應(yīng)用類比法 培養(yǎng)物理創(chuàng)造性思維

劉 鑫

(江蘇省揚(yáng)州大學(xué)附屬中學(xué)東部分校 225000)

創(chuàng)造性思維在學(xué)生的學(xué)習(xí)過程中是至關(guān)重要的，它不僅可以促進(jìn)學(xué)生對概念的理解，更能夠讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)解題思路的創(chuàng)新.而類比法教學(xué)可以有效培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，因此，教師要加強(qiáng)類比法在物理教學(xué)中的應(yīng)用，通過因果類比、推理類比、綜合類比、模型類比以及對稱類比這五個方面，不斷引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行概念、知識、推理等內(nèi)容的探索與歸納，有效促進(jìn)學(xué)生類比能力的提高，培養(yǎng)學(xué)生的物理創(chuàng)新思維，突出物理課堂的教學(xué)的層次感和探究性.

1 因果類比，探索相似現(xiàn)象

應(yīng)用類比法首先可以通過因果類比進(jìn)行教學(xué)，因果類比就是將數(shù)學(xué)知識之間的因果關(guān)系進(jìn)行類比，指導(dǎo)學(xué)生首先梳理其中一種數(shù)學(xué)知識的因果關(guān)系，再由教師通過類比方法讓學(xué)生習(xí)得相似因果關(guān)系的數(shù)學(xué)知識，從而實(shí)現(xiàn)相似數(shù)學(xué)現(xiàn)象的探索.這樣的教學(xué)方法能夠有效促進(jìn)學(xué)生對知識間因果關(guān)系的掌握，有助于進(jìn)一步提升學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力.

如在“光現(xiàn)象”這一節(jié)課中，聲波和光波都是傳遞于自然界的一種現(xiàn)象，它們都是通過反射的方式進(jìn)入人的聽覺、視覺奇觀，因此教師就可以通過這樣的因果關(guān)系類比進(jìn)行光反射現(xiàn)象的教學(xué).教師首先詢問學(xué)生：“我們的聲音在世界中是如何傳播的？”學(xué)生此時就會針對這一問題進(jìn)行思考，想到之前學(xué)過聲音是一種波，它是通過振動在空氣這種介質(zhì)傳播，教師繼續(xù)詢問學(xué)生：“我們自己說話是由我們的口中傳遞出聲波，那么我們是如何聽到自己的聲音的？”學(xué)生此時就會想到，聲音觸碰到墻壁等物體之后會反射回來，這樣人耳就聽見了自己的聲音，教師此時類比這一關(guān)系進(jìn)行光的反射的講解：“我們這一節(jié)所學(xué)的光傳播也是通過這樣一種方式進(jìn)行，人眼如何看見物體，是因?yàn)楦鞣N物體反射了太陽光或者燈光，聲音是一種機(jī)械波，而光則是一種電磁波，它們都是通過反射的方式進(jìn)行傳播，這是他們傳播的其中一種重要方式，也是生活中最主要的一種方式.”這樣教師就讓學(xué)生通過聲波、光波傳遞方式這種因果關(guān)系的類比，實(shí)現(xiàn)了同類現(xiàn)象的探索.因果類比的學(xué)習(xí)不僅能夠讓學(xué)生快速掌握教材中的新知識點(diǎn)，積累豐富的基礎(chǔ)知識，還能夠提高學(xué)生推測物理現(xiàn)象的效率，使其具有透過表象探知相關(guān)物理量的本質(zhì)異同點(diǎn)的深層分析和探究能力，從根源上調(diào)動學(xué)生物理學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力以及對物理的熱愛.

