淺談核心素養(yǎng)視角下高中物理實驗教學中類比教學的實施策略

唐漪

摘 要：物理是一門實驗性學科，實驗是物理課堂教學中不可或缺的重要組成部分。類比方法是一種利用事物間某些相似性從已知事物的規(guī)律推斷另一種事物規(guī)律的科學思維方法，也是認識自然的一種重要方法，在物理學的研究和中學物理的教學中都有十分廣泛的運用。文章以類比教學法為抓手探尋物理課堂中類比教學法的實施策略，以提升高中學生的物理核心素養(yǎng)為主要目的，為學生的終身物理學習奠定堅實的基礎，使學生成為一個全面發(fā)展的人。

關鍵詞：核心素養(yǎng);高中物理;類比教學;實施策略

著名的哲學家康德曾經說過“當勵志無法得到可靠的論證時，類比法往往能引導著人類形成正確的認識”。類比法如今廣泛地運用于高中物理教學中。類比法的運用有利于學生夯實物理基礎知識，提升物理學習和實驗能力，升華學生的情感，使學生有社會擔當意識，從而形成物理學科的核心素養(yǎng)。

一、高中生物理核心素養(yǎng)的概述

“素養(yǎng)”在《現代漢語詞典》中的解釋主要包括兩個方面：一指平日的修養(yǎng)，如藝術修養(yǎng);二指通過學習或者培訓獲得的能力、技能，如軍事修養(yǎng)。所以與傳統教育注重知識內容傳授不同，素養(yǎng)是一種后天養(yǎng)成具有永久性的品質。

核心素養(yǎng)又被稱為關鍵能力?！吨袊鴮W生發(fā)展核心素養(yǎng)》中將核心素養(yǎng)定義為“學生在接受相應學段的教育過程中，逐步形成的適應個人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關鍵能力”。

學科核心素養(yǎng)即學生通過課程學習掌握的能夠利用具有該學科特色的思維處理事情的能力。物理學科核心素養(yǎng)主要包括“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態(tài)度與責任”四個方面。本文所要培養(yǎng)的物理核心素養(yǎng)主要是通過學生的實驗學習，讓學生在獲得物理實驗的基本理論知識的基礎上，提升學生的基本能力，包括實驗操作能力、實驗創(chuàng)新能力和數據處理分析能力等，從而讓學生養(yǎng)成良好的科學研究習慣，形成良好的科學探究精神，有高度的社會責任感。而這些正是當前高中物理教學中容易被忽視的內容。

二、類比教學法的概述

（一）類比教學法的定義

類比這種科學方法最初是由亞里士多德提出來的，也被稱作類推。在《現代漢語詞典》中，類比的定義是：“一種推理方法，根據兩種事物在某些特征上的相似，做出它們在其他特征上也可能相似的結論?！?/p>

在邏輯學中，類比可以用以下公式表示：

A對象中有：a，b，c，d

B對象中有：a′，b′，c′

則在B對象中可能有d′

公式中A和B是進行分類的兩個或兩類事物，a，b，c，d和a′，b′，c′，d′分別指A和B的屬性（如成分、性質、結構、形態(tài)、規(guī)律等），a，b，c，d和a′，b′，c′，d′一一對應。進行類比推理的必要前提，是兩個或者兩種事物之間必須要有一定的相似性。邏輯學研究中，兩個事物之間已知的相似的特征或者屬性，叫作類比的肯定因子，已知的不同的特征或者屬性，叫作類比的否定因子。還存在另外一些特征或者屬性，是否相似不能夠確定，這些則被稱為中性因子。很明顯，類比方法，是將肯定因子作為依據，排除掉否定因子，并且想辦法確定中性因子。在類比的過程當中，如果能夠將某些中性因子歸入肯定因子的范圍，并且能夠得到驗證，那么，這個類比過程是成功的;否則，這個類比過程就是失敗的。

