【類比法在中學物理概念教學中的應用實踐的案例探析（定量論文）8100字】

類比法在中學物理概念教學中的應用實踐的案例分析目錄TOC\o"1-2"\h\u19116類比法在中學物理概念教學中的應用實踐的案例分析 i108851.1實踐研究目的 i34061.2實踐研究對象 i210991.3實踐研究過程 i75131.4《功率》的教學設計 i14541.4.1類比法教學的《功率》教學過程 ii270061.4.2常規(guī)法教學的《功率》教學過程 vi161471.5實踐研究效果分析 viii299471.1.1課后習題效果分析 viii169541.1.2訪談效果分析 ix53171.6實踐研究的注意事項 xi1.1實踐研究目的類比法的作用主要表現(xiàn)在是一種創(chuàng)新的重要的工具、基本的思維方式、有效的記憶方法、形成和促進遷移的基礎等四個方面。將類比法運用到物理概念教學時，還能否起著同樣的作用呢？本文實踐的目的是想通過課堂實踐的方式證明將類比法運用到物理概念教學時，能夠讓學生掌握物理概念的同時還可以體現(xiàn)類比法的作用。1.2實踐研究對象本次研究對象為四川省廣安市某中學初二年級兩個水平相當?shù)陌嗉墶?班是實驗班，共51人，采取類比法教學。6班是對照班，共50人，采取物理概念常規(guī)法進行教學。1.3實踐研究過程本次實踐以《功率》概念教學進行研究。本次研究的教學效果主要以訪談的方式展現(xiàn)，所以教師需要提前設計好訪談問題，同時也會通過習題的正確率呈現(xiàn)概念的掌握程度。考慮到兩個班級的學生的基礎知識掌握程度一般，教師需要在課前布置任務讓學生復習和預習相關知識，為《功率》教學提供良好的基礎。其中4班復習《速度》、《功》兩節(jié)課的相關內(nèi)容；6班只復習《功》的相關內(nèi)容。上課期間主要進行兩種不同方法的概念教學，將學生的反應記錄下來。課后主要進行訪談分析和課后習題的正確率分析，得出結論。1.4《功率》的教學設計八年級下冊的物理內(nèi)容是整個初中物理學習中最難的部分，這主要是因為八年級下冊的內(nèi)容中涉及到了壓強、浮力以及簡單機械三個難學的知識點。功和功率看似簡單，一旦和三大難點結合起來難度就會增大很多。學生只有對功和功率的掌握足夠扎實時，才能去解決這種綜合性的問題。《功率》選自人教版初中物理教材八年級下冊十一章第二節(jié)的內(nèi)容。功的有關知識是功率學習的重要基礎。雖然學生已經(jīng)學習過了功的有關知識，但是教師也不可忽略功的復習。教師在功率的新課教學前，一定要讓學生把功的概念建立牢固，要讓學生理解什么是功，以及判斷什么情況下物體才會做功等重要的知識點。本節(jié)課的教學目標為：（1）通過觀察挖土機和鐵鍬挖土的視頻，讓學生意識到物體有做功多少的區(qū)別，同時也會有做功快慢的區(qū)別；（2）要讓學生結合生活中的實際現(xiàn)象去體驗物體做功的快和慢，理解功率的概念、公式以及單位；（3）學生要利用生活實際去提升解決問題的能力，要學會把功率的公式拿來運用，進行簡單的計算；（4）能夠對生活中常見現(xiàn)象的功率進行估算，提高估算能力以及將物理知識運用到生活中的意識。本節(jié)課的教學重難點為功率概念的建立以及理解，其中功率概念的建立是本節(jié)內(nèi)容的難點。1.4.1類比法教學的《功率》教學過程1、主要教學實施步驟表5-1類比法教學的《功率》主要教學實施步驟教學步驟類比法教學的主要實施步驟主要內(nèi)容1創(chuàng)設情境，確定目標概念利用鐵鍬挖土和挖土機挖土的視頻確定物體做功有快慢之分，且與做功的多少和做功時間有關，確定目標概念功率。