淺談“類比法”在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用

李富強

類比是一種邏輯類似對比形式，即應(yīng)用生活現(xiàn)象和物理現(xiàn)象之間的相似或相近進行邏輯類似對比，以便學(xué)生理解抽象的物理知識。類比法是一種具有啟發(fā)性、創(chuàng)造性、靈活性的方法，它可以貫穿物理教學(xué)過程，在學(xué)生陷入學(xué)習(xí)困境時，往往可通過類比打開一個新天地。

在高中物理教學(xué)中，類比法可以幫助學(xué)生理解比較抽象的物理知識，還可以加深學(xué)生對物理知識的記憶。在物理學(xué)習(xí)中，類比法具有探索和解釋兩個功能。其中，解釋功能在于喚起學(xué)生頭腦中已有的知識或經(jīng)驗，為將要學(xué)習(xí)的知識提供一個相近的表象，實現(xiàn)知識或經(jīng)驗的遷移。教學(xué)中可利用類比法的解釋功能，突破教學(xué)難點，解決物理難學(xué)、物理難教的問題。不過運用類比法時要注意確定兩個對象：研究對象與類比對象。事先明確好研究對象，從而選擇好類比對象，類比對象的選擇是以研究目的為依據(jù)，通常都選用生動、直觀且為人們熟悉的事物。下面結(jié)合教學(xué)案例作些分析探討。

【案例1】高中物理新教材《物體的運動》學(xué)習(xí)中。有些學(xué)生對變速直線運動中的加速度和速度關(guān)系理解不透，誤認為“一個做直線運動的物體，其加速度減小時，它的速度一定減小”。最初教學(xué)，我只拿“加速度和速度方向的同異來說明速度的增加或減少”，當(dāng)加速度和速度方向相同時，不論加速度是增加或減小，它的速度一定是增加的，從而說明“做直線運動的物體，其加速度減小時，它的速度一定減小”是錯誤的，結(jié)果學(xué)生聽了后還是比較模糊，質(zhì)疑多多。在學(xué)生陷入學(xué)習(xí)困境時，我通過“類比法”設(shè)計這樣一個情景：滿地都是錢，有100元、50元、20元、10元、5元，現(xiàn)在撿錢進口袋，我把每次撿的錢數(shù)類比為“加速度”，口袋的總錢數(shù)類比為“速度”，如從地面上每次撿的錢由100元變?yōu)?0元，由50元變?yōu)?0元，由20元變?yōu)?0元，由10元變?yōu)?元，“加速度”是減小了，但是口袋里錢的總數(shù)一直都在增加，也就是說“速度”也是增加的。原先誤解的學(xué)生嘻嘻哈哈笑了，恍然大悟，領(lǐng)會了“一個做直線運動的物體，其加速度減小時，它的速度一定減小”是錯誤的，應(yīng)該說“一個做直線運動的物體，其加速度減小時，它的速度不一定減小，也有可能增加”。速度增加或減小，主要還是看“加速度和速度方向同異”，兩者方向相同，速度增加；方向相反，速度減小。

【案例2】高中物理《庫侖定律》的學(xué)習(xí)中，出現(xiàn)了“電場”和“電場強度”兩個物理概念，高二相當(dāng)多初學(xué)者感覺很難理解這兩個概念，因為帶電體周圍的電場，看不到、摸不著，但它確實存在，并且不同的地方強弱是不同的，要檢驗?zāi)滁c的電場強弱（電場強度E）必須引入檢驗電荷（試探電荷q），檢驗電荷將會受力（電場力F）的作用，則有關(guān)系式：E=F/q，當(dāng)檢驗電荷拿走后，該點的電場強弱保持不變，說明各點的電場強弱只與產(chǎn)生電場的帶電體有關(guān)，與檢驗電荷無關(guān)。按以上方法學(xué)習(xí)“電場”和“電場強度”，學(xué)生感覺很乏味，理解不了。為了讓學(xué)生對“電場”和“電場強度”概念有深刻的理解，我是這樣類比的：帶電體類比為一身臭汗的人，這個人發(fā)出的臭汗氣相當(dāng)于電場，這個人周圍的臭汗氣，在不同地方是不一樣的，臭汗氣程度類比為電場強弱（電場強度E），檢驗?zāi)硞€地方的臭汗程度就必須引入另一個人，這個人相當(dāng)檢驗電荷（試探電荷q），當(dāng)這個人走后，這個地方仍然是剛才的臭汗程度，也就是說各點的臭汗程度只跟發(fā)出臭汗的人有關(guān)，與檢驗的人無關(guān)。這樣學(xué)生對抽象物理概念感到具體、有趣，同時學(xué)生很容易接受這些抽象的物理概念。

【案例3】對導(dǎo)體發(fā)生靜電感應(yīng)的過程，學(xué)生看不見、摸不著，不能很好地理解其實質(zhì)，即使采用多媒體演示，也受諸多條件限制，當(dāng)然還要求學(xué)校有多媒體教室、有足夠時間設(shè)計制作課件的條件下進行。為了簡便，不妨在教學(xué)中將靜電感應(yīng)的過程進行這樣的類比：教室內(nèi)的所有學(xué)生和課桌組成一個整體，類比為一個導(dǎo)體，學(xué)生為自由電子，課桌設(shè)為帶正電微粒，每個學(xué)生一個課桌，這表示物質(zhì)中正負中和不顯電性，教師類比為激發(fā)電場的點電荷。如果教師“帶正電”，則所有學(xué)生（自由電子）受電場力的作用都依次向前竄一個位，第一排課桌前便出現(xiàn)一排沒有座位的站立學(xué)生（感應(yīng)出的負電荷），而最后一排便出現(xiàn)沒有學(xué)生坐的空位（感應(yīng)出的正電荷）。反之，如果教師“帶負電”，則所有學(xué)生（自由電子）受電場力的作用都依次向后竄一個位，第一排課桌便出現(xiàn)沒有學(xué)生坐的空位（感應(yīng)出的正電荷），而最后一排前便出現(xiàn)一排沒有座位的站立學(xué)生（感應(yīng)出的負電荷），這樣可以比較準(zhǔn)確地幫助學(xué)生理解靜電感應(yīng)過程。

古人云：“授人魚，不如授人以漁。”授人魚，只能解燃眉之急，而授人以漁，則能讓人們終身受用，而《師說》中也說過，“師者，所以傳道授業(yè)解惑也”，作為一個經(jīng)驗老到的物理教師，不僅僅要傳道、授業(yè)、解惑，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的物理思維，從日常的教學(xué)中逐漸培養(yǎng)學(xué)生認識問題、發(fā)現(xiàn)問題并獨立解決問題的能力，讓學(xué)生能通過方法的引導(dǎo)，思維的鏈接，在遇到困惑問題的時候，能夠觸類旁通，獨立解決問題。而“類比法”在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用，正是體現(xiàn)觸類旁通，通過幫助學(xué)生把困惑的問題與自己熟悉的事物進行對比，從它們相近或相似之處出發(fā)，認識事物或規(guī)律，上面3個教學(xué)案例充分證明了這一點。

（責(zé)任編輯易志毅）