基于相似性科學的高中物理教學研究

欒星

摘要：客觀世界的相似性普遍存在，而相似現(xiàn)象也常常會在人類的大腦中浮現(xiàn)。因此，人類常常無意識地根據(jù)相似規(guī)律去認識并改造客觀世界。而基于相似性科學的高中物理教學就是通過客觀存在的普遍相似性聯(lián)合教師、學生及資源要素，對高中物理教學所采取的相似教法與學法的總稱。其有助于學生同時發(fā)展相似元群與思維?；诖?，本文概述了相似性科學，并分析了新課改背景下高中物理教學嘗試新型教學方法的必要性和重要性，探討了相似性科學在高中物理教學中的應用原則及有效途徑。

關(guān)鍵詞：相似性科學;高中物理;教學

中圖分類號：G633.7? ?文獻標識碼：A? ?文章編號：1992-7711（2018）11-0076

相似理論為中國教育發(fā)展提供了系統(tǒng)化的科學理論基礎(chǔ)。而基于相似性科學的高中物理教學也是由客觀事物中的相似性原理形成的。在物理教學中，教師所采用的教學方法十分重要。而基于相似性科學的高中物理教學具有很多教法，教師應對其進行有效應用，以提高教學品質(zhì)和效率。

一、概述相似性科學

相關(guān)資料顯示，相似性科學的綜合性較強，主要總結(jié)自然、人類思維和社會之間的相似性。目前的相似性科學主要包括相似性的系統(tǒng)、原理、概念和方法等。而相似性科學自出現(xiàn)便廣泛運用在各種領(lǐng)域。而最典型的應用則是重型汽車企業(yè)的工作人員利用相似性科學來控制燃氣重卡傳動，并進行相似性分析及相似性度量，并建立相似性模型等。所以，通過相似性科學可以切實解決各種設計弊端，并制定最好的相似方案。

二、新課改背景下高中物理教學嘗試新型教學方法的必要性和重要性

1. 社會發(fā)展所需

一般意義上講，教育是用于培養(yǎng)人的活動。社會需要決定著教育所要培養(yǎng)的人才類型。當前，人類社會已經(jīng)步入空前的快速發(fā)展階段，教育相應地也必須進行重大變革。為了創(chuàng)新教育，必須革新傳統(tǒng)教學方式。新型教學模式將會更好地達到目前的教育目標。

2. 個人發(fā)展所需

隨著社會的快速進步，社會對人的要求也越來越高。目前，人們越來越迫切追求人格完善、個性發(fā)展和創(chuàng)造力等。而高中物理教學也必須不斷創(chuàng)新教學方法以滿足人類社會的發(fā)展需要。

3. 教育發(fā)展所需

在教育學及心理學的發(fā)展過程中，人類也通過探索性實踐及創(chuàng)造性思考，積累了很多新的教育經(jīng)驗，基于計算機的現(xiàn)代教學也在不斷進步。

4. 課程改革所需

高中物理課程的現(xiàn)代標準也體現(xiàn)了很多全新的教學理念，尤其是發(fā)展學生創(chuàng)造力及培養(yǎng)其創(chuàng)造性思維等，這些為學生的未來發(fā)展及應對以后社會的發(fā)展創(chuàng)造了基礎(chǔ)條件。創(chuàng)造力及創(chuàng)造性思維的研究顯示，相似性幾乎滲透到所有創(chuàng)造性過程中。

5. 物理教學發(fā)展所需

相關(guān)研究表明，相似性現(xiàn)象普遍存在于物理學科理論體系的整個發(fā)展過程中。而現(xiàn)代物理學顯示，宇宙的基本形式并不是對稱性，對稱破缺普遍存在，宇宙的基本存在形式應是相似性。

三、相似性科學在高中物理教學中的一些應用原則

下圖所示為基于相似性科學的高中物理教學原則結(jié)構(gòu)圖，而其具體原則可劃分為以下兩種。

1. 科學教育的原則

在進行高中物理教學的過程中，教師應堅持科學教育的原則傳授物理學的基礎(chǔ)理論知識，同時培養(yǎng)學生的實踐能力，使其可以科學地解決各種難題。在高中物理教學中運用相似性科學教學方法，必須統(tǒng)一教育性和科學性，實施科學教學。高中物理學具有極強的邏輯性及抽象性。所以，教學需要靈活運用相似性物理規(guī)律和現(xiàn)象，以便學生深入理解物理知識。同時，教師也必須嚴謹治學，愛崗敬業(yè)，為學生營造良好的學習氛圍。

