類比法的概念及其在中學(xué)物理教學(xué)中的意義

張秀芬

摘 要：類比法是一種重要的科學(xué)研究方法。通過在中學(xué)物理教學(xué)實(shí)踐中應(yīng)用類比法，對同一領(lǐng)域的物理問題和不同領(lǐng)域物理問題的物理過程、數(shù)學(xué)形式、情景圖像的類比分析研究，找出有關(guān)物理事物之間的共性；用已知的物理規(guī)律去對照、描述未知的物理規(guī)律，使物理規(guī)律簡潔明了，易于學(xué)生掌握。與此同時，在進(jìn)行類比教學(xué)的過程中，通過具體事例，不但要使學(xué)生學(xué)會應(yīng)用類比法來分析問題、解決問題，而且要使其科學(xué)創(chuàng)新思維能力得到一定的培養(yǎng)和提高。

關(guān)鍵詞：物理教學(xué)；類比法；意義

類比法在物理學(xué)的發(fā)展和研究過程中有著不可替代的作用。同樣，類比法在中學(xué)物理教學(xué)中也具有其獨(dú)特的作用和意義。它不僅有利于克服教學(xué)活動中的難點(diǎn)問題，也有利于舊知識向新知識的遷移，更重要、更有意義的是，通過這種教學(xué)活動，還有利于培養(yǎng)和提高學(xué)生的創(chuàng)新思維能力及其開拓精神。

一、類比法的概念

所謂類比法，實(shí)際上是一種從特殊到特殊或從一般到一般的推理，即它是根據(jù)兩個（或兩類）對象或事物在某些屬性上的相同或相似而推出它們在另一些屬性上也可能相同或相似的一種推理方法。關(guān)于類比法的研究和應(yīng)用，國內(nèi)外不少文獻(xiàn)都有論述。歸納起來，類比法的具體過程是：通過兩個不同的對象進(jìn)行比較，找出它們的相同點(diǎn)或相似點(diǎn)，然后以找出的兩對象間的相同點(diǎn)或相似點(diǎn)為依據(jù)和前提，把其中某一對象已知的屬性推移到另一對象中去，從而獲得對另一對象原來未知屬性的認(rèn)識。由此得出類比法的基本模式為：

已知A對象具有a、b、c、d屬性，B對象具有a′、b′、c′屬性，其中a′、b′、c′分別與a、b、c相同或相似，則由類比法，B對象可能具有與d屬性相同或相似的屬性d′.

例如，在二十世紀(jì)初近代物理學(xué)發(fā)展史上，英國著名物理學(xué)家盧瑟福與其助手蓋革和馬斯頓為了探索原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的奧秘，設(shè)計(jì)并進(jìn)行了著名的α粒子散射實(shí)驗(yàn)。結(jié)果他們發(fā)現(xiàn)，原子并不像湯姆遜所提出的是具有10-10米那樣半徑的實(shí)心球體，而是與太陽系的情況十分相似：太陽作為太陽系的核心，具有太陽系總質(zhì)量的99.87%，而太陽所占太陽系的體積甚??；原子則是由一個原子核和核外的電子所組成，原子核所占體積甚小但其質(zhì)量約占原子總質(zhì)量的99.97%；并且還了解到，原子核與電子之間的作用力（遵從庫侖定律F=kq1q2/r2）和太陽與行星之間的作用力（遵從萬有引力定律F=Gm1m2/r2）的數(shù)學(xué)形式也很相似，都是作用力與距離平方成反比的關(guān)系。于是，盧瑟福經(jīng)過類比推理，于1911年正式提出了原子結(jié)構(gòu)的“行星模型”或“核式模型”。這一模型為后來的眾多實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。盧瑟福的類比推理過程可歸納為：

由此推出結(jié)論：原子可能是由電子環(huán)繞原子構(gòu)成。

在物理學(xué)中還有許多重要理論的建立和重大的發(fā)現(xiàn)，最初就是通過類比推理而得出的。因此，教師要充分挖掘這方面的歷史素材，并將其滲透到教學(xué)中去，通過類比不但能有效地揭示自然現(xiàn)象，掌握物理規(guī)律，并且要不斷創(chuàng)新，以促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)造性思維的發(fā)展。

二、類比法在中學(xué)物理教學(xué)中的作用和意義

運(yùn)用類比法可以高效地認(rèn)識物理世界，類比法不僅運(yùn)用于物理研究中，在中學(xué)物理教學(xué)中也具有獨(dú)特的作用和意義。

1.培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維和邏輯思維能力。在科學(xué)探索的過程中，類比法的價值為世界上許多科學(xué)家所稱道。開普勒曾說過：“我重視類比勝于任何別的東西，它是我最可信賴的老師，它能揭示自然界的秘密?！笨档乱苍f過：“每當(dāng)理智缺乏可靠論證的思路時，類比這個方法往往能指引我們前進(jìn)?！边\(yùn)用物理類比法可以把陌生的對象和熟悉的對象進(jìn)行對比，把未知的東西和已知東西相對比，這樣可使學(xué)生能動地認(rèn)識客觀事物，通過分析、推理獲取并掌握知識。在這一過程中，他們必然要產(chǎn)生聯(lián)想，反復(fù)思考，從不同的角度觀察事物，進(jìn)行一定的邏輯推理以獲得相應(yīng)的結(jié)論。顯然，在此過程中，學(xué)生不僅習(xí)得了必要的專業(yè)知識、提高了獲取知識的能力，同時還能使自己的思維方法得到培養(yǎng)，尤其是發(fā)散思維與邏輯思維能力得到很好的培養(yǎng)。在這樣的學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生不是接受現(xiàn)成的知識，而是經(jīng)過自己的主動探索而獲得知識，這樣得到的知識會更有效、記憶更加牢固、理解的也會更透徹。

2.使抽象的物理概念和規(guī)律更加具體化。中學(xué)生以形象思維為主，抽象思維相對較差。雖然物理學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，給人的感覺好像是比較實(shí)在，但是，物理學(xué)的理論（概念、規(guī)律、定義、定律等）是對實(shí)驗(yàn)、事物實(shí)體等經(jīng)過抽象化后而形成的。所以，有些理論對中學(xué)生來說還是頗為費(fèi)解的，學(xué)生對它們?nèi)狈Ω行哉J(rèn)識的基礎(chǔ)，掌握起來有一定的難度。如果運(yùn)用類比法教學(xué)，就能夠給這些抽象的事物賦予一定的、間接的直觀形象，從而可把研究對象具體化，幫助學(xué)生有效地把握這些形象，從中獲取物理知識，發(fā)展智力，培養(yǎng)自身的能力。

總之，物理教學(xué)過程中的方法多種多樣，而被譽(yù)為科學(xué)家活動中的“偉大的引路人”的類比法在中學(xué)物理中有著廣泛的應(yīng)用。類比法可激發(fā)學(xué)生探索的意向并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)地探索，使他們成為學(xué)習(xí)的真正主體，變被動學(xué)習(xí)為主動、自覺、積極的學(xué)習(xí)。類比法是培養(yǎng)、提高學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力的重要途徑之一。

經(jīng)過以上探討，我們了解到類比法是人們認(rèn)識客觀世界的重要科學(xué)思維方法之一。在中學(xué)物理教學(xué)中，廣泛而恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用這種科學(xué)思維方法，可以提高物理教學(xué)水平。

編輯 武慧慧