2檢索類比概念物體運動有快慢之分，且與運動的路程和運用時間有關，確定類比概念速度3類比概念和目標概念進行相似類推功率（目標概念）速度（類比概念）物理意義：描述物體做功快慢的物理量物理意義：描述物體運用快慢的物理量定義：單位時間內(nèi)物體做的功（比值定義法）定義：單位時間內(nèi)物體運動的路程（比值定義法）計算方式：p=w/t計算方式:v=s/t比較目標概念和類比概念的差異國際單位：瓦特（w）國際單位：米每秒（m/s）4反思和改進類比過程，利用目標概念解決問題問題引導學生反思和改進整個類比過程，利用課堂習題練習和課后習題練習鞏固功率的相關知識。2、實驗班4班的具體的教學過程創(chuàng)設情境，確定目標概念播放視頻1：鐵鍬挖土的畫面。教師提問鐵鍬將土挖起并舉高的過程中是否對土做功？為什么？學生回答鐵鍬對土做功，原因是鐵鍬對土施加了力且土沿著力的方向移動了一段距離。教師：隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，我們進入了現(xiàn)代化生產(chǎn)的時代，機械化是現(xiàn)代化生產(chǎn)的標志。（播放視頻2：挖土機挖土的工作畫面，用挖土機挖同樣多的土，時間不一樣），請同學們思考用挖土機挖土和用鐵鍬挖土這兩種做功方式有何不同？學生回答，教師總結：原來物體做功不僅有大和小的區(qū)別，還有快和慢的區(qū)別。物體做功的快慢則是我們這節(jié)課需要掌握的內(nèi)容REF_Ref30640\r\h[55]。教師再問:同學們認為物體做功快慢與什么因素有關呢？（可通過舉例：（1）在相同的時間內(nèi)，提問挖土機和鐵鍬誰做的功多？誰做的功快？（2）用挖土機和鐵鍬挖同樣多的土，提問誰用時更短？誰做功更快？這樣兩個例子引導學生明白影響做功快慢有兩個因素，即做功多少以及做功的時間，）【設計意圖】舉例學生在日常生活中比較常見的情境，不僅完成了功的相關知識的復習，打好了本節(jié)課功率學習的基礎，而且視頻的趣味性增加了學生學習的興趣，提高了學生將生活和物理知識聯(lián)系起來的意識。在這個環(huán)節(jié)中，學生對目標概念功率有了感性的認識。檢索確定類比概念教師引導學生回憶之前比較“快慢”的物理量，在學生回答速度后，請同學們完成學案上關于速度的相關知識（見圖5-1）：圖5-1學案上關于類比概念部分截圖教師提問學生對哪道題目的答案印象深刻，多數(shù)學生回答是速度的計算公式，其次是單位。教師可追問學生對于速度的定義是死記還是理解記住的？會有一部分學生提起由比值定義法定義的物理量可以從公式理解定義以及單位，這個時候教師需要強調比值定義法，最好讓學生能夠發(fā)散到密度、壓強、功率等物理量?！驹O計意圖】這個環(huán)節(jié)是讓學生對類比概念速度有個更加清晰的認識。注意：實驗班4班的學生在上課前復習過《速度》的相關知識，對于速度的概念比較熟悉，有關速度的知識回憶起來難度降低，教師在這里與學生共同完成相關內(nèi)容。三、類比概念和目標概念進行相似性和差異性分析（1）目標概念和類比概念進行相似類推教師：物體做功的快慢用“功率”表示，它的表示符號是“p”（教師邊說邊板書），隨后讓學生根據(jù)《速度》的相關知識，在不翻開課本的前提下，自主完成學案上關于功率的相關知識。即完成學案上目標概念和類比概念的相似類推部分的內(nèi)容（見圖5-2）：圖5-2學案上關于目標概念與類比概念相似類推部分截圖【設計意圖】讓學生主動學習，培養(yǎng)學生的自主學習能力。在學生完成學案上的相關內(nèi)容后，教師先不公布答案，學生自己與課本上的表述進行對比，表述接近，學生會獲得成就感，表述不正確，學生會反思。在這環(huán)節(jié)中，教師要隨時留意學生自主學習的情況，在學生完成自主學習后要針對學生容易錯誤的地方進行重點引導。（2）比較目標概念和類比概念的差異教師：為了紀念焦耳這位物理學家，物理上將功率的單位規(guī)定為“瓦特”，簡稱“瓦”，符號為“w”，所以功率的國際單位會與比值定義法的結果有所不同，但兩者是等價的。教師：我們的教室在二樓，請同學們估算在正常情況下，你從一樓走到二樓的功率是多少？它表示的物理意義是什么？【設計意圖】（1）功率的單位是規(guī)定的，與比值定義法得到的結果不同，此時需要教師強調不同的原因以及兩者的關系。