高中物理教學(xué)中類比法的應(yīng)用

蘇方錘

摘要：高中物理教學(xué)是自然類的基礎(chǔ)學(xué)科，其中蘊(yùn)含了豐富的科學(xué)方法，其目標(biāo)也不僅僅是教授給學(xué)生單一的物理知識，而是需要將更多地將科學(xué)分析的方法和思維邏輯教授給學(xué)生，為學(xué)生今后的學(xué)習(xí)生活架構(gòu)科學(xué)思維體系，而這也是當(dāng)下教學(xué)設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)，也是科學(xué)方法教學(xué)的難點(diǎn)。本文就當(dāng)下高中物理教學(xué)中的類比法應(yīng)用狀況進(jìn)行了一定的分析，希望可以借此引導(dǎo)學(xué)生走出思維的困境，以增加高校學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，更深入認(rèn)識科學(xué)和物理。

關(guān)鍵詞：物理；教學(xué)模式；類比法

類比法是指對兩個或兩種的對象進(jìn)行比較和研究，將這兩者的共性和特性進(jìn)行列舉和分析，再通過對數(shù)據(jù)的總結(jié)和整理之后得出其中的某個或是某類對象理論和規(guī)律，并以此推斷另一個或另一類的對象。然后，以此對它們之間的相通性和相似性進(jìn)行推動研究的邏輯推理和研究方法。其實(shí)很多人都知道“知識遷移”是現(xiàn)代教育心理學(xué)的一個重要理論，其通過對所學(xué)習(xí)的知識和方法對未來的知識進(jìn)行影響和產(chǎn)生作用。當(dāng)然，這類影響和作用自然具有兩面性，當(dāng)其發(fā)揮積極作用時稱之為正遷移，而起發(fā)揮消極作用則稱之為負(fù)遷移。在高中物理教學(xué)過程中，這類相似性和共性往往會發(fā)生在不同的范圍，例如其運(yùn)算公式的相似性、實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ途哂邢嗨菩?、常?shù)的值近似等。因此，這類知識也常常運(yùn)用類比法和遷移的理論進(jìn)行學(xué)習(xí)，通過已知的系統(tǒng)將物理規(guī)律尋找未知系統(tǒng)的物理規(guī)律，促進(jìn)知識的正遷移效果，盡量減少負(fù)遷移效果，對教學(xué)產(chǎn)生事半功倍的效果。

一、類比法在物理教學(xué)中的作用

高中物理已經(jīng)開始涉及到物理理論體系中比較基礎(chǔ)和抽象的知識了，學(xué)生在進(jìn)行理解的過程中往往會比較困難，然而通過類比法的使用，可以讓學(xué)生更加便于了解，教學(xué)的效果也得到了強(qiáng)化。例如電場、磁場的概念學(xué)習(xí)中，可以將香水置于講臺之上，讓學(xué)生通過對位置和香味的對比進(jìn)行總結(jié)，在得到結(jié)論之后將香味強(qiáng)弱和電場強(qiáng)化進(jìn)行類比，這是物理教學(xué)中的概念類比法。其次，還有將類比法應(yīng)用到物理規(guī)律的教學(xué)中。由于在規(guī)律上的相似性，往往可以通過對已學(xué)知識的類比加深對于新知識的認(rèn)識程度。由于物體和粒子所受到的力具有相似的受力方向，所以平拋運(yùn)動在運(yùn)動規(guī)律上和帶電粒子垂直進(jìn)入到電場之中時，具有相似的運(yùn)行軌跡。同樣的，衛(wèi)星圍繞地球做公轉(zhuǎn)運(yùn)動時，運(yùn)動狀況也可以和電子在原子核所進(jìn)行公轉(zhuǎn)運(yùn)動進(jìn)行類比。這些規(guī)律都是比較容易發(fā)掘的，但又取決于學(xué)生的思維能力。因此，教學(xué)中應(yīng)當(dāng)鼓勵學(xué)生進(jìn)行思考和類比，幫助其在今后的學(xué)習(xí)中可以事半功倍。還有一種，就是兩者之間所產(chǎn)生的物理現(xiàn)象具有一定的相似。

二、類比法教學(xué)的具體應(yīng)用

1、對稱類比法教學(xué)，結(jié)合邏輯關(guān)系，推理答案。所謂的對稱類比，是指根據(jù)兩個（或兩類）對象之間在屬性上存在對稱關(guān)系，可以以此進(jìn)行類比性的推理。就通常情況而言，物理知識往往都是分散的知識點(diǎn)，而教師則需要通過利用對稱類比讓學(xué)生將分散的知識和理論進(jìn)行邏輯性的總結(jié)和串聯(lián)，將有關(guān)聯(lián)的知識點(diǎn)聯(lián)系起來，最終形成科學(xué)的結(jié)論，能使得學(xué)生的學(xué)習(xí)視野變得更加開闊，理解和認(rèn)識效率更高。