進(jìn)行因果關(guān)系的類比是進(jìn)行類比教學(xué)的第一步，也是最常用的一種類比方式，通過因果關(guān)系的類比，學(xué)生能夠把握不同現(xiàn)象之間的邏輯關(guān)聯(lián)，從而能夠有效提升學(xué)生的創(chuàng)造性思維，促進(jìn)學(xué)生的物理概念深度學(xué)習(xí).選擇恰當(dāng)?shù)念惐确椒ㄊ沁M(jìn)行類比推理的必要條件，但是也要注意類比的或然性，其教學(xué)難度也要符合初中階段學(xué)生的認(rèn)知水平與思維特點(diǎn).

2 推理類比，發(fā)現(xiàn)知識規(guī)律

進(jìn)行類比教學(xué)，教師還應(yīng)當(dāng)根據(jù)知識的推理關(guān)系進(jìn)行類比，讓學(xué)生通過同樣一種推理方式發(fā)現(xiàn)不同知識的規(guī)律，實(shí)現(xiàn)物理學(xué)科的深度學(xué)習(xí).通過這種推理類比，學(xué)生也能夠鍛煉其自身的推理能力，培養(yǎng)自己的邏輯思維，從而形成學(xué)習(xí)物理知識的必備素養(yǎng)和基本條件.推理類比的培養(yǎng)促進(jìn)了學(xué)生創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)，能夠讓學(xué)生對相似知識點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)想，發(fā)掘其規(guī)律.

如在“汽化和液化”這一節(jié)課中，學(xué)生要學(xué)習(xí)到液體沸騰時存在沸點(diǎn)，溫度不變這樣的物理規(guī)律，因此教師此時就可以進(jìn)行同類型知識的推理類比，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)其中的物理規(guī)律.教師首先帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行物質(zhì)沸騰的實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)開始前讓學(xué)生進(jìn)行猜想：“我們在探究物質(zhì)的熔化過程時，也做過一個實(shí)驗(yàn)，當(dāng)時我們發(fā)現(xiàn)了什么樣的現(xiàn)象，產(chǎn)生了什么樣的物理結(jié)論？”學(xué)生此時就會開始回想當(dāng)時的實(shí)驗(yàn)過程，想到物質(zhì)在熔化時，溫度保持在熔點(diǎn)這一溫度上不變，教師此時再詢問學(xué)生：“通過物質(zhì)的熔化實(shí)驗(yàn)，我們可不可以用相同的思想來推理物質(zhì)的汽化實(shí)驗(yàn)，大家依照這一邏輯思路，可以推理出什么結(jié)論來?”這樣就讓學(xué)生開始了推理類比，學(xué)生會猜想如果物質(zhì)存在熔點(diǎn)，那么肯定也會在汽化時有一個溫度恒定不變的點(diǎn)，物質(zhì)達(dá)到了這一溫度則不再變化，直到物質(zhì)成為另一種形態(tài).教師此時看到學(xué)生已經(jīng)推理出了物質(zhì)的汽化規(guī)律，就可以讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證自己的猜想，從而進(jìn)一步引申出沸點(diǎn)這一概念，讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)對這一物理規(guī)律的深度學(xué)習(xí).教師在進(jìn)行類比教學(xué)時，要注意物理教學(xué)的邏輯嚴(yán)密性，重在讓學(xué)生體驗(yàn)邏輯推理的形式與過程，注重對學(xué)生思維創(chuàng)造的激發(fā)，避免將物理類比機(jī)械化，使類比應(yīng)用流于形式，無法突出其推理類比的價(jià)值與意義.

在物理學(xué)習(xí)中，通過教師的推理類比，學(xué)生能夠發(fā)現(xiàn)兩種同類型知識之間的推理邏輯相似之處，從而實(shí)現(xiàn)物理規(guī)律的習(xí)得.學(xué)生在習(xí)得這一物理規(guī)律后，會自然將兩種相類似的規(guī)律進(jìn)行聯(lián)系記憶，從而有效提升學(xué)生的知識學(xué)習(xí)深度，同時，進(jìn)行這樣的邏輯推理訓(xùn)練，學(xué)生也能夠有效實(shí)現(xiàn)邏輯思維能力的提升，培養(yǎng)自身的創(chuàng)造性思維.

