應(yīng)用類比思想提升物理教學(xué)有效性

莫穎龍

【摘 要】本文論述應(yīng)用類比思想方法開展物理教學(xué)的具體做法，運(yùn)用“類比導(dǎo)入，推動(dòng)同化；類比轉(zhuǎn)化，正向遷移；類比聯(lián)想，引導(dǎo)創(chuàng)新；類比拓展，豐富視野”提高課堂教學(xué)有效性，加深學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的理解與記憶，提升學(xué)生的思維能力與學(xué)科素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】物理教學(xué) 類比思想 導(dǎo)入 轉(zhuǎn)化 創(chuàng)新 拓展

【中圖分類號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2017）11B-0139-02

類比思維是一種富有創(chuàng)造性的思維形式，在物理學(xué)研究中起著重要的作用，它是指從事物本質(zhì)出發(fā)，把已知事物和具有某種相似之處的未知事物進(jìn)行比較分析，從中受到啟發(fā)，以尋求研究新事物方法的思維形式。英國(guó)培根曾說過“類比聯(lián)想支配發(fā)明”，由此可見，培養(yǎng)學(xué)生的類比思想對(duì)提高學(xué)生物理素養(yǎng)具有重要意義。當(dāng)代教師應(yīng)當(dāng)善于在課堂上運(yùn)用類比思想開展教學(xué)，不斷向?qū)W生滲透類比思維的思想與方法，提高教學(xué)質(zhì)量。

一、類比導(dǎo)入，推動(dòng)同化

類比思維可以用于課堂的導(dǎo)入環(huán)節(jié)。物理學(xué)中有很多知識(shí)點(diǎn)是相互關(guān)聯(lián)的，通過類比引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用舊知探索新知，發(fā)現(xiàn)新舊知識(shí)之間的聯(lián)系，有助于推動(dòng)知識(shí)的同化，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。因此筆者認(rèn)為，教師應(yīng)當(dāng)充分挖掘教材資源，采用科學(xué)的探究模式，將類比思維滲透到課堂的導(dǎo)入環(huán)節(jié)，推動(dòng)學(xué)生完成知識(shí)的同化。

比如筆者在對(duì)《電場(chǎng)強(qiáng)度》這一節(jié)的內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)時(shí)，為了導(dǎo)入電場(chǎng)的概念，筆者首先引導(dǎo)學(xué)生對(duì)重力場(chǎng)的概念與特點(diǎn)進(jìn)行復(fù)習(xí)與回顧。緊接著筆者向?qū)W生提問道：“場(chǎng)是一種特殊物質(zhì)，看不見摸不著，但確實(shí)存在，是由特定的力形成的。這節(jié)課我們要學(xué)習(xí)另一種形式的場(chǎng)——電場(chǎng)，同學(xué)們知道電場(chǎng)與重力場(chǎng)有什么相同或類似之處嗎？”剛開始學(xué)生都摸不著頭腦，想不出問題的答案，于是筆者先引導(dǎo)學(xué)生帶著疑問去學(xué)習(xí)電場(chǎng)的概念及特點(diǎn)等基本知識(shí)，然后再返回來回答這一問題。最后學(xué)生通過對(duì)比新舊知識(shí)發(fā)現(xiàn)了很多電場(chǎng)與重力場(chǎng)的相似之處，例如，重力場(chǎng)與電場(chǎng)的場(chǎng)力做功的特點(diǎn)相似，重力場(chǎng)的場(chǎng)力做功與路徑無關(guān)，與零勢(shì)能面的選擇無關(guān)，只與始末位置的高度差有關(guān)；而電場(chǎng)的場(chǎng)力做功也是與路徑無關(guān)，與零勢(shì)能面的選擇無關(guān)，只與始末位置的電勢(shì)差有關(guān)。