（二）類比教學策略

1989年，喬治亞大學的Glynn提出了一個可以用來指導類比教學的方法：Teaching—With—Analogy（類比教學方法）。主要有六個步驟：1.說明要研究的概念或規(guī)律;2.明確學生對類比對象的熟悉程度;3.分析研究對象和類比對象之間的相關特征;4.找出研究對象和類比對象間的相似之處;5.總結歸納出研究對象的特征;6.明確研究對象和類比對象間不相符之處。在Teaching—With—Analogy提出之后，Treagust和Harrison經過一系列相關的教學實驗之后，提出了Focus，Action，Reflection教學策略，即注重關注、行動和反思的類比教學策略。主要是三個方面：1.關注要研究的對象，關注授課學生的具體情況，關注類比對象;2.行動，找出研究對象和類比對象之間的相似之處和不同之處;3.反思，及時反思類比得到的結論效果如何？學生是否容易接受？類比過程是否還能再進行改進和提高？

新課程標準已經提出學生在經歷高中物理學習之后必須具備“物理核心素養(yǎng)”即“物理觀念、科學思維、科學探究、科學態(tài)度與責任”，注重學生自主探究能力的培養(yǎng)和提高，在教學中既要讓學生掌握知識，又要注重培養(yǎng)學生的能力，而能力的培養(yǎng)又需要經過實踐和特殊的方法才能達到，其中，類比就是一種重要的科學方法。

（三）類比教學的意義

大自然的各類事物由于各自具有的獨特性而顯得豐富多彩，在各不相同的事物之間又因為各種各樣的聯系性而顯得和諧有序。事物的獨特差異性要求我們在發(fā)現和研究事物時，要能夠做到區(qū)別對待。而事物之間的聯系性，則要求我們在發(fā)現和研究事物時，能夠在已知事物的基礎上由此及彼地發(fā)現新事物、研究新規(guī)律、開辟新領域。

類比方法是一種利用事物間某些相似性從已知事物的規(guī)律推斷另一種事物規(guī)律的科學思維方法，也是認識自然的一種重要方法。類比建立在已有的認知的基礎上，能夠幫助去認識新的事物。類比也能幫助人們啟發(fā)思維，開闊視野，能為人們解決許多科學問題提供重要的線索，所以在物理學的研究和中學物理的教學中都有十分廣泛的運用。

作為一名物理教學工作者，筆者認為，我們不僅要善于傳授物理學各類知識，對學生授以“魚”，更要能夠善于通過物理概念和物理規(guī)律的講解和傳授，向學生引入各種科學研究的方法，讓學生更能掌握獲取“魚”的方法，對學生授以“漁”，讓學生能夠獨立地去研究問題，自覺學習其他學科，甚至對他們今后邁進社會、走上工作崗位也產生積極的影響。

在物理學的研究和發(fā)展中，類比的方法有著廣泛并且重要的應用，很多重要的物理規(guī)律的發(fā)現都直接或者間接運用到了類比的方法。很多著名的物理學家也是因為創(chuàng)造性地運用了類比的方法和思想，才取得了卓越的研究成果。

筆者認為，在中學物理教學中，廣大物理教師應該把類比教學策略合理科學高效地運用到日常的教學中去，去激發(fā)學生學習物理的興趣，提高其學習物理的能力。筆者發(fā)現，在現在的教學研究中，越來越多的研究者已經開始關注這個問題，并且也進行了很細致科學的研究工作，主要論述“類比在物理學發(fā)展中的運用”“類比在物理教學中的運用”等方面，都提出了自己的見解和系統總結了自己的觀點和看法。筆者此次在眾多研究者的研究基礎上，期待更進一步探討“類比策略在中學物理教學的應用”，希望能夠突破已有的思維，找到自己的獨特見解和爭取做出新的研究成果。

三、類比教學法在物理教學中實施策略的思考

（一）物理實驗應注意的問題

第一，物理是一門自然科學，物理實驗是對客觀事實的驗證和探究，應注意科學性問題。物理實驗的實施不僅要符合目前高中學生的認知水平，還要做到符合物理現象的實際。科學問題是物理實驗的基礎問題，也是一切物理實驗成功開展的先決條件。

第二，可操作性問題。大道至簡，任何一所學校無論條件多么的優(yōu)越或如何簡陋，都要以在不影響物理研究學習的基礎上，化繁為簡，清晰展現。這主要表現在時間上恰到好處，材料用量上的恰如其分，實驗安全性的可控而且還要適合于課堂展示。

