物,两者总是只有一部分属性相同(或相似),而不是全部属性都相同,否则,两者就不是不同事物而是同一事物来了。正如马克思所说:任何比喻比较都是跛足的。但我们不能因为某一比喻的“跛足”而禁用它,甚至连比喻的方法也被否定。在物理教学中,用不用“比喻”或能不能用“比喻”,问题不在“比喻”和“比喻”的方法的本身,而在于是否需用“比喻”和“比喻”用的是否恰当。根据以上讨论可知,在初中“电压”教学中,“类比教学”和“比喻”都是可以运用的 :从总体上看,用“比喻”的方法可能较好一些。
四、在初中“电压”教学中应注意的问题
(1)在实际教学中,为了使概念形象化,便于学生想象,用比喻来讲解新概念是完全应当的,恰当的、生动的比喻往往一语道破天机。但是,在引进新概念之后,应该进一步把它的本质讲清楚,并把新概念与用来比喻的例子进行必要的对比,使学生认识它们的区别。否则学生会把两个不同的事物混淆起来。
(2)什么是电压呢?常常有这样的说法:“电压就是电势差”。电势差可以叫做电压,但不能认为在一切情况下电压就是电势差。也就是说,这种完全将电压和电势差视为同义词的说法是不恰当的。
我们知道,电场强度可以是静止电荷产生的静电场,也可以是由于化学、温差等引起的非静电力等值电场,也可以是磁场变化引起的感应电场等。同时,我们也知道由静止电荷产生的静电场是势场,而一般“等值电场”、“感应电场”是非势场。“电势”和“电势差”这两个概念是与势场相联系的,这就是说,只有在势场中电势和电势差才有意义,“电势差”和“电压”才可以视为同义词。但是,在一般情况下,电场可以是非势场。这时电势和电势差就失去了直接的物理意义。所以,在讲述水位高低时,可以用水压来比喻电压,不要用水位差比喻电位差,以免引起“电压就是电势差”的误导。否则,将会今后(高中之后)的学生产生不必要的负面影响。
五、对初中“电压”教学的一点建议
为了使初中学生比较容易接受“电压”这样抽象概念,教师在开始引入电压概念时,可以在联系学生就旧知识(电流)的基础上,利用教材中水流比喻电流的装置,用水压比喻电压,阐述电压使电路中形成电流,即电压是形成电流的原因。最后介绍电压的高低和单位,这样,学生对电压的理解就可以比较全面了。这种叙述,虽然不能对电压下一个严格的定义,但可以帮助学生初步理解电压的意义。对初中学生来说,没必要从功、能上给电压下一个严格的定义,那样的话只会让学生更加困惑,只要说出电压是产生电流的原因就行了。这种说法在科学性和逻辑性上都站得住脚,学生也能接受。等到了高中,再去进一步补充,从功、能方面来阐明电压的物理意义,给电压下一个较严格的定义吧。
关键词:“电压”;“类比推理”;“比喻”
一、初中“电压”在电学中的地位
初中“电压”,因其是学习和理解电学中其他有关电学的概念和规律的基础,是初中电学中最重要的基本概念之一,对学生完成电学部分的学习任务占有至关重要的地位。同时它又是一个无形、空洞、抽象、难以理解的概念,这给处于初中学习阶段的学生产生很大的困惑,因此“电压”的学习就成为其学习的最大难点。如果不能在教学中很好的解决这一问题,就将直接影响后期教学任务的完成。
二、初中“电压”教学探讨的基本原则
关于初中“电压”教学的问题,也曾有诸多文章从不同的侧面、不同角度进行了许多有益的探讨,从而产生了有关“电压”教学的不同论点和方案。对于教学来说,其焦点在于选择哪个物理量或使用什么方法更具有科学性、思想性,更贴近初中学生的接受能力等问题。显然,撇开这些问题来谈怎样进行“电压”教学的问题是不合实际的。我认为,这是探讨初中“电压”教学的基本原则。
纵观初中“电压”教学的途径、方式与方法,也曾有用液体静压强的对比(类比推理)来解释“电压”(这种方法是不恰当的);从电流做功来引进“电压”的概念(可以使学生明确了解这一概念的物理意义);从电能出发来讲解电压;用“水压”来类比推理和比喻等等。以上诸多途径在近数十年来,也经历了从肯定到否定、从感性到理性的不断完善的过程。尽管如此,我认为,在遵循初中“电压”教学的基本原则的基础上,对初中“电压”教学的商榷与探讨仍然是很有必要的。下面,我仅对类比推理和比喻做一些肤浅的探讨,以为抛砖引玉。那么,“类比推理”和“比喻”的根据是什么呢?
