相似性思維在高中物理教學中的應用探究

潘琦

摘要：高中物理教學內(nèi)容中存在著大量相似性內(nèi)容，教學中，教師應該緊緊抓住這些相似性內(nèi)容，啟發(fā)學生的相似性思維。本文在分析相似性思維概念的基礎上，分析了相似性思維在高中物理概念建構(gòu)、過程分析、規(guī)律理解、問題解決等方面的應用。

關(guān)鍵詞：高中物理 應用探究 相似性思維 教學探究

高中物理教學不只是傳遞知識，更為重要的是訓練思維。許多學生的基礎知識掌握得很好，但是無法順利解決較為復雜的問題，根本原因在于思維能力沒有得到提升。相似性思維是高中物理教學中的一種重要思維能力，對學生無論理解物理知識，還是解決實際問題，都有一定的作用，需要積極培養(yǎng)。

一、相似性思維的概念

相似性思維是指形式、流程基本一致的思維。人們在解決問題時，總是借助于已有的經(jīng)驗。思維形式本身也是一種人生經(jīng)驗，可以借助于其來解決新遇到的問題。在高中物理學習中，如果教師能夠注重培養(yǎng)學生的相似性思維，這不僅僅可以讓學生更好地理解物理知識體系，而且還可以讓學生較為深入地掌握物理的思想方法?？梢姡嗨菩运季S對學生學習物理有極其重要的作用，理應得到重視。

二、高中物理教學中相似性思維的應用

相似性思維可以應用于高中物理教學的各個環(huán)節(jié)。下面從概念建構(gòu)、過程分析、規(guī)律理解和問題解決四個方面來探討相似性思維的教學應用。

（一）相似性思維在概念建構(gòu)中的應用

概念來源于具有相同特征事物的抽象。對于物理教學而言，教師的首要任務是幫助學生建立概念、辨析概念，打下物理學習的基礎。高中物理中的概念較多，有些概念的外延較多，學生很難全面把握。教學中，教師會碰到許多具有相同特征的概念，完全可以通過類比的方式來調(diào)動學生的相似性思維，從而破除學生對新概念理解的壁壘。

比如，進行“磁感應強度”這一概念教學時，教師可以將其和電場強度進行類比，通過激發(fā)學生的相似性思維來使學生理解電磁感應強度這個概念。教師將磁場和電場放在一起對比，學生發(fā)現(xiàn)這兩種場具有一定的相似性，學生自然想到需要定義一個物理量來描述磁場，因此提出了“磁場強度”這個概念。教師進行引導：“在歷史上，‘磁場強度已經(jīng)被另外一個物理量占用，我就不能再用這個名詞了。我們就叫它為‘磁感應強度吧?！苯處焼枌W生：“在定義電場強度這一概念的時候，你是從哪兩個方面入手考慮的？”學生對比電場強度這個概念，認為作為矢量必須從大小和方向兩個角度定義。教師讓學生通過討論來完成定義。學生根據(jù)生活經(jīng)驗，認為：小磁針在磁場中受力，可以用一個極受力來定義該量的大小和方向。學生的想法存在一些問題，對此，教師指出：“小磁針有兩個磁極，兩個磁極的受力大小總是相反的。采用這種方法定義磁感應強度的大小時，無法排除掉S磁極受力的影響?！睂W生感到困惑，教師及時提示：“通電導線如果放在磁場中會受到力的作用，我們能不能從這個角度來定義磁感應強度的大小呢？”教師帶領學生做通電導線在磁場中的受力實驗，從而完成磁感應強度大小的定義。在本次概念教學中，教師將兩種相似性極高的物理量對比起來，啟發(fā)學生的相似性思維，通過類比來解決大小和方向的定義問題。由于借助了相似性思維，學生會深刻理解磁感應強度。在后續(xù)相關(guān)問題的解決中，學生可以清晰地辨析出磁感應強度的內(nèi)涵和外延，從而準確地解決出問題。

（二）相似性思維在過程分析中的應用

在高中物理中經(jīng)常出現(xiàn)一些綜合性比較高的問題，這些問題中物體的運動過程比較復雜，學生在分析運動過程時常常會出現(xiàn)困難。在高中物理中所出現(xiàn)的復雜運動過程并不是獨立的，一般能夠找到基本類似的運動過程。針對這個狀況，教師可以通過運動過程的對比分析，借助于學生的相似性思維來分析新接觸到的運動過程，從而順利解決問題。在教學中，教師首先要提示前面碰到過的類似運動過程，再將新舊運動過程對照起來，尋找分析方法。

