類比法在物理教學(xué)中的應(yīng)用

教學(xué)方法要適合特定的教學(xué)內(nèi)容。首先，物理概念和規(guī)律的理解、物理過(guò)程的分析、物理模型的構(gòu)建等這些高中物理教學(xué)中常見(jiàn)的難點(diǎn)，決定了常規(guī)的講授法往往不能獲得較好的教學(xué)效果。掌握了合適的教學(xué)方法就能較容易地提高教學(xué)效果。本文著重討論類比法在教學(xué)中的應(yīng)用。

一 類比法的概念

類比法也稱比較類推法，是指由一類事物所具有的某種屬性，可以推測(cè)與其類似的事物也應(yīng)具有這種屬性的推理方法。其結(jié)論必須由實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)，類比對(duì)象間共有的屬性越多，則類比結(jié)論的可靠性越大。類比法的特點(diǎn)是“先比后推”?！氨取笔穷惐鹊幕A(chǔ)，“比”既要“比”共同點(diǎn)也要“比”不同點(diǎn)。對(duì)象之間的共同點(diǎn)是類比法是否能夠施行的前提條件，沒(méi)有共同點(diǎn)的對(duì)象之間是無(wú)法進(jìn)行類比推理的。

二 類比法在物理概念教學(xué)中的作用

高中物理教學(xué)中，對(duì)于抽象的、學(xué)生難以理解的概念可使用類比法進(jìn)行教學(xué)，效果會(huì)更好。如電場(chǎng)概念教學(xué)過(guò)程中，拿一瓶香水藏在講臺(tái)上，問(wèn)學(xué)生聞到了什么（提示學(xué)生存在香味），并讓他們交換位置后再次回答香味有何不同（提示學(xué)生位置的不同導(dǎo)致香味濃淡不同）。然后將“電場(chǎng)”類比為“氣味場(chǎng)”，將“互換位置的學(xué)生”類比為“檢驗(yàn)電荷”。當(dāng)學(xué)生對(duì)氣味場(chǎng)有直觀的認(rèn)識(shí)后，也就容易聯(lián)想到電場(chǎng)的客觀存在，更進(jìn)一步理解了檢驗(yàn)電荷是用來(lái)檢驗(yàn)電場(chǎng)的，電場(chǎng)的強(qiáng)弱是由電場(chǎng)本身決定的，與檢驗(yàn)電荷的電量無(wú)關(guān)的這一客觀事實(shí)。相同的還有電場(chǎng)勢(shì)和重力場(chǎng)勢(shì)概念的相似、水流和電流概念的相似、萬(wàn)有引力和庫(kù)侖力概念的相似等。

三 類比法在物理規(guī)律教學(xué)中的作用

由于規(guī)律相同，用已學(xué)過(guò)的熟悉知識(shí)類比新知識(shí)也是教學(xué)中常用的類比手段之一。由于物體受力特點(diǎn)相同，平拋運(yùn)動(dòng)與帶電粒子垂直進(jìn)入電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同；衛(wèi)星圍繞地球公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與核外電子圍繞原子核公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相同。這些都是認(rèn)知結(jié)構(gòu)同化作用的表現(xiàn)，教學(xué)中可以大膽類比，啟發(fā)思維。再如“機(jī)械波形成”一課的教學(xué)中，對(duì)于介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)圍繞中心位置的振動(dòng)、各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)間的關(guān)系、各振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)與振源的關(guān)系、波形的變化等問(wèn)題，可以在課堂上安排學(xué)生進(jìn)行演示活動(dòng)，一列學(xué)生站成一排依次下蹲、起立演示波的傳播，最后讓學(xué)生自己總結(jié)機(jī)械波形成的相關(guān)問(wèn)題。

四 類比法在物理現(xiàn)象教學(xué)中的作用

一般教學(xué)中通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)來(lái)展現(xiàn)物理現(xiàn)象。但有些實(shí)驗(yàn)在課堂教學(xué)現(xiàn)場(