類(lèi)比法在物理教學(xué)中的應(yīng)用

陳志鋒

摘要：類(lèi)比——是指在新事實(shí)同已知事物間具有類(lèi)似方面作比較。類(lèi)比法是人們所熟知幾種邏輯推理中最富有創(chuàng)造性的?？茖W(xué)史上很多重大發(fā)現(xiàn)、發(fā)明，往往發(fā)端于類(lèi)比，類(lèi)比被譽(yù)為科學(xué)活動(dòng)中的“偉大的引路人”，是它首先推動(dòng)了假說(shuō)的產(chǎn)生。盡管類(lèi)比不能代替論證，但可以為理解新知識(shí)、概念和規(guī)律提供依托。因此，作為一種“從特殊推到特殊的科學(xué)方法”，類(lèi)比法在物理教學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：高中物理教學(xué) 類(lèi)比法 應(yīng)用

在教學(xué)中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)這樣現(xiàn)象：學(xué)生在課堂上聽(tīng)的都懂，但自己一做就容易錯(cuò)。分析原因是學(xué)生沒(méi)有掌握學(xué)習(xí)方法?！笆谌艘贼~(yú)，不如授人以漁”。所以傳授給學(xué)生學(xué)習(xí)方法更重要。類(lèi)比法即是一種重要方法。

一、新、舊知識(shí)類(lèi)比

物理學(xué)是自然科學(xué)中的一門(mén)基礎(chǔ)科學(xué)，它不僅有一定的知識(shí)內(nèi)容，而且這些內(nèi)容之間存在著必然的內(nèi)在聯(lián)系。將新、舊知識(shí)進(jìn)行類(lèi)比，給學(xué)生以啟示，使學(xué)生易于掌握新知識(shí)，同時(shí)也鞏固了舊知識(shí)。

如在學(xué)習(xí)靜電場(chǎng)一節(jié)內(nèi)容中，“電場(chǎng)”概念的建立是極為重要的，但由于此概念比較抽象，學(xué)生往往難以理解?？梢杂昧W(xué)中所學(xué)重力場(chǎng)與之類(lèi)比：地球周?chē)嬖谥亓?chǎng)，地球上所有物體都處于重力場(chǎng)中，都受到了地球的作用——重力。同樣，電荷的周?chē)嬖谥妶?chǎng)，電場(chǎng)對(duì)處于其中的電荷有電場(chǎng)力的作用，（如：點(diǎn)電荷間的庫(kù)侖力的作用）。再由物體在重力場(chǎng)中具有了與地球位置有關(guān)的重力勢(shì)能，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出，檢驗(yàn)電荷在電場(chǎng)中也應(yīng)具有與場(chǎng)源電荷位置有關(guān)的電勢(shì)能。如此類(lèi)比，相當(dāng)于在新舊知識(shí)間架起了一座橋梁，讓學(xué)生能夠從已掌握的舊知識(shí)中順利地接受和理解新知識(shí)。

又如，場(chǎng)強(qiáng)E和電勢(shì)U這兩個(gè)描述電場(chǎng)的物理量，E、U與檢驗(yàn)電荷q有無(wú)關(guān)系呢？而牛頓第二定律M=F/a，當(dāng)物體受到的合外力為零時(shí)，物體產(chǎn)生的加速度也為零，但物體的質(zhì)量為一定值；再有，歐姆定律中R=U/I，若電阻不接入電路中，U、I均為零，但電阻R卻一定。究其原因，它們都是事物本身的物質(zhì)屬性。這種簡(jiǎn)單的類(lèi)比，使學(xué)生頓悟：E、U是描述電場(chǎng)本身性質(zhì)的物理量，電場(chǎng)是客觀存在的，與檢驗(yàn)電荷無(wú)關(guān)，而定義式：E=F/q、U=ε/q只是定義E、U和計(jì)算E、U大小的。

二、生活經(jīng)驗(yàn)與物理規(guī)律的類(lèi)比

學(xué)生在日常學(xué)習(xí)生活中積累了一定的生活經(jīng)驗(yàn)。用學(xué)生身邊的事例進(jìn)行類(lèi)比，可啟發(fā)學(xué)生的思維，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生在生活中觀察和分析事物的能力。

如講電勢(shì)差時(shí)，可用瀑布來(lái)作為例子，瀑布的水量越大，落到底部的動(dòng)能越大；而瀑布落差越大，落到底部的動(dòng)能也越大，動(dòng)能是由重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化獲得的，即瀑布的重力勢(shì)能與瀑布的水量、落差有關(guān)。讓學(xué)生自己類(lèi)比得出：電勢(shì)能與電荷量和電勢(shì)差有關(guān)：ε=qu

介紹彈簧振子的振動(dòng)時(shí)，振子向平衡位置方向運(yùn)動(dòng)為變加速運(yùn)動(dòng)，學(xué)生不能理解加速度減小而物體速度增加這一現(xiàn)象，可用人的身高增長(zhǎng)作類(lèi)比：人從出生到成人，其身高逐漸增高。當(dāng)人的年齡接近成人階段，其身高增長(zhǎng)速度將逐漸減慢，但人的身高卻仍在繼續(xù)增高，只是增高變緩了，而并非人越長(zhǎng)越短。當(dāng)身高停止增長(zhǎng)，人的身高達(dá)到了他一生中的最大身高。學(xué)生從這一簡(jiǎn)單的類(lèi)比中高很易理解：加速度在減小，只意味著速度的增量在逐漸的減少，但物體的速度值卻在增加，為變加速運(yùn)動(dòng)。