比如，在分析“小球落到油中”這個運動過程時，教師可以將其和“雨滴在空氣中運動”這個運動過程比較。這兩個運動過程極其相似。雨滴受空氣的阻力大小和速度大小成正相關(guān)。根據(jù)對受力的分析，顯然可以得知雨滴在空氣中做加速度減小的加速運動。如果加速度變成0，則雨滴做勻速直線運動。小球在油中的運動和其基本相似。在分析“小球在油中下落”這個運動過程前，教師可以先和學生一起復習“雨滴在空氣中下落”這個運動過程，再讓學生自主分析。由于復習調(diào)動了學生的相似性思維，他們非常輕松地解決了“小球落到油中”這個問題。在本次教學過程中，學生需要分析一個相對比較復雜的運動過程。教師根據(jù)學生已經(jīng)具有的分析經(jīng)驗，帶領學生一起復習以前學習過的類似問題。教師調(diào)動學生的相似性思維，輕松地讓學生解決了這個問題。學生在解決這個問題的時候，不僅僅掌握了這一個問題的解決方法，而且對這一類問題的解決方法都有了一定的把握。可以預見，學生在以后的學習中遇到此類問題時可以借助于相似性思維來解決。高中物理中存在著許多非常相似的過程，如果教師能夠經(jīng)常借助于學生的相似性思維進行分析，那必然會讓學生形成基本的物理思想方法，這對學生的物理學習非常有幫助。

（三）相似性思維在規(guī)律理解中的應用

物理規(guī)律是建立在物理概念基礎上的各種物理量之間的聯(lián)系，這種聯(lián)系具有普適性。學習物理規(guī)律時，可以將各種現(xiàn)象和概念聯(lián)系起來，構(gòu)建為一個整體。在高中物理中，存在著許多規(guī)律，這些規(guī)律有不少存在聯(lián)系。教師幫助學生抓住這些聯(lián)系，可以使他們更為深刻地理解規(guī)律，從而學好物理。

比如，進行“帶電粒子在電場中運動”教學時，要分析帶電粒子垂直進入電場的問題。帶電粒子垂直進入電場后做類平拋運動，類平拋運動和平拋運動極其相似，因此可以采用與平拋運動相同的分析方法。在教學中，教師提出問題：“我們是怎么分析平拋運動的？”學生回答：“采用分解的方法。”教師引導：“帶電粒子垂直進入電場，所做的運動和平拋運動有什么聯(lián)系？你們能不能采用分解的方法來分析呢？”教師的提示讓學生將這兩種運動對比起來。不一會兒，學生就將類平拋運動的規(guī)律寫了出來。在本次教學中，教師針對學生難以理解的規(guī)律，采用相似性思維，幫助學生獲得對規(guī)律的理解。物理中有相當多的規(guī)律具有一定相似性，教師要積極地帶領學生分析，幫助學生將這些規(guī)律聯(lián)系起來，從而發(fā)展學生的相似性思維。

（四）相似性思維在問題解決中的應用

高中物理中的問題數(shù)量較多，變化多端。但是，相當多的問題具有一定的聯(lián)系，教師可以通過這些聯(lián)系，幫助學生解決問題。在面對一個問題時，教師可以先提示學生這個問題我們在前面是否接觸過，如果接觸過，在前面相似的問題中采用了怎樣的分析方法，能不能將這種分析方法應用到這里等。通過一系列問題引導，可以幫助學生順利解決問題。

比如，在解決較為復雜的動能定理應用問題時，教師可以先讓學生說一說應用動能定理的基本方法。學生會從受力分析、確定研究對象、求各力所做功、分析初末狀態(tài)等方面來說明。教師引導學生按照他們的說法一步一步地來解決這個問題。由于學生采用了固定的解題方法，因此他們的相似性思維得以發(fā)揮，遷移以前解決問題所用的方法，來解決新問題。在本次教學中，教師通過復習解決問題的基本方法來激發(fā)學生的相似性思維，從而幫助學生順利解決問題。

結(jié)束語

綜上所述，相似性思維在高中物理學習中有著極其重要的應用，教師要關(guān)注物理教學內(nèi)容中的相似點。相似性思維的長期應用可以讓學生在物理學習中建立起普遍聯(lián)系，從而形成有效的知識體系和思維方式。

參考文獻：

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