3 綜合類比，推測事物屬性

類別法最具啟發(fā)性和創(chuàng)造性，能讓物理研究獨(dú)辟蹊徑.對于初中階段的學(xué)生來說，進(jìn)行綜合類比，就是要讓學(xué)生針對物理知識的各種屬性進(jìn)行與生活、與其他知識、與其它學(xué)科的多重性質(zhì)的類比關(guān)聯(lián)，從而能夠引導(dǎo)學(xué)生推測事物的屬性，有效促進(jìn)學(xué)生的物理概念深度學(xué)習(xí)，通過這樣的事物屬性推測，學(xué)生能夠從多個方面準(zhǔn)確把握物理概念，有效促進(jìn)學(xué)生的物理思維能力培養(yǎng).

如在“密度”這一節(jié)課中，學(xué)生要學(xué)習(xí)到與密度相關(guān)的物理知識，此時教師就可以針對這一部分讓學(xué)生進(jìn)行綜合類比，實(shí)現(xiàn)密度相關(guān)屬性的推測.密度這一物理概念由質(zhì)量和體積兩個相關(guān)的物理概念組合而成，因此教師可以從這兩個概念入手進(jìn)行綜合類比，讓學(xué)生準(zhǔn)確把握密度這一事物的屬性.教師首先詢問學(xué)生：“我們在之前學(xué)過速度的概念，速度是由哪兩個物理量構(gòu)成的？”學(xué)生此時就會想到速度是由路程除以時間得來，所相關(guān)的物理量就是路程和時間，教師此時繼續(xù)詢問學(xué)生：“我們之前所說速度一般由多少米每秒這種單位組成，那么我們現(xiàn)在所要學(xué)習(xí)一個新物理概念，我們?nèi)绾伪硎疚矬w的每一立方厘米有多少克？其中涉及了哪幾個物理概念？”學(xué)生此時就會回答教師涉及了體積、重量兩個物理概念，教師看學(xué)生分別將體積、重量類比為速度、路程，這樣就實(shí)現(xiàn)了一定程度上的綜合類比，教師讓學(xué)生將這種類比方式進(jìn)行深化：“速度=路程÷時間，那么密度等于什么？”學(xué)生此時就會模仿速度的物理關(guān)系，寫出密度=重量÷體積這樣的關(guān)系式，這樣就讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)了事物屬性的推測，完成了對密度這一物理概念的學(xué)習(xí).綜合類比能為學(xué)生的創(chuàng)造性思維提供理論依據(jù)，教師要重視綜合類比的應(yīng)用，關(guān)注學(xué)生對物理關(guān)系的推導(dǎo)和學(xué)習(xí)，讓學(xué)生能夠在思維創(chuàng)新中將抽象理論轉(zhuǎn)化為直觀形象，并在多方面屬性的聯(lián)結(jié)中主動習(xí)得物理定義.

這種綜合類比適用于物理概念由另外其他幾個物理概念組成的情形，通過這種拿出其中分要素的類比方式，能夠讓學(xué)生了解不同物理概念的組成和結(jié)構(gòu)，從而有效促進(jìn)學(xué)生的物理知識深度理解，打開物理概念進(jìn)行結(jié)構(gòu)梳理的方式還能夠有效促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)造性思維培養(yǎng)，幫助學(xué)生建立類比的習(xí)慣和思維方式，在學(xué)生今后的學(xué)習(xí)中發(fā)揮著重要作用.

4 模型類比，簡化復(fù)雜問題

模型類比旨在為學(xué)生建立模型，讓學(xué)生能夠明晰兩者物理量之間的相似屬性，并通過已知物理量推導(dǎo)未知物理量，進(jìn)而使問題由繁化簡.學(xué)生在掌握該種思維方法的同時將這種思維模型運(yùn)用在其他知識的學(xué)習(xí)過程中，對后續(xù)問題的簡化處理能夠起到得心應(yīng)手的作用，進(jìn)而有效實(shí)現(xiàn)物理問題的解決，教師要學(xué)會運(yùn)用模型類比促進(jìn)學(xué)生的物理學(xué)習(xí).