三、相關(guān)學(xué)科知識(shí)與物理知識(shí)的類(lèi)比

自然科學(xué)分科龐雜，物理只是眾多學(xué)科之一，可以用其它學(xué)科的一些學(xué)生已學(xué)過(guò)的知識(shí)進(jìn)行類(lèi)比，幫助他們理解一些物理現(xiàn)象和物理過(guò)程。

如講解飽和汽，學(xué)生往往認(rèn)為達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，液體不再蒸發(fā)。這可與生物學(xué)中“根對(duì)水的吸收”類(lèi)比：當(dāng)根細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞液的濃度與土壤溶液的濃度相等時(shí)，相同時(shí)間內(nèi)進(jìn)出細(xì)胞膜的水分子數(shù)相等，為一動(dòng)態(tài)平衡。學(xué)生可從類(lèi)比中得出結(jié)論：密閉在容器中的液體達(dá)到飽和汽狀態(tài)時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)液體蒸發(fā)產(chǎn)生的汽分子數(shù)和回到液體內(nèi)的汽分子數(shù)相等，也是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡。故宏觀上液體分子總數(shù)不再減少，汽分子數(shù)不再增加。

四、類(lèi)比實(shí)物模型

把物理知識(shí)與實(shí)物模型相類(lèi)比，把抽象事物賦予間接的直觀形象，把研究對(duì)象具體化，可使學(xué)生抓住知識(shí)的本質(zhì)特征，對(duì)知識(shí)有更全面、更深刻的理解和把握。如在學(xué)習(xí)“電磁感應(yīng)現(xiàn)象”時(shí)，由于學(xué)生的空間想象能力不強(qiáng)，對(duì)導(dǎo)體是否做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)感到難以判斷，教學(xué)中把磁感線(xiàn)與一根根拉緊的棉線(xiàn)相類(lèi)比，導(dǎo)體類(lèi)比于一把刀，導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)就相當(dāng)于刀子在棉線(xiàn)中運(yùn)動(dòng)，只要刀子的運(yùn)動(dòng)中能切斷棉線(xiàn)，導(dǎo)體就在做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，這樣學(xué)生就容易理解和掌握了。再如把分子間作用力與距離的關(guān)系與彈簧分子模型類(lèi)比；影響電阻大小的因素長(zhǎng)度、橫截面積和與人走路的道路長(zhǎng)、寬、路面結(jié)構(gòu)材料類(lèi)比；把氣體、液體、固體分子結(jié)構(gòu)和體積、形狀與學(xué)生放學(xué)、課間、上課的三種形態(tài)相類(lèi)比等；這樣用具體的、有形的、學(xué)生熟知的事物和模型來(lái)類(lèi)比說(shuō)明哪些抽象、無(wú)形的、陌生的事物，通過(guò)借助于比較熟悉的事物特征，去理解和掌握另一個(gè)有相似性的對(duì)象某一特征，為學(xué)生知識(shí)建構(gòu)提供支持條件和認(rèn)知工具與策略，使學(xué)生學(xué)得輕松愉快、理解更深刻，利于學(xué)生逐步形成自己的思維模式，增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)物理的意識(shí)和能力。

五、類(lèi)比法在新概念教學(xué)中的應(yīng)用

在物理中有許多概念是用比值定義法來(lái)定義。但學(xué)生由于受數(shù)學(xué)思維定勢(shì)影響往往對(duì)這種定義法理解不透徹，如在電場(chǎng)強(qiáng)度教學(xué)時(shí)許多學(xué)生從公式E=F/q得出E∝F﹑E∝1/q的錯(cuò)誤結(jié)論。此時(shí)可以用學(xué)生已熟知的密度概念來(lái)類(lèi)比。兩者的共同特征是：屬性由本身決定。密度=m/v，體積相同的兩種物質(zhì)，質(zhì)量大的密度大，用單位體積的質(zhì)量來(lái)表示物質(zhì)的這種性質(zhì)，但密度由物質(zhì)本身決定，與質(zhì)量和體積無(wú)關(guān)。同樣，對(duì)于電場(chǎng)中的兩點(diǎn)，如果同樣的點(diǎn)電荷在某點(diǎn)受力大，就說(shuō)明這點(diǎn)的電場(chǎng)越強(qiáng)。我們用單位電荷量的電荷受到的電場(chǎng)力，即電場(chǎng)力與電荷量的比值表示電場(chǎng)的這種性質(zhì)，E=F/q但與F和q無(wú)關(guān)，由電場(chǎng)本身決定。

類(lèi)比法還有發(fā)現(xiàn)功能，可使知識(shí)條理化，能分清概念和規(guī)律之間的相似和差異，從而發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題，發(fā)展新知識(shí)。法拉第就是通過(guò)了解奧斯特發(fā)現(xiàn)電流能產(chǎn)生磁場(chǎng)、磁鐵能磁化鐵性物質(zhì)、電和能使導(dǎo)體感應(yīng)電流，進(jìn)行逆向思維、類(lèi)比推理和探索研究，發(fā)現(xiàn)了電感應(yīng)現(xiàn)象。在物理教學(xué)中運(yùn)用類(lèi)比法，既增強(qiáng)了知識(shí)間的橫向聯(lián)系，又激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)好物理的信心，調(diào)動(dòng)了學(xué)生主動(dòng)探求新知的積極性，同時(shí)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生理解能力、思維能力和創(chuàng)新意識(shí)大有裨益。