淺談?lì)惐确ㄔ凇按鸥袘?yīng)強(qiáng)度”教學(xué)中的應(yīng)用

賀敬新 顧 健 周延懷

（南京師范大學(xué)教師教育學(xué)院 江蘇 南京 210097）

新課程實(shí)施以來，在物理教學(xué)目標(biāo)中注重對學(xué)生進(jìn)行過程與方法的培養(yǎng).相應(yīng)的，物理教師不僅僅關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)知識的程度，還關(guān)注學(xué)生接受與應(yīng)用這些知識的有效程度，以及在獲取知識過程中素質(zhì)的提高.因此各種教學(xué)方法越來越受到教師的關(guān)注，類比法作為物理學(xué)中常見的方法，經(jīng)常被教師應(yīng)用于課堂教學(xué)中.然而在教學(xué)中，類比法有其局限性，在教學(xué)中需要引起注意.

本文以“磁感應(yīng)強(qiáng)度”這節(jié)課為例，闡述在使用類比法需要注意的事項(xiàng).

1 “電磁感應(yīng)強(qiáng)度”的地位與作用

高中物理“磁感應(yīng)強(qiáng)度”這節(jié)課是人教版教材中第三章磁場中的第2節(jié)，其中第一章是“靜電場”，第二章是“恒定電流”，第四章（選修3－2）是“電磁感應(yīng)”［1］；所以是在學(xué)生學(xué)過電場內(nèi)容后所安排的，又為下面的電磁感應(yīng)做鋪墊.在第三章中，第1節(jié)是“磁現(xiàn)象和磁場”，第3節(jié)是“幾種常見的磁場”，這節(jié)課是對磁現(xiàn)象的加深，又是為了幾種常見的磁場準(zhǔn)備必要的知識.這節(jié)課重點(diǎn)是磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向和大小，難點(diǎn)是磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義.

2 比賽分析

2011年，兩年一次的江蘇省高中物理優(yōu)課評比于10月19～21日在連云港海州中學(xué)（海州中學(xué)是江蘇省四星級高中）舉行，這次評比活動(dòng)選擇的課題其中之一是“磁感應(yīng)強(qiáng)度”.參加這節(jié)課的教師共有7位，筆者對這7位教師的講課視頻進(jìn)行了分析和部分轉(zhuǎn)錄.為了尊重各位教師的隱私，此文沒有出現(xiàn)各位教師的姓名，僅以師甲、師乙形式代替.由于這節(jié)課是典型的概念課.

下面將從課堂導(dǎo)入，建立物理概念，運(yùn)用物理概念，課堂小結(jié)這4部分對這節(jié)課的7位教師的類比法的應(yīng)用進(jìn)行分析.其中師甲和師丁由于時(shí)間的問題，未能進(jìn)行到運(yùn)用物理概念環(huán)節(jié).

在課堂導(dǎo)入環(huán)節(jié)，師丁在引入磁場概念后，提問：那怎么樣去研究磁場呢？學(xué)生：類比電場中的電場強(qiáng)度來引入.

在建立概念環(huán)節(jié)，為了更為清楚地表述，將此環(huán)節(jié)分為3個(gè)階段，分別為磁場方向的建立、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的建立和磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義.在磁感應(yīng)方向的建立階段，師乙：同學(xué)生一起回顧了電場方向的定義，即與正電荷所受靜電力方向一致，得出磁場方向?yàn)樾〈裴楴極所受力方向.師戊：回顧電場中電場強(qiáng)度的定義、強(qiáng)弱描述、方向確定，采用相似的方法研究磁感應(yīng)強(qiáng)度.

在磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小探究階段，師乙：多媒體回顧電場中電場強(qiáng)度的定義方法、方向判斷、對檢驗(yàn)電荷的要求.師丙：通過理論分析得出不能用小磁針來探究磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小.類似電場中對檢驗(yàn)電荷的要求，引入電流元的概念.師己：類比電場中電場強(qiáng)度的定義，提問能用小磁針充當(dāng)試探的作用嗎？學(xué)生回答：可以大概表示力.師庚：在電場中引入檢驗(yàn)電荷，建立電場強(qiáng)度的概念，類比電場強(qiáng)度的建立過程，研究描述磁場方向和強(qiáng)度的物理量.

在磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義階段，師乙：借助于電場中定義電場強(qiáng)度，定義磁感應(yīng)強(qiáng)度，給出表達(dá)式和單位特斯拉.

在運(yùn)用概念環(huán)節(jié)，提到了類比法.