如在“液體的壓強(qiáng)”這一節(jié)課中，學(xué)生需要學(xué)習(xí)到與壓強(qiáng)相關(guān)的物理知識，此時教師就可以通過引導(dǎo)學(xué)生建立思維模型，從而幫助學(xué)生感知影響壓強(qiáng)的物理屬性及其變化方法.在本節(jié)課的內(nèi)容中，壓強(qiáng)的影響相關(guān)量為F力與S面積，依據(jù)這一概念，教師可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考：“一個在液體中的物體，上方液柱對這一平面的壓力是否為重力？”學(xué)生可以聯(lián)系新舊知識，并通過有效思考過得出肯定的回答.然后，教師繼續(xù)讓學(xué)生對這一問題進(jìn)行簡化：“那么，液體的重力如何計(jì)算？”學(xué)生通過查閱教材可以得出重力與密度和體積相關(guān)，教師讓學(xué)生將物理量ρ、V、g寫在壓強(qiáng)等式的上方，下方寫出面積S.而后，教師繼續(xù)詢問學(xué)生：“V如何計(jì)算？”學(xué)生此時就可以通過聯(lián)系已經(jīng)學(xué)過的知識想到V=S×h，教師則繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生：“那么將上下的S約分，壓強(qiáng)公式剩下了什么？”學(xué)生此時就會發(fā)現(xiàn)壓強(qiáng)公式被簡化為p=ρgh三個物理量，這樣就讓學(xué)生習(xí)得了如何通過物理量的轉(zhuǎn)化進(jìn)行分式化簡這一物理模型，在其中多個物理量轉(zhuǎn)化的過程中讓學(xué)生進(jìn)行了充分的類比.與此同時，教師還可以鼓勵學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷膶Ρ忍骄繅簭?qiáng)的影響因素，要求學(xué)生準(zhǔn)備一玻璃管，其底部套有橡皮膜，先觀察往玻璃管內(nèi)加水后橡皮膜的變化，然后再將未加水的玻璃管放入水中觀察橡皮膜的變化.兩種實(shí)驗(yàn)步驟都含有一定的相似性卻又實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不一致，教師指導(dǎo)學(xué)生類比兩種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ湍軌蚋玫貛椭鷮W(xué)生掌握液體壓強(qiáng)的概念及性質(zhì).物理知識通常較為抽象，不易于學(xué)生感知，教師要針對學(xué)生的具體問題進(jìn)行剖析，為學(xué)生總結(jié)模型類比的方法，幫助學(xué)生體驗(yàn)物理關(guān)系式的推導(dǎo)過程.

通過這種物理模型的類比，可以讓學(xué)生了解如何進(jìn)行復(fù)雜問題的簡化.教師要善于指導(dǎo)學(xué)生分析模型類比中對應(yīng)屬性的相似性，進(jìn)一步提升學(xué)生模型性質(zhì)的理解程度，讓學(xué)生在模型感知的過程中實(shí)現(xiàn)物理思維能力的有效培養(yǎng)和建立，循序漸進(jìn)地鍛煉學(xué)生的創(chuàng)造性思維，為學(xué)生日后的物理學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).

類比教學(xué)的應(yīng)用，讓學(xué)生真正習(xí)得了類比推理的思維方式，還幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)了物理思維方式的建立，有助于進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，實(shí)現(xiàn)思維能力的提升.并通過教學(xué)實(shí)踐開發(fā)出更多采用類比教學(xué)的方式、方法，實(shí)現(xiàn)對學(xué)生創(chuàng)造性思維能力的培養(yǎng)，著力提高學(xué)生的物理學(xué)習(xí)效果.