高中物理的“超重與失重”理論是一個比較具有代表性的理論，尤其是在那個階段，學(xué)生以及擁有了相當(dāng)?shù)闹R和理論的認(rèn)識，雖然在學(xué)習(xí)中對超重和失重的實(shí)際含義和規(guī)律還有一定的疑惑，教師則可以利用類比法為學(xué)生加強(qiáng)理解和認(rèn)識。首先，教師需要準(zhǔn)備12個體重器，按照每組至少三人的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分組，讓每組當(dāng)中的各個學(xué)生都參與到該理論的體驗(yàn)當(dāng)中。其中需要一個學(xué)生站在體重器進(jìn)行“蹲下”和“站起”的運(yùn)動，一個學(xué)生需要對體重器上的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，另一個學(xué)生進(jìn)行數(shù)據(jù)的整理，在經(jīng)過十輪的“蹲下”和“站起”運(yùn)動之后，三人之間彼此輪換。盡可能多地進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集，然后對其中“蹲下”和“站起”進(jìn)行分別的分析。在完成實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)收集和體驗(yàn)之后，組織學(xué)生進(jìn)行小組的探討和分析。不難發(fā)現(xiàn)，其中的規(guī)律，因?yàn)閿?shù)據(jù)的顯示非常明顯，“當(dāng)人在下蹲的過程中，也就是從一開始的靜止站立到下蹲，其重心的移動速度從零轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€向下的移動速度，這說明重心的加速度方向是向下的，而這個加速度的產(chǎn)生需要進(jìn)一步的思考。深究之后，可以得出這是由于人在重力和支持力不對等的情況中，其重力向下，而支持力向上，當(dāng)加速度產(chǎn)生而且是向下的時候，說明支持力在這個階段是小于重力的，人在此時處于失重狀態(tài)。同樣，當(dāng)人從存在向下的速度到蹲至低點(diǎn)時，速度又變?yōu)榱恪＿@說明，該階段的速度加速度與速度方向相反，而且是向上的，這說明是支持力大于重力，這個過程人類處于超重的狀態(tài)。

2、運(yùn)用性質(zhì)類比法教學(xué)，運(yùn)用性質(zhì)關(guān)聯(lián)，提煉觀點(diǎn)。所謂的性質(zhì)類比法，表明這至少兩個知識點(diǎn)之間存在性質(zhì)和本質(zhì)上的相互關(guān)系，在經(jīng)過知識點(diǎn)之間的相互融合之后，最終通過類比推理得出新的原理和規(guī)律。就通常狀況而言，物理的教學(xué)和研究中存在不少利用性質(zhì)關(guān)聯(lián)和規(guī)律相近提煉觀點(diǎn)和原理的例子，尤其是在一些原理的推論、推斷之中的應(yīng)用更是比較廣泛。由此而言，類比是科學(xué)通向創(chuàng)新的橋梁，它作為一種科學(xué)的符合學(xué)生心理發(fā)展的教學(xué)方法，對于高中物理教學(xué)和復(fù)習(xí)課都有著積極的意義。教師作為課堂的引導(dǎo)者，更要注重對學(xué)生的知識儲備、心理狀態(tài)等方面進(jìn)行相應(yīng)的分析和整合，才能將類比法的應(yīng)用發(fā)揮出應(yīng)有的效果。

三、使用類比法時需要注意的問題

1、扎實(shí)的基礎(chǔ)知識是運(yùn)用類比法的前提。類比法是通過對多個相似模型的分析，將一個已知的模型進(jìn)行屬性的遷移，經(jīng)過復(fù)制和變動之后融入到另一未知模型中。若是學(xué)生沒有形成一個詳細(xì)的模型屬性了解，就沒有辦法進(jìn)行合適的聯(lián)想和類比。因此，在高中物理教學(xué)中要強(qiáng)化基礎(chǔ)教育，以及基本模型的建立。

2、糾正錯誤的類比，形成正確的認(rèn)識。類比法是對事物的規(guī)律進(jìn)行總結(jié)和歸納，而不是進(jìn)行嚴(yán)格邏輯推理的過程。因此，這要其在探究物理概念的過程中必須尋找合適的依據(jù)和基礎(chǔ)，然后應(yīng)用具有合理性的過程進(jìn)行類比法的使用。當(dāng)老師遇到學(xué)生的不恰當(dāng)類比時需要進(jìn)行合理的引導(dǎo)和糾正，避免學(xué)生形成錯誤的認(rèn)識，對今后的學(xué)習(xí)和生活造成影響。但同時又要注意語氣，防止學(xué)生因此而造成積極性的受挫。

四、結(jié)語

在物理教學(xué)中如果能夠正確運(yùn)用類比法和遷移理論，發(fā)現(xiàn)和探索知識點(diǎn)之間的相似性，從而利用已知系統(tǒng)的物理規(guī)律尋找未知系統(tǒng)的物理規(guī)律，對教學(xué)難點(diǎn)的突破和教學(xué)重點(diǎn)的突出，有非常重要的作用。能使一些不容易直接從理論上理解的問題變得簡單而直觀，定能在教學(xué)中產(chǎn)生事半功倍的效果。

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