這一環(huán)節(jié)就是在對類比概念和目標概念進行差異性分析；（2）學生對功率的物理意義理解存在難點，所以教師需要以例題的形式幫助學生理解；（3）該例題不同于常規(guī)例題，它更貼近生活實際，容易引起學生興趣；（4）訓練了學生的估算能力、運用公式進行計算的能力以及提高了將物理知識運用于生活實際的意識。四、反思和改進類比過程，利用目標概念解決問題教師：到目前為止，我們對功率的定義、公式、單位以及物理意義有了一個基本的認識。教師與學生共同完成目標概念的總結，即完成學案上關于目標概念的總結部分的內(nèi)容（見圖5-3）：圖5-3學案上關于目標概念的總結部分截圖教師：回顧本堂課的內(nèi)容，我們發(fā)現(xiàn)速度與功率都是與“快慢”相關的物理量，兩者都是用比值定義法定義。當我們學過了《速度》后，利用《速度》的相關知識類比出《功率》的學習，這種方法叫做類比法或者類比推理法（教師對類比法的定義作出說明）。但同學們也要注意速度與功率僅僅只是在某些方面是相似的，它們也有不同點。功率的單位我們一般不用比值定義法得出的焦耳每秒，而選擇用瓦特表示，也因此功率常用單位間的換算進率會和速度單位有所不同。教師：同學們，你們覺得還有哪些知識可以幫助你們理解功率這個概念呢？教師：類比法可以讓我們借助熟悉的知識從而去理解陌生的知識，在“由此及彼”的這個推理過程中可以訓練同學們的推理能力。希望未來同學們在面臨新知識的學習時，都能夠主動的去檢索與之相似的熟悉的知識，從知識的相似之處和差異之處分別分析，讓熟悉的知識幫助你們理解新知識，最后也別忘記對整個類比過程進行反思，找到更好的類比對象輔助你學習新知識?！驹O計意圖】本堂課采用類比推理法進行功率的概念教學，教師點出類比推理方法，讓學生回顧整個類比過程，加深對知識的理解，反思整個類比過程，便于學生清晰的掌握類比法。教師接下來以練題的形式鞏固功率的相關內(nèi)容，師生共同完成學案上的例題(見圖5-4)。圖5-4學案上例題部分截圖1.4.2常規(guī)法教學的《功率》教學過程1.主要教學實施步驟表5-2常規(guī)法教學的《功率》主要教學實施步驟教學步驟常規(guī)法教學的主要實施步驟主要內(nèi)容1創(chuàng)設問題情境，發(fā)現(xiàn)物理問題利用鐵鍬挖土和挖土機挖土的視頻確定物體做功有快慢之分2設計生活情境，獲得感性認識3設計探究實驗，研究物理問題4進行思維加工，形成概念定義理論研究比較做功快慢的兩種方法，即相同做功時間比較做功大小；相同的功則比較做功時間；做功大小與做功時間都不相同時，則采取單一變量法求出單位時間內(nèi)物體做的功，從而判斷做功快慢；確定功率的定義：單位時間內(nèi)物體做的功；從數(shù)學的角度得出功率的計算方式和單位等。5回歸生活實際，解釋物理現(xiàn)象讓學生估算上樓時的功率，回歸生活實際；利用課堂和課后練習鞏固功率概念。2、對照班6班具體的教學過程對照班6班的新課引入與實驗班4班基本相同，只是先不直接引出功率概念，而是先引導學生思考怎樣比較做功快慢。教師通過舉例：（1）在相同的時間內(nèi)，提問挖土機和鐵鍬誰做的功多？誰做的功快？（2）用挖土機和鐵鍬挖同樣多的土，提問誰用時更短？誰做功更快？這樣兩個例子引導學生明白影響做功快慢有兩個因素，即做功多少以及做功的時間，同時學生還會明白怎樣比較做功快慢。教師繼續(xù)引導學生思考當做功多少和做功時間均不相同時，采取單一變量法的方式去判斷物體做功的快慢，即求出單位時間內(nèi)的物體做功的多少，從而判斷做功快慢。然后讓學生完成以下內(nèi)容（見圖5-5）：圖5-5學案上知識點一部分截圖教師：單位時間內(nèi)物體做的功就是我們今天學習的“功率”，用符號“p”表示。它能描述物體做功的快慢，這就是功率的定義以及物理意義。單位時間內(nèi)物體做的功用公式可以表示為。將功的國際單位焦耳（J）與時間的國際單位（t）帶入公式中，可得到功率的單位為“焦耳每秒”，符號為“J/s”REF_Ref30881\r\h[56]。