三、“类比推理”和“比喻”的根据
(1)“类比推理” 既是人们认识事物的思维形式之一,也是广泛使用的推理方法之一,它对科学的发展有一定的推动作用。它能帮助从已知事物的有关理论建立假说去说明未知的事物;用某些已知事物的属性来说明某些未知事物的属性,以增强说服力,让人们更容易理解。在物理学发展史上,使用“类比推理”的方法说明新的物理量的概念、建立新的物理理论体系的例子比比皆是。例如:欧姆就是仿照“水流”的理论说明“电流”、“电阻”、“电压”的概念,并建立了欧姆定律;麦克斯韦仿照立体力学方程建立其电磁场理论的方程组;薛定谔又在这基础上仿照经典力学和经典电磁波动方程,建立了波动力学(量子力学)的基本方程;近年,电子界也有使用电声类比的方法,用电学中的物理参数类比推理声学的物理量参数设计音箱等待。“类比推理”既然是科学上行之有效的方法,那么,在教学过程中,自然也可以借它来建立新的概念,导出结论。但是,我们必须注意到“类比推理”得到的结论是“或然结论”,不是“必然结论”,结论是否正确要经过试验的检验,才能肯定。也就是说,结论是可能的,而不是应当的、肯定的。至于是否应当的肯定的结论,还有待于试验的检验。
(2)“比喻”不同于“类比推理”,它是借助比较熟悉的事物来说明另一个不太熟悉的事物的方法。“比喻”在物理学的发展和物理教学中经常用到。例如:借水波、声波的传播、干涉、衍射作比喻来说明光波的传播、干涉、衍射等。拿一个事物来比喻另一个事物,两者总是只有一部分属性相同(或相似),而不是全部属性都相同,否则,两者就不是不同事物而是同一事物来了。正如马克思所说:任何比喻比较都是跛足的。但我们不能因为某一比喻的“跛足”而禁用它,甚至连比喻的方法也被否定。在物理教学中,用不用“比喻”或能不能用“比喻”,问题不在“比喻”和“比喻”的方法的本身,而在于是否需用“比喻”和“比喻”用的是否恰当。根据以上讨论可知,在初中“电压”教学中,“类比教学”和“比喻”都是可以运用的 :从总体上看,用“比喻”的方法可能较好一些。
四、在初中“电压”教学中应注意的问题
(1)在实际教学中,为了使概念形象化,便于学生想象,用比喻来讲解新概念是完全应当的,恰当的、生动的比喻往往一语道破天机。但是,在引进新概念之后,应该进一步把它的本质讲清楚,并把新概念与用来比喻的例子进行必要的对比,使学生认识它们的区别。否则学生会把两个不同的事物混淆起来。
(2)什么是电压呢?常常有这样的说法:“电压就是电势差”。电势差可以叫做电压,但不能认为在一切情况下电压就是电势差。也就是说,这种完全将电压和电势差视为同义词的说法是不恰当的。
我们知道,电场强度可以是静止电荷产生的静电场,也可以是由于化学、温差等引起的非静电力等值电场,也可以是磁场变化引起的感应电场等。同时,我们也知道由静止电荷产生的静电场是势场,而一般“等值电场”、“感应电场”是非势场。“电势”和“电势差”这两个概念是与势场相联系的,这就是说,只有在势场中电势和电势差才有意义,“电势差”和“电压”才可以视为同义词。但是,在一般情况下,电场可以是非势场。这时电势和电势差就失去了直接的物理意义。所以,在讲述水位高低时,可以用水压来比喻电压,不要用水位差比喻电位差,以免引起“电压就是电势差”的误导。否则,将会今后(高中之后)的学生产生不必要的负面影响。
五、对初中“电压”教学的一点建议
为了使初中学生比较容易接受“电压”这样抽象概念,教师在开始引入电压概念时,可以在联系学生就旧知识(电流)的基础上,利用教材中水流比喻电流的装置,用水压比喻电压,阐述电压使电路中形成电流,即电压是形成电流的原因。最后介绍电压的高低和单位,这样,学生对电压的理解就可以比较全面了。这种叙述,虽然不能对电压下一个严格的定义,但可以帮助学生初步理解电压的意义。对初中学生来说,没必要从功、能上给电压下一个严格的定义,那样的话只会让学生更加困惑,只要说出电压是产生电流的原因就行了。这种说法在科学性和逻辑性上都站得住脚,学生也能接受。等到了高中,再去进一步补充,从功、能方面来阐明电压的物理意义,给电压下一个较严格的定义吧。