在上述教學(xué)活動(dòng)中，筆者通過用類比思維導(dǎo)入新課，不僅激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且使他們積極參與到課堂的思考與探究當(dāng)中，充分發(fā)揮他們的主觀能動(dòng)性。與此同時(shí)，學(xué)生通過思考與分析，找出了新知識(shí)與已有知識(shí)的類比關(guān)系，提高了自身的思維素質(zhì)，取得了很好的教學(xué)效果。

二、類比轉(zhuǎn)化，正向遷移

在任何一門學(xué)科的學(xué)習(xí)之中，學(xué)生都需要學(xué)習(xí)大量而瑣碎的知識(shí)點(diǎn)，若學(xué)生無法將這些知識(shí)與內(nèi)容建構(gòu)形成完整的知識(shí)體系，則難以達(dá)到理想的掌握與記憶效果。教師在教學(xué)時(shí)，通過運(yùn)用類比轉(zhuǎn)化，能夠?qū)⒃竟铝?、零散的知識(shí)串聯(lián)起來形成一個(gè)有機(jī)的整體，使知識(shí)系統(tǒng)化、條理化，促進(jìn)學(xué)生建立良好的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，提高教學(xué)效果。

比如筆者在對(duì)《電磁感應(yīng)》這一節(jié)內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)電與磁進(jìn)行類比分析。筆者向?qū)W生提問道：“在前面我們學(xué)習(xí)了電流的磁效應(yīng)，任何通有電流的導(dǎo)線，都可以在其周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，換句話可以說是‘電能生磁，那么反過來思考，磁生電的現(xiàn)象是否存在呢？”緊接著筆者引導(dǎo)學(xué)生大膽設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)踐操作來證明這一假設(shè)是否成立。最終學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)得出了如下結(jié)論：當(dāng)穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，閉合電路中就會(huì)有電流產(chǎn)生，即電能生磁。由此學(xué)生深入理解電與磁之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系與對(duì)應(yīng)關(guān)系。又比如筆者對(duì)《拋體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律》這節(jié)內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)時(shí)，運(yùn)用了“化曲為直”的轉(zhuǎn)化思想，引導(dǎo)學(xué)生將初速度 v0 分解成水平分速度 vx=v0，豎直分速度 vy=0；將加速度也分解成水平加速度 ax=0，ay=g，這樣平拋運(yùn)動(dòng)就轉(zhuǎn)化為水平方向上的勻速直線運(yùn)動(dòng)，豎直方向上的自由落體運(yùn)動(dòng)。學(xué)生可以快速地求解出平拋運(yùn)動(dòng)某一時(shí)刻的速度、位移或動(dòng)能等，例如速度大小 。此外，通過這一轉(zhuǎn)化，學(xué)生更加靈活地掌握了直線運(yùn)動(dòng)與曲線運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系，提高了解決問題的能力。

在上述教學(xué)活動(dòng)中，筆者通過類比轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)知識(shí)和方法的正向遷移，進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解與記憶，高效實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。

三、類比聯(lián)想，引導(dǎo)創(chuàng)新

應(yīng)用類比思維能夠有效開拓學(xué)生思路，提高學(xué)生分析問題與解決問題的能力。教師在教學(xué)過程中，可以通過引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行類比展開聯(lián)想，探究出富有創(chuàng)造性的解題思路，提高創(chuàng)新意識(shí)。比如下面這個(gè)例題：

兩個(gè)寬度相同但長(zhǎng)度不同的臺(tái)球框固定在水平面上，從兩個(gè)框的長(zhǎng)邊同時(shí)以相同的速度分別發(fā)出小球 A 和 B，如圖 1 所示，設(shè)球與框邊碰撞時(shí)無機(jī)械能損失，不計(jì)摩擦，則兩球回到最初出發(fā)的框邊的先后順序是什么？