物理上為了紀念瓦特這名物理學家，將功率的單位規(guī)定為“瓦特”，簡稱“瓦”，用符號“w”表示。瓦特與焦耳每秒是等價的，即1w=1J/s。功率還有一個常用單位為“千瓦”，符號為“kw”，其中1kw=1000wREF_Ref31018\r\h[57]。讓學生完成以下內(nèi)容（見圖5-6）：圖5-6學案上知識點二部分截圖考慮到功率的物理意義的理解屬于本節(jié)課的難點，所以接下來仍然會讓對照班6班的學生進行估算練習。教師對本節(jié)課的內(nèi)容進行總結，接下來以練題的形式鞏固《功率》的相關內(nèi)容。師生共同完成學案上的例題（見圖5-4）。圖5-4學案上例題部分截圖1.5實踐研究效果分析1.1.1課后習題效果分析1、習題內(nèi)容本次課后習題共12道選擇題，前3道選擇題是《功》的相關知識，考查學生對于功的概念以及功的計算問題。后9道選擇題是《功率》的相關知識，考查功率和功概念的關系、功率的物理意義、功率的計算問題。本次習題難度適中，區(qū)分度適中，考查內(nèi)容基本涵蓋了《功率》的相關知識，具體內(nèi)容見附錄A。2、習題正確率分析本次習題完成后，實驗班4班收回習題單48份，對照班6班收回習題單46份。下面是兩個班每道題正確率分析（見表5-3）表5-3實驗班與對照班正確率統(tǒng)計題號123456789101112對照班正確人數(shù)443836434137314137312928占比（%）91.7%82.6%78.3%93.4%89.1%80.4%67.3%89.1%80.4%67.3%63.0%60.9%平均正確率78.99%實驗班正確人數(shù)444138444239354540343330占比（%）91.7%81.4%79.1%91.7%91.5%81.2%72.9%93.8%83.3%70.8%68.8%62.5%平均正確率80.73%從兩個班級課后習題的正確率來看，實驗班4班的正確率略高于對照班6班，兩個班級的學生基本上理解了功率的相關知識，但兩個班對于功率的計算問題掌握得相對較差，分析原因有三點：第一，功率計算公式不熟悉；第二，未進行單位換算；第三，學生數(shù)學計算能力較差。由此看來兩個班級都需要加強功率計算問題的訓練。1.1.2訪談效果分析1、訪談目的利用問卷調查的方式獲取學生在本次實踐中的教學反饋，則難以通過四個選項完整的表達學生的體驗，所以本文認為可以通過訪談法讓學生暢談自己的感想，從而在短時間內(nèi)獲取兩種不同教學方法下的教學反饋。2、訪談對象本次訪談分別在實驗班4班和對照班6班隨機抽取20位學生，共40名學生進行訪談。3、訪談內(nèi)容分析此次訪談的問題分為兩類，1-4題主要是關于學生對于《功率》相關知識掌握程度進行訪談，這部分內(nèi)容可以獲取學生在這種教學方法下對《功率》和《速度》知識的掌握程度；5-9題主要是關于學生對于物理學習方法的掌握程度進行訪談，這部分內(nèi)容可以獲取學生對于物理方法的看法，進而更好的利用類比法服務教學。訪談問題分別見附錄B和附錄C。從知識的掌握程度來看，實驗班4班提前復習《速度》的相關知識后，85%的學生對于《速度》的相關知識掌握程度較高。實驗班4班的學生由于教師布置了復習《速度》相關知識的任務，在預習《功率》時，會刻意思考兩者的聯(lián)系，因此絕大多數(shù)的學生都能發(fā)現(xiàn)兩者都是表達“快慢”的物理量。對于《速度》知識本身就掌握得好的學生而言，他能夠借助比值定義法基本理解功率的相關概念。對照班6班的學生在課后訪談時，教師在提及速度后，有60%的學生感覺奇怪（教師在下課前對學生說明課下會對部分同學就今天的課進行訪談）因為他們感覺與本次課幾乎沒有關系，這表明對照班6班的學生在學過《功率》這節(jié)課后，并沒有意識到他們學過類似的方法定義物理量，沒有與之前的內(nèi)容進行聯(lián)系，知識框架沒有建立完整。