2. 興趣激發(fā)的原則

在學生學習中，興趣非常關(guān)建。教師在進行高中物理教學時，必須同時發(fā)揮教學和學科魅力，激發(fā)學生的學習興趣。通過相似性科學教學方法有助于學生發(fā)現(xiàn)各種知識之間的相似性，提高學習興趣。在教師教學中，應合理選擇相似內(nèi)容，不可過偏或過難，應化抽象為具體，建立模型，使學生在學習時覺得較新穎，進而提高學生的學習動機。

四、相似性科學在高中物理教學中的一些應用途徑

1. 相似比較法

運用相似比較法是為了消除負遷移，而負遷移主要是指學生基于原有的相似元群，無法較好地消化理解新知識。在高中物理課堂上，運用相似比較法，能使學生在學習時發(fā)現(xiàn)事物之間的相似性，使學生能明確相似元群，并相似比較新舊知識，使學生正遷移物理知識。比如，在講解電磁感應電路時，教師可對比電路中的電動勢、電流及內(nèi)阻等，通過比較，使學生發(fā)現(xiàn)其共性，明確它們都與歐姆定律相符，與此同時，其本質(zhì)又不相同，即各自產(chǎn)生電流及電動勢的原理不一樣。這樣，就可引導學生合理運用相似性比較法，找出物質(zhì)之間的相似性以及本質(zhì)區(qū)別。

2. 計算機仿真法

目前，在高中物理課堂中，常用計算機仿真法，并且已經(jīng)獲得了較為理想的教學效果。這種教學方法是借助計算機技術(shù)來還原物理實驗過程，使學生切實體驗實驗過程，同時在實驗中，找出相似元群。比如，在講解“運動”這一課時中，教師為了讓學生更加直觀地體驗勻加速直線運動，通常會采用紙條打點實驗，但運用計算機仿真實驗，學生可以清楚地看到由計算機所擬合的曲線趨勢，幫助學生掌握勻加速直線運動的基礎(chǔ)理論知識，充分了解勻加速和加速運動的相似性和本質(zhì)區(qū)別。

3. 相似類推法

將相似類推法靈活運用在高中物理教學中，不僅可以幫助學生比較類推事物的相似性，而且通過相關(guān)概括還有助于學生進行“舉一反三”。比如，對于在高中物理教學中所傳授的公式或定理，若借助相似類推法來引導學生進行學習，可以產(chǎn)生十分顯著的教學效果。

4. 原型相似法

原型相似法的理論基礎(chǔ)是根據(jù)相似論中的相似基因、條件及環(huán)境結(jié)果，在高中生品德、智力及生理等均相似的基礎(chǔ)上，由教師創(chuàng)建一些相似條件及環(huán)境，充分運用物理教學中挖掘出的優(yōu)秀事例、情感、態(tài)度、人物、思想及價值觀，開展相似模仿教育，實現(xiàn)對學生價值觀、世界觀及人生觀的培養(yǎng)。在高中物理教學過程中，所建立的“原型”便是原型相似法的核心，引導學生進行相似模仿，并在長期積累的基礎(chǔ)上，幫助學生樹立正確的價值觀以及情感態(tài)度。與此同時，原型教學法的觀念是育人為本，在教學過程中高度重視教育，以在教育時推進教學的開展。

5. 相似教學法

相似教學法總合了以上各種教學方法，通過相似比較、計算機仿真、相似類推以及原型相似等方法來開展相似性教學。在高中物理教學中，通過運用相似性教學法，可以同時培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維和相似性思維。教師需要在高中物理教學過程中，傳授學生相似性學習方法，進而使學生在學習物理的過程中，通過相似注意、聚焦、激活和重整來學習相似的知識，并熟練掌握相似性學習的技巧。

總之，在進行高中物理教學的過程中，針對某些看似較為復雜的物理難題，可以借助基于相似性科學的物理教學方法，如相似比較法、計算機仿真法、相似類推法及原型相似法等相似教學法，從多方位、多角度找出相似點，并靈活運用已掌握的物理定理建立物理模型，以便快速、正確地將其解決?；谙嗨菩钥茖W的高中物理教學有利于正向遷移物理知識，進而加快教育的發(fā)展步伐。

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（作者單位：上海市復旦中學 200050）