在課堂總結(jié)環(huán)節(jié)，師乙：強(qiáng)調(diào)利用類比的思想的好處.師戊：對比電場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度研究過程的相同點(diǎn)和不同點(diǎn).再次列出學(xué)習(xí)目標(biāo)，讓學(xué)生根據(jù)自己情況看有沒有完成本節(jié)課的學(xué)習(xí)任務(wù).師己：從定義式、方向和意義三個(gè)方面對比電場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度兩個(gè)知識點(diǎn).師庚：對比電場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度研究內(nèi)容，如圖1所示.

圖1 類比

通過分析，可以知道7位教師中，5位教師（除了師甲和師丁）在不同程度上使用了類比法，特別是師乙在整節(jié)課中都在貫穿著類比法.那么類比法是什么？類比法使用過程需要注意哪些因素？

3 類比法的含義［2～3］

類比是從兩個(gè)或兩類對象有某些共有的、相同或相似的屬性，推出一個(gè)對象可能具有另一個(gè)或另一類對象已經(jīng)具有的屬性.類比方法是一種從已知求未知的邏輯方法，也是邏輯學(xué)中的一種推理形式.它是借助于事物之間的相似性，通過比較將一種已經(jīng)掌握的特殊對象的知識推移到另一種新的特殊對象中去的研究方法；溝通了知識之間的橫向聯(lián)系，具有觸類旁通、舉一反三等啟迪思維的作用.在物理學(xué)中，類比法不僅僅局限于此，還包括研究方法和解題方法的類比和數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)的類比.因此在中學(xué)物理教學(xué)中，類比法是一種很重要的方法，下面在論述中將學(xué)生將要學(xué)習(xí)的現(xiàn)象、概念、規(guī)律和原理稱為本體，將作為類比的對象作為喻體.

4 使用類比法注意因素

在“磁感應(yīng)強(qiáng)度”這節(jié)課，學(xué)生已經(jīng)系統(tǒng)地學(xué)習(xí)過電場的相關(guān)知識，在上一節(jié)學(xué)習(xí)了“磁現(xiàn)象和磁場”.這樣教師在做類比時(shí)，是抓住了“場”這一相似點(diǎn)，以此為基礎(chǔ)，將電場中的性質(zhì)推理到磁場中，將研究電場強(qiáng)度的方法推廣到磁感應(yīng)強(qiáng)度上，這是本節(jié)課利用類比法的基礎(chǔ).

在教學(xué)中選擇類比法，首先需要注意學(xué)生的實(shí)際情況，這往往也是容易忽視的一點(diǎn).在物理學(xué)史中，一些物理學(xué)家利用了類比的方法從一個(gè)結(jié)論推理出另一個(gè)結(jié)論，例如庫侖定律的成功，物質(zhì)波的證實(shí)，和“火神星”的失敗.這都是物理學(xué)家自己在使用類比法得出結(jié)論，在探究得出結(jié)論的過程中，要求的是物理學(xué)家本人的知識水平，理解能力達(dá)到一個(gè)高度，而不是所有人.但具體到教學(xué)過程中，教學(xué)應(yīng)面向大多數(shù)學(xué)生，使教學(xué)的深度為大多數(shù)學(xué)生經(jīng)過努力所能接受.此時(shí)需要從大多數(shù)學(xué)生的實(shí)際出發(fā)，考慮他們整體的現(xiàn)有水平和潛在水平，正確選擇在教學(xué)中采用什么教學(xué)方法.具體到視頻中的這些學(xué)生，比賽所選學(xué)校為江蘇海州中學(xué)，學(xué)生的整體水平是比較好的.即便如此，學(xué)生的現(xiàn)有知識存儲中，對電場的了解還不到位，若以電場為基礎(chǔ)來學(xué)習(xí)磁場，學(xué)生難以在現(xiàn)有的知識機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上建構(gòu)新的知識體系，并非高效地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)的接受程度.因此教師是在教學(xué)生知識、方法時(shí)，應(yīng)該分清學(xué)生處于什么階段.

需要注意本體的特點(diǎn).物理教學(xué)中有許多教學(xué)方法，不一定使用具體哪一種，在不同情景下使用不同的方法.類比法不是萬能的，不能無限制地?cái)U(kuò)大它的使用范圍，不需要每講一個(gè)知識點(diǎn)，就努力尋找它是否可以通過類比法來講解，不能為了講解方法而使用類比法.一些容易理解的知識，在教學(xué)中就沒有必要尋找類比的東西進(jìn)行講解，可以直接使用直觀教學(xué)法或者講授法進(jìn)行講解.在“磁感應(yīng)強(qiáng)度”這節(jié)課中，磁場的方向就是比較簡單的知識點(diǎn).在教學(xué)中，可以使用一小磁針放在磁鐵周圍，學(xué)生可以清楚明了地看到小磁針的指向.引導(dǎo)學(xué)生分析小磁針N極所受力的方向，告訴學(xué)生N極所受力的方向就是這一點(diǎn)磁場的方向.這樣做的好處比較明了、直接、具體，而類比法比較抽象，需要的是推理、遷移.因此需要注意本體自身的特點(diǎn).在給出磁感應(yīng)定義時(shí)，前提條件是電流與磁場方向垂直時(shí)，此時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義與電場強(qiáng)度的定義類似.然而在這里，教師應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是兩個(gè)物理量成不同夾角時(shí)的情況，使用類比法，學(xué)生容易忽略方向這一重要前提.