學(xué)生通過分析發(fā)現(xiàn)小球運(yùn)動(dòng)過程中速率是不變的，緊接著在筆者的引導(dǎo)下，學(xué)生聯(lián)想光的反射定律：反射光線和入射光線分居在法線的兩側(cè)，反射角等于入射角。學(xué)生將小球 A 與 B 的初始運(yùn)動(dòng)的方向看作為反射光線，正確繪制出小球 A 與 B 的運(yùn)動(dòng)路線，如圖 2 所示。小球 A 的運(yùn)動(dòng)路線為 A→A1→A2→A3，小球 B 的運(yùn)動(dòng)路線為 B→B1→B2→B3，運(yùn)用幾何知識(shí)分析可以發(fā)現(xiàn)，小球 A 與 B 的路線長(zhǎng)度相同，即兩球運(yùn)動(dòng)的總路程是相同的。又因?yàn)閮蓚€(gè)球的初速度相同且不變，所以兩個(gè)小球應(yīng)當(dāng)同時(shí)回到初出發(fā)的框邊。

在上述教學(xué)活動(dòng)中，筆者通過引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用類比思維對(duì)問題展開充分的聯(lián)想，使學(xué)生茅塞頓開，取得理想的教學(xué)效果，成功地解決問題，并在思路上有所創(chuàng)新，顯著提高課堂教學(xué)質(zhì)量。

四、類比拓展，豐富視野

拓展是對(duì)思維更高層次的要求，當(dāng)學(xué)生初步形成類比思維能力時(shí)，教師可以應(yīng)用類比思維進(jìn)行針對(duì)性的指導(dǎo)和延伸，拓寬學(xué)生的視野。

比如筆者在對(duì)《重力勢(shì)能》這一節(jié)的內(nèi)容教學(xué)時(shí)，學(xué)生已經(jīng)知道每一種力做功會(huì)引起相應(yīng)的一種能量的變化。例如，物體所受的合外力做功會(huì)引起動(dòng)能的變化，重力做功將引起物體重力勢(shì)能的變化，除重力以外的力做功將引起物體機(jī)械能的變化。在介紹完這一節(jié)的內(nèi)容之后，筆者應(yīng)用類比法對(duì)相關(guān)知識(shí)進(jìn)行拓展與延伸。“我們大家都知道，物質(zhì)是由分子、原子和粒子組成的，而分子是由帶正電荷的原子核和帶負(fù)電荷的電子組成的體系，由于電荷之間的相互作用，分子與分子間產(chǎn)生相互作用力，分子間的相互作用力稱為分子力。那么大家覺得分子力做功是否會(huì)引起能量的變化呢？”學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)，判斷出分子力做功一定會(huì)引起能量變化。緊接著筆者向?qū)W生介紹分子勢(shì)能，并向他們提問道：“大家類比重力勢(shì)能與重力做功的關(guān)系，猜想一下分子力做正功時(shí)，分子勢(shì)能會(huì)怎么變化呢？”通過類比，學(xué)生都得出了正確的答案：分子力做正功時(shí)，分子勢(shì)能就減??；如果分子力做負(fù)功時(shí)，分子勢(shì)能就增大。最后筆者向?qū)W生介紹一些電勢(shì)能的知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生初步了解和認(rèn)識(shí)電場(chǎng)力與電勢(shì)能，為后面《靜電場(chǎng)》章節(jié)的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

在上述教學(xué)活動(dòng)中，筆者應(yīng)用類比思維對(duì)課本知識(shí)進(jìn)行拓展與延伸，使學(xué)生接觸到新的物理概念，包括分子力、分子勢(shì)能、電勢(shì)能，等等，讓他們了解到更多的物理知識(shí)與現(xiàn)象，幫助學(xué)生建立起學(xué)習(xí)物理的思維體系，為他們今后物理學(xué)科的學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備。

綜上所述，教師在教學(xué)過程中應(yīng)用類比思維進(jìn)行物理知識(shí)的導(dǎo)入、轉(zhuǎn)化、聯(lián)想與拓展，能夠有效提高課堂教學(xué)的有效性，加深學(xué)生的理解與記憶，發(fā)散其思維，提升其思維能力與學(xué)科素養(yǎng)。

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（責(zé)編 盧建龍）endprint