（二）通過類比教學法培養(yǎng)學生物理核心素養(yǎng)

第一，通過類比法夯實學生的物理基礎知識

利用類比教學法夯實學生的物理基礎知識，就是從學生已有的物理知識和經驗出發(fā)，從身邊熟悉的事物或物理現象出發(fā)，通過聯想和想象來理解和構建新知識。在具體的物理教學中有很多形式，如：對已有的概念的構建。高中物理概念是對物理想象的高度概括和抽象的提煉。很多學生理解起來往往比較困難，因此教師在教授中可以通過類比掌握其相關內容。如“點電荷”概念的理解，我們可以讓學生通過類比電場強度的定義來幫助學生理解。

用新舊知識的對比加深學生對新知識的理解，在初中物理中我們就學過有關重力的相關知識，比如：地球上存在著重力，地球上所有的物體都受到地球對它的吸引力即物理學中所說的重力，到了高中學習電場的概念比較抽象，學生難以理解，教師可以運用類比的方法把地球的重力場比作電場，讓學生迅速掌握其要領，從而達到事半功倍的效果。

第二，通過跨學科知識的類比融合，提升學生的實驗能力

“他山之石可以攻玉?！蔽锢硎潜姸嘧匀豢茖W分支中的重要的一支，教師在物理教學中完全可以借助其他學科的學習成果和豐富經驗來提升學生能力，特別是實驗能力。比如：在實驗中為了減少誤差，我們通常需要多做幾次取平均值，也可以增加實驗的樣本容量，這都是相融相通的。再比如：物理中的飽和汽，學生會誤以為是大氣中液態(tài)不再蒸發(fā)從而保持飽和狀態(tài)的一種現象。類比生物學中植物的根尖對水的吸收，當土壤中的溶液濃度等于根毛細胞內的溶液濃度時，這兩種溶液我們稱之為等滲溶液，即滲透壓相同，那么此時的根是不是既不吸水也不失水呢？其實不是，而是既吸水也失水，只不過細毛細胞吸收的水和失去的水在量上基本保持平衡。這樣一來物理知識一目了然了，學生必能輕松掌握物理飽和汽的精髓。這些類比既加深了學科間的橫向聯系，又激發(fā)了學生學習物理學科的興趣。

第三，通過把物理知識和生活相融合，培養(yǎng)學生的科學精神和社會責任意識

高中的學生已經具備一定的物理學學習基礎，也有一定的生活常識的積累。初步形成了自己的人生觀和價值觀，但是還不成熟，需要教師在教學專業(yè)知識中予以不斷升華，其實這個過程是相互促進的，在升華學生情感的過程中也加深學生對物理知識的理解，銜接融合得恰如其分，則教學效果事半功倍。如在學習高中物理彈簧振子振動時，學生難以理解振子向平衡位置運動的變化的現象。教師可以類比學生的成長過程中身高的變化快慢來加以說明。我們從呱呱墜地到成為一個發(fā)育成熟的成年人，身高在不斷變化，不斷長高，那么不同年齡階段長高的速度一樣嗎？很顯然，不一樣。那么什么時候快？什么時候慢呢？我們的經歷告訴我們，當我們接近成年，盡管我們的身高有可能還在上升，但是增高的速度明顯放緩，當生長停滯，我們將達到一生中最高的高度。我們類比可知加速度在減小，但長度在增加。這就很容易理解加速度減小，只意味著增量在減小，但物體的運動速度還是在增加，這就是物理學中的變加速運動。也可以以國家的每年的經濟增長率來加以說明，說明這是自然規(guī)律。我們同學在今后的工作和學習中要尊重自然規(guī)律，充分運用自然規(guī)律來為人類服務，而不是逆自然規(guī)律而行，這必將走不通。生活中我們也要順應歷史潮流，與時俱進，方可在人生長河中勇立潮頭，成為時代的弄潮兒。

結束語

為了學生的終身發(fā)展奠基，在高中階段要提升學生的物理學科核心素養(yǎng)。教學方法中類比方法是一個比較好的科學方法，簡單、高效、易操作，是眾多物理教學法中值得大家去深入研究的教學法之一，充分運用類比法不僅為教師減負，為學生學習增效，更是教學改革和人生發(fā)展的需要。

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