當然對于基礎好的學生而言，教師在提及速度時，學生也坦言在《功率》的學習中就意識到了《速度》的學習與之很相似。實驗班4班中有65%的學生表示在雖然功率是一個新的物理量，但是該物理量從物理意義、定義方式、計算方式等方面和速度很大程度上是相似的，這種熟悉的感覺會降低他們對功率的理解難度。同時他們也表示在本堂課中最大的難點也在于從速度相關知識自主遷移到功率的相關知識這個環(huán)節(jié)。他們認為雖然兩者具有相似性，但兩者并非完全相同，他們表示還是需要教師一步一步加以引導，對應性越強，他們感覺學起來會更輕松。學生根據(jù)《功率>和《速度》兩者的相似性自主的從速度相關知識向功率的相關知識遷移對大多數(shù)的學生而言難度較大，這說明學生的類比推理能力還需要加強訓練。學生需要教師引導，教師在學案里將速度的定義、物理意義、公式以及單位與功率的定義、物理意義、公式以及單位一一對應起來后，學生表示這樣讓他們接受起來容易多了。實驗班4班中有30%的學生還表示他們很少在新課教學中，教師讓學生根據(jù)之前學過的知識自主學習，這樣就他們有畏難情緒；也有70%同學表示自主學習的過程中自己思考得更多，比教師直接講解更好，因為他們有更多的時間去反思，去發(fā)散思維。這樣的學生對功率的理解有自己的認識，但他們也擔心自己的理解出現(xiàn)偏差，希望教師能夠在習題訓練中糾正他們。在和對照班6班的學生進行交流的時候，基礎稍差的學生表示他們有點難以理解單位時間內(nèi)做的功為何就直接表示為功與做功時間的比值。教師認為這與學生的數(shù)學基礎相對薄弱存在關系，這不僅是對照班6班學生的問題，實驗班4班學生在回顧速度相關知識也存在類似的問題。這表示教師在傳授物理知識的同時，也需要關注學生的數(shù)學基礎，避免因為數(shù)學問題影響物理知識的理解。對照班6班的多數(shù)學生認為本節(jié)課是一堂新課，需要記憶的東西較多，他們感覺還不是很熟悉，需要再花點時間記憶。教師認為這表明對照班6班學生對功率概念只是一個表面的理解，還未加入自己的思考，將其納入到自己的物理知識框架。從物理方法的掌握程度來看，兩個班的學生都能意識到物理方法對于物理學習的重要性。目前他們常用的方法有控制變量法、轉換法、理想模型法、等效替代法、極限法、疊加法等，前面四種方法兩個班的學生都能提到，他們解釋說是因為這些方法在物理試題中經(jīng)常出現(xiàn)，所以印象深刻。能夠提到后面兩種方法的學生不算多，學生解釋說這兩種方法一般都是隱藏在試題中，沒有明確出現(xiàn)在考題中，他們一般都是遇到了需要巧解的題目，才會下意識的思考這些方法。學過本堂課后，實驗班4班的學生知道了類比法，他們表示之前沒怎么聽說過類比法，在這節(jié)課上，通過教師和學案上的引導才知道該方法，也知道了類比推理大致步驟。實驗班4班的學生表示類比法在幫助他們理解新知識上有很大的幫助，之前對新知識的學習，他們或多或少都有點畏難情緒?，F(xiàn)在他們知道，如果在學新知識前先檢索出自己之前學過的類似知識會在很大程度上放松自己，會對新知識的學習充滿信心。他們還認為在這個檢索的過程中他們鞏固了之前的知識，新知識掌握后可以和之前的知識聯(lián)系，建立物理知識框架，這樣自己的知識的掌握會越來越牢固。當然他們也表示由于新知識會與之前的知識聯(lián)系緊密，他們會認真學習每一節(jié)課，便于和后面的知識聯(lián)系起來。從學生的交流來看，雖然實驗班4班的學生并沒有完全掌握類比法，但他們已經(jīng)擁有了類比意識，知道了類比推理步驟以及一些注意事項，相信在教師持續(xù)的引導下，他們對該方法會越來越熟練。對照班6班的學生由于在這節(jié)課中并未提及類比法，絕大多數(shù)的學生都不知道該方法，極少數(shù)的學生知道的途徑也是來源于教輔資料或者互聯(lián)網(wǎng)資源，所以在接下來的教學中，教師還應將該方法引入課堂，重視物理方法的講解。在提及物理方法講解方式上，多數(shù)學生都希望教師直接點明該物理方法，最好要