需要注意喻體的選擇.如果喻體不能被大部分學(xué)生充分的認(rèn)識，或者學(xué)生對喻體的認(rèn)識仍是模棱兩可、模糊不清，在這種情況下不適合類比法.此時(shí)可能導(dǎo)致學(xué)生更加不清楚以前學(xué)過的知識點(diǎn)，無法理解現(xiàn)在的知識.奧蘇伯爾認(rèn)為，學(xué)生的學(xué)習(xí)是否為有意義學(xué)習(xí)，關(guān)鍵在于所要掌握的新概念與原理能否與他們認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的原有知識觀念建立“實(shí)質(zhì)性”的和“非人為”的聯(lián)系［4］.在教學(xué)中利用類比的目的是為了使學(xué)生達(dá)到有意義的學(xué)習(xí)，將學(xué)生的水平達(dá)到對應(yīng)的最近發(fā)展區(qū).在這里喻體就充當(dāng)?shù)氖窍刃薪M織者策略的作用.在“磁感應(yīng)強(qiáng)度”這節(jié)課中，利用電場作為喻體，由于電場本身對學(xué)生來說較難以理解，學(xué)生對喻體不熟悉，想要在腦海中建立“實(shí)質(zhì)性”的、“非人為”的聯(lián)系就會遇到困難.學(xué)生難將這些知識建構(gòu)到自己的知識體系，這樣就失去采用類比法進(jìn)行教學(xué)的意義.因此在探究磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小時(shí)，不需要將電場強(qiáng)度與之類比，相反若采用可能會使更多的學(xué)生混淆電場與磁場這兩個(gè)概念.

需要注意指出本體與喻體的不同點(diǎn).由于喻體和本體是兩個(gè)不同的知識、概念、現(xiàn)象或者原理，雖然它們之間存在相似的方面，但物體的本質(zhì)可能不同.在教學(xué)中，就需要強(qiáng)調(diào)這不相同的地方，消除學(xué)生因?yàn)轭惐榷a(chǎn)生的對概念或者原理的誤解.否則，由于心理定勢的影響，學(xué)生容易將喻體才具有的屬性推廣到本體上，這樣就容易出現(xiàn)錯(cuò)誤.在“電磁感應(yīng)強(qiáng)度”中，如果使用類比法，在講解結(jié)束后，需跟學(xué)生強(qiáng)調(diào)磁場的方向與電場的方向的不同，跟學(xué)生說明在探究電場強(qiáng)度大小時(shí)使用的是點(diǎn)電荷，而在“探究電磁感應(yīng)強(qiáng)度”中，沒有使用“磁單極”而使用“電流元”的原因.這樣能夠更好地消除學(xué)生的誤解.

5 結(jié)論

總之，在“磁感應(yīng)強(qiáng)度”這節(jié)課的教學(xué)過程中，使用探究法還需要教師實(shí)際把握學(xué)生的真實(shí)情況進(jìn)行考慮，就其本體和喻體而言，筆者認(rèn)為在探究磁場方向和磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，以及磁感應(yīng)強(qiáng)度定義時(shí)，沒有必要使用類比法.在課堂總結(jié)時(shí)，可以使用對比的方法將這兩種“場”進(jìn)行對比，就像比賽中師庚那樣.如果在過程中使用類比法，需要介紹本體和喻體的不同，消除學(xué)生由于心理定勢帶來的誤解.以此類推，在物理教學(xué)中使用類比法，需要注意學(xué)情、本體、喻體以及本體和喻體之間的區(qū)別.

1 張大昌，等.物理·選修3－1.北京：人民教育出版社，2010：目錄

2 魏鳳琴.邏輯學(xué).北京：中國政法大學(xué)出版社，2003.219

3 葉桂華.類比方法在物理教學(xué)中的運(yùn)用.物理教師，1998，19（10）：10

4 邵瑞珍.教育心理學(xué).上海：上海教育出版社：1985.25