(蘇州大學(xué)物理與光電能源學(xué)部,江蘇 蘇州 215006)

1 引言

圖像類比是類比的一種,它是把學(xué)生比較熟悉的日常場景和事物(比體)以圖像的形式呈現(xiàn)，來實現(xiàn)類比作用,其圖像與目標(biāo)概念(本體)在表面、結(jié)構(gòu)、關(guān)系或功能上存在相似關(guān)系,對學(xué)生的學(xué)習(xí)和思考具有較大幫助。

2 圖像類比的優(yōu)點

(1) 圖像表達(dá)直觀

初中生的抽象思維水平較低,對概念的理解在很大程度上要借助于直觀事物的支撐。而初中物理教材中的圖像類比以插圖的形式出現(xiàn),直觀地展現(xiàn)出物理規(guī)律,這樣的安排符合初中生的認(rèn)知規(guī)律,有助于學(xué)生對物理現(xiàn)象的理解。

(2) 基于生活經(jīng)驗

物理與生活息息相關(guān),由于學(xué)生剛剛接觸到物理這門新課程,因此初中物理教材內(nèi)容難度設(shè)置較低,多以貼近學(xué)生日常生活的現(xiàn)象和經(jīng)驗為背景。蘇科版初中物理教材中的圖像類比往往選用的是與日常生活和經(jīng)驗聯(lián)系密切的圖像,本體與比體之間有直接或間接的聯(lián)系,給學(xué)生學(xué)習(xí)新概念和規(guī)律提供了一個切入點。

(3) 利于類比遷移

學(xué)習(xí)的遷移是指已獲得的知識對后續(xù)學(xué)習(xí)的知識能夠產(chǎn)生影響。圖像類比相較于一般的類比,其形象生動的圖像更有利于降低學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)建立的難度,可促進學(xué)生學(xué)習(xí)的正遷移。

(4)加快信息處理

人的右腦主要是對圖像進行記憶和加工,左腦主要是處理文字等非形象化的信息,人腦處理圖像信息更快;圖像類比相對于枯燥的文字,它將復(fù)雜的物理現(xiàn)象和過程描述得形象生動,更有助于學(xué)生接收信息,加快學(xué)生的信息加工速度。

3 圖像類比的功能

(1) 認(rèn)知功能

圖像一般用于教科書中那些難以理解的概念或原理的學(xué)習(xí)中。運用圖像類比,把目標(biāo)概念融入學(xué)生經(jīng)常接觸的情境或事物中去,或者是將新知識和以往學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的舊知識進行關(guān)聯(lián),拉近了新知識與已有認(rèn)知結(jié)構(gòu)的距離,減弱了知識的陌生感。富有情趣的圖像,具有真實、直觀、形象的特點,比文字更具有說服力,使知識的呈現(xiàn)簡潔通俗,很大程度上降低了認(rèn)知的難度。如“磁體與磁場”一節(jié)中,磁感線的概念較為抽象,教材通過展示蹄形磁體周圍鐵屑的分布示意圖,利用模型圖像類比來描述磁感線,形象生動地描述了這一假想曲線,促進了學(xué)生對磁感線概念的理解。

(2) 記憶功能

圖像對學(xué)習(xí)和記憶具有有效的促進作用,大多數(shù)學(xué)生背誦大段文字比較困難,由于圖像更有助于學(xué)生對知識的加工和理解,故圖像記憶優(yōu)于枯燥的文字記憶。如“照相機與眼球 視力的矯正”一節(jié)中,教材展示了照相機與眼球的成像原理圖,本體為眼球,比體為照相機。前面兩節(jié)已經(jīng)學(xué)習(xí)了透鏡的作用和凸透鏡的成像規(guī)律,知道了照相機的成像原理,即成倒立縮小的實像。這里用照相機的成像原理來類比眼球成像原理,便于學(xué)生對眼球成像規(guī)律的理解和記憶。

(3) 解釋功能

圖像類比不似冗長枯燥的文字,它更能簡潔直觀地描述物理現(xiàn)象和規(guī)律,方便學(xué)生的理解。如“電壓和電壓表的使用”一節(jié)中,教材展示了“水輪機在水流作用下轉(zhuǎn)動”圖和“閉合回路”電路圖。前者為比體,后者為本體,水輪機貼近生活,其工作原理學(xué)生容易理解,此處用圖像類比形象地解釋了小燈泡的發(fā)光條件。

4 教材中圖像類比的使用情況及分析

4.1 教材中圖像類比使用情況

根據(jù)物理學(xué)和初中生的認(rèn)知特點,蘇科版初中物理教材中多處使用圖像類比，使復(fù)雜、抽象的物理概念易于理解,這種圖像類比筆者稱之為概念圖像類比。用概念圖像類比來解釋物理概念,直觀形象且其概念特征一目了然，教材中共出現(xiàn)5處概念圖像類比(如表1)。

表1

圖像類比可應(yīng)用于物理基本原理的教學(xué)中,將學(xué)生不熟悉的、難以理解的物理規(guī)律用學(xué)生熟悉的或有生活經(jīng)驗的事例來類比教學(xué),降低學(xué)生學(xué)習(xí)的難度,同時加深對物理原理的理解和記憶,這種圖像類比筆者稱之為原理圖像類比，教材中共出現(xiàn)2處原理圖像類比(如表2)。

表2

圖像類比可應(yīng)用于物理微觀結(jié)構(gòu)的教學(xué)中,初中物理已經(jīng)涉及原子、原子核和分子排列等,初中生的思維對文字描述的微觀結(jié)構(gòu)難以理解,而圖像類比模型圖描述的微觀結(jié)構(gòu)簡單、直觀、一目了然,這種圖像類比筆者稱之為模型圖像類比，教材中共出現(xiàn)1處模型圖像類比(如表3)。

表3

圖像類比可應(yīng)用于場景描述的教學(xué)中,將比較抽象的場景用圖像類比展示出來,這種圖像類比筆者稱之為場景圖像類比，教材中共出現(xiàn)1處(如表4)。

表4

4.2 教材中圖像類比使用情況分析

(1) 圖像類比使用頻率較低

通過統(tǒng)計蘇科版初中物理4冊教材,發(fā)現(xiàn)圖像類比共出現(xiàn)9處,總的來說使用頻率較低。從上面4張表可看出,概念圖像類比使用最多,場景圖像類比和模型圖像類比使用最少,圖像類比教學(xué)的價值沒有被充分重視,教材需適當(dāng)提高其使用率。

(2) 圖像類比的文字解釋較充分

類比圖像的解釋性語句是教科書中用來解釋圖像類比的文字說明，筆者設(shè)置以下幾個評價維度，分析結(jié)果如表5。

① 說明的充分性

充分:文字提及本體與比體的關(guān)系。一般:文字只提及本體或比體的特征。

② 描述顯著性

顯著:文字中明確指出本體與比體。不顯著:文字中沒有明確指出本體與本體,或只指出一個。

③ 內(nèi)容一致性

高:文字和圖像內(nèi)容一致。中:文字和圖像內(nèi)容不太一致。低:文字和圖像內(nèi)容不一致。

表5

由表5可知,以圖像的形式展現(xiàn)圖像類比并在圖像旁邊附上解釋說明的文字,這樣不僅能引起學(xué)生的注意,而且能幫助學(xué)生快速理解目標(biāo)概念。

5 教學(xué)啟示

(1) 類比物要求來源生活化、范圍適度化、類比顯著化

圖像類比一般選取日常

生活中常見的事物或現(xiàn)象為類比物,它以學(xué)生的生活經(jīng)驗為基礎(chǔ),在使用過程中要考慮學(xué)生能否順利同化類比知識。雖然圖像類比確實有很多優(yōu)勢,但并不是所有的物理概念和規(guī)律都需要運用圖像類比,圖像類比適用于那些比較復(fù)雜抽象的概念和規(guī)律以及微觀結(jié)構(gòu)教學(xué)中。它的一個重要作用就是用學(xué)生熟悉的事物和現(xiàn)象來類比抽象概念和規(guī)律,以方便學(xué)生理解抽象概念和規(guī)律,所以在使用時要注意巧妙利用圖像和文字來達(dá)到類比顯著化的目的。

(2) 巧拆圖像類比的腳手架,注意本體與比體的區(qū)別與聯(lián)系

類比僅是思維的腳手架,學(xué)生形成概念后,須引導(dǎo)學(xué)生拆除腳手架。圖像類比中本體與比體的特征并不是完全相同的,學(xué)生往往會把比體中的其他特點遷移到本體中,教師在教授過程中要指出比體與本體的不同點,提醒學(xué)生辨析。如我們用水流來類比電流時,學(xué)生往往形成電流消耗模型,這時教師要解釋清楚電流與水流的差異,適當(dāng)拆除腳手架。

(3) 避免不當(dāng)圖像類比

在物理教學(xué)中,有教師常常用生活中的事物或現(xiàn)象來類比抽象知識,有時會產(chǎn)生很好的效果,有效地促進教學(xué)。但有時會使用不當(dāng)?shù)膱D像類比,影響學(xué)生對新知識的理解,造成對新知識的負(fù)遷移。故教師應(yīng)該避免使用不當(dāng)?shù)膱D像類比,同時還要提醒學(xué)生進行適當(dāng)?shù)谋嫖?以免產(chǎn)生不恰當(dāng)?shù)耐评怼?/p>