淺談物理探究思維中的類比思維

辛亞

摘要在科學知識日新月異的今天，在探究式思維中有一種類比思維方法是用已經(jīng)掌握的知識幫助學習理解新的知識，它對提高學習效率，發(fā)展新能力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識都有事半功倍的效果。

關(guān)鍵詞探究思維；物理；類比法

探究式教學在物理教學中得到了廣泛的應用，探究式思維模式無論是在教材上、課堂上還是習題中都得以體現(xiàn)。伽利略的觀察、實驗、猜想、驗證的探究思維方法也得到廣大師生的重視、學習和應用?？梢哉f探究式思維已成為教師授課方式和學生學習方式的首選。在科學知識日新月異的今天，在探究式思維中有一種方法是用已經(jīng)掌握的知識幫助學習理解新的知識，它對提高學習效率，發(fā)展新能力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識都有事半功倍的效果，這種方法在物理新教材中也多次出現(xiàn)，那就是類比思維方法

一、類比思維是一種創(chuàng)造性的思維形式

類比思維是根據(jù)兩個對象在某些屬性上相似而推出其在另一些屬性上也可能相似的一種思維形式。其過程特點是：通過對兩個不同的對象進行比較，找出其相似點和不同之處，然后以此為依據(jù)，把其中某一對象的有關(guān)知識或結(jié)論推移到另一對象上去。由此可見，運用類比思維，是以被研究的對象與被類比的對象是否具有相似性作為出發(fā)點，對相似關(guān)系進一步引深或重新構(gòu)造，最后構(gòu)建被研究對象的知識體系。這本身就是一個抽象思維，形象思維和直覺思維的創(chuàng)造性思維過程。比如，在磁場的學習過程中，指導好學生把磁場和電場的知識進行類比，不但能很快的掌握好磁場知識，而且能使學生更好的對比出電場和磁場的相似和不同以及各自的特點。在物理學的發(fā)展歷史上運用類比思維取得重大成就的也不乏其人。如，托馬斯*楊提出的光的波動說，是將光現(xiàn)象與聲波、水波進行了類比提出的；狄拉克著名的“正電子”假說；是根據(jù)物質(zhì)的對稱性關(guān)系提出來的；盧瑟福原子結(jié)構(gòu)的“太陽系模型，是將原子結(jié)構(gòu)與太陽系類比提出的。庫侖定律的確立更是類比思維方法直接得出物理定律和物理規(guī)律的成功典范。在庫侖定律建立之前，人們已知帶電金屬空腔對空腔內(nèi)的電荷沒有作用力，有人將這一現(xiàn)象與質(zhì)量分布均勻的球殼對殼內(nèi)質(zhì)點無作用力這一現(xiàn)象類比，猜測電荷力與萬有引力相似，與距離的平方成反比。正是基于這一猜測，卡文迪許設(shè)計了相應的實驗進行了測量，使庫侖定律成為當今最精確的實驗定律之一。因此，研究類比思維，重視類比思維對于全面訓練學生的思維能力，培養(yǎng)學生的創(chuàng)造力具有重要意義。

二、類比思維在物理教學中的應用

類比思維法，雖然是一種非邏輯的思維方法，但卻是最富有創(chuàng)造性的方法之一。通過類比，無論異同，都是思考問題的一個很好的切入點，都可以借助已知的熟悉的知識達到對未知的生疏的知識的某種理解和啟發(fā)，起到由此及彼，觸類旁通的作用。類比雖然不是邏輯論證，但可為新內(nèi)容的闡述提供依托和支持，對十分陌生的東西很快有“似曾相識”的感覺，特別是對新遇到的難以說明的問題，一個恰當?shù)念惐韧苁谷撕芸爝M入“柳暗花明”的境地。它可以使學生原有知識與新知識之間架起一座橋梁，因此，類比思維法在物理教學中可以有廣泛的應用。

（1）可以加強對物理概念的理解。 我們知道物理量分為基本物理量和導出物理量，導出物理量需要用到一定的數(shù)學知識和物理屬性，學生有時掌握的并不好。如在比值定義物理量時，學生對導出量中的幾個物理量的正、反比關(guān)系的理解只從數(shù)學方面看，不去關(guān)注物理量的物理屬性。在電場強度E=F/q和磁感應強度B=F/IL的教學中，就可以類比速度的定義V=S/t，利用學生對速度的理解，掌握好電場強度和磁感應強度，即E和B的大小均由被描述的物質(zhì)本身性質(zhì)所決定，與F和q或IL的大小無關(guān)，S/t、F/q、F/IL都是一個整體，不存在正、反比關(guān)系，目的就是把電場和磁場的強度進行定量化描述。

（2）可以進行物理規(guī)律的教學。 物理概念和規(guī)律是構(gòu)建物理學大廈的基石，是教學中的重點，利用學生已有的知識和生活經(jīng)驗直接遷移到所學的內(nèi)容上，使生疏、枯燥的概念和規(guī)律與大腦中原有知識發(fā)生同化，降低理解和思維的難度。如在講電動勢的概念時，電流通過電源時，電荷的電勢能會增加，學生理解起來很困難。我們就把這個問題類比成兒童時期玩過的滑梯梯，上梯就類比為電荷通過電源內(nèi)部，下梯就類比為電荷通過電源外部，很是形象生動，通俗易懂。學習電勢能和分子勢能時，可以類比重力勢能，彈簧的彈性勢能的規(guī)律，把看不見感覺不到的電勢能和分子勢能形象化、具體化，降低了思維的難度。

（3）可以提高分析和解決問題的能力。在解決物理問題時，經(jīng)過一段時間的學習，學生對解決物理問題有了一定的認識和體會，這為學生進一步深入學習，解決比較復雜的問題打下了良好的基礎(chǔ)，這時幫助學生做好積累典型、建立模型、提煉方法是非常重要的工作。有了這些可以幫助學生在解決復雜問題時能有一個有益的啟迪，提供解決問題的基本模式或大體程序。所以，在物理教學過程中，我們有必要向?qū)W生介紹類比法，并通過一定的解題訓練，使學生掌握這種方法，達到培養(yǎng)學生能力的目的，并可使學生終身受益。

三、類比思維要有豐富的知識作保障

類比法有助于創(chuàng)造性的解決問題，它只鐘情于那些知識廣博、聯(lián)想豐富、直覺敏銳的學習者。光的粒子性被光電效應和康普頓效應所證實后，德布羅意在他的博士論文中以似乎純粹類比的方法提出的物質(zhì)波的猜測，實在超越了人們的想象力，以至于德布羅意本人也說，他的這些思想，很可能被看做“沒有科學特征的狂想曲”。然而，在讀罷德布羅意的論文后，愛因斯坦卻說：“瞧瞧吧，看似瘋狂，不過的確站的住腳。”可見進行類比的對象間有相似也有差異，類比不同于邏輯推理，其本質(zhì)是猜想和推測，提供的只是可能性，不能代替理論分析和實驗研究。類比是有條件的，局部性的，不能刻板的理解為一一對應，不能隨意推廣。

類比思維在物理教學方面確實有邏輯推理難以取代的效果。但在具體使用時要注意各種不同事物之間的差異和區(qū)別，只有這樣，才能使學生更好地理解所學習的內(nèi)容，啟發(fā)學生的思維和加深對學習內(nèi)容的理解，在教學中起到舉一反三的效果。