論高中物理教學(xué)中學(xué)生類比思維能力的培養(yǎng)

曹軍

[摘要]高中物理教學(xué)中，教師引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)并運(yùn)用形式類比、模型類比、過程類比以及物理學(xué)史中的類比等方法，培養(yǎng)學(xué)生的類比思維能力，提升學(xué)生的物理學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)效率。

[關(guān)鍵詞]高中物理;類比思維;學(xué)習(xí)效率

[中圖分類號(hào)]G633.7[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1674-6058（2020）08-0044-02

類比思維是通過對(duì)兩個(gè)具有相同或相似特征的事物進(jìn)行對(duì)比，從某一事物的某些已知特征去推測(cè)另一事物的相應(yīng)特征的思維活動(dòng)。類比思維是在兩個(gè)特殊事物之間的分析比較，通過與已知事物對(duì)比，同中求異，異中求同，最后達(dá)到較快較好地認(rèn)識(shí)事物本質(zhì)的目的。蘇聯(lián)學(xué)者瓦赫羅夫曾說過：“類比像閃電一樣，可以照亮學(xué)生所學(xué)學(xué)科的黑暗角落?！痹诟咧形锢斫虒W(xué)中，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，通過公式形式類比、物理模型類比、物理過程類比、物理學(xué)史類比，教會(huì)學(xué)生類比推理，培養(yǎng)學(xué)生的類比思維，提升學(xué)生的物理學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)效率。

一、公式形式類比

二、物理模型類比

物理模型是人們通過科學(xué)思維對(duì)物理世界中原物的抽象描述，是按照物理科學(xué)研究的特定目的，用物質(zhì)形式或思維形式對(duì)原型客體本質(zhì)關(guān)系的再現(xiàn)。物理模型在高中物理學(xué)習(xí)中具有十分重要的作用，物理模型類比是培養(yǎng)類比思維的有效手段。

例如，在學(xué)習(xí)氫原子模型時(shí)，可與天體運(yùn)動(dòng)模型相類比。電子繞原子核運(yùn)動(dòng)與行星繞太陽運(yùn)動(dòng)都是圓周運(yùn)動(dòng)模型，而且在其他方面也存在類似之處，列表如下。

建模是研究物理學(xué)問題時(shí)常采用的一種方法，一般是根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)論，分析得出相應(yīng)的規(guī)律，利用已有的模型來類比，從而建立起新的模型，促成新的發(fā)現(xiàn)。因此，通過模型類比訓(xùn)練不但可以提升學(xué)生的類比思維能力，更能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

三、物理過程類比

很多不同的物理過程之間存在相同或相近的特征，因此在對(duì)應(yīng)的物理規(guī)律上也存在類比的可行性。借助類比法將復(fù)雜的物理過程與熟悉的物理過程進(jìn)行對(duì)比，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)物理過程的準(zhǔn)確把握和規(guī)律內(nèi)涵的正確認(rèn)識(shí)。

例如，在學(xué)習(xí)“LC回路”時(shí)，可與單擺擺動(dòng)過程進(jìn)行類比。將LC回路在振蕩過程中的電能和磁場(chǎng)能的轉(zhuǎn)化與單擺擺動(dòng)過程中的重力勢(shì)能與動(dòng)能的轉(zhuǎn)化類比，列表如下。

從上面類比分析可看出，LC回路中的電場(chǎng)能與磁場(chǎng)能的轉(zhuǎn)化和單擺擺動(dòng)中的重力勢(shì)能與動(dòng)能的轉(zhuǎn)化有類似的規(guī)律，采用類比的方法可使較抽象、復(fù)雜的電場(chǎng)能與磁場(chǎng)能的轉(zhuǎn)化過程更加清晰、更加易于理解。

四、物理學(xué)史中的類比

可以說物理學(xué)的發(fā)展離不開類比思維，通過類比創(chuàng)造出來的概念，往往會(huì)成為物理領(lǐng)域的新發(fā)展，它使人們擺脫思想的束縛，成就物理學(xué)史上的輝煌。在物理學(xué)發(fā)展史上類比電場(chǎng)線與磁感線、原子結(jié)構(gòu)模型與行星模型、萬有引力與靜電力等，都是根據(jù)類比而得出的科研成果，是人類物理學(xué)發(fā)展史上的大事件，所以類比思維對(duì)學(xué)習(xí)物理是十分重要的。在物理教學(xué)中，教師可以利用物理學(xué)史上的經(jīng)典故事，讓學(xué)生體會(huì)到前人是如何利用類比思維解決物理問題的，加深學(xué)生對(duì)類比思維的認(rèn)識(shí)度，鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用類比思維探討物理知識(shí)。利用物理學(xué)史的價(jià)值，可有效培養(yǎng)學(xué)生的類比思維，建立學(xué)生對(duì)物理學(xué)的情感。

總之，教師在教學(xué)中必須重視對(duì)教材內(nèi)容的挖掘，收集類似知識(shí)點(diǎn)或看似不相關(guān)但能夠在某些方面具有可比性的知識(shí)點(diǎn)，靈活運(yùn)用類比方法激發(fā)學(xué)生的探究意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的類比思維能力，并引導(dǎo)學(xué)生將其內(nèi)化為物理學(xué)習(xí)的能力，提高物理學(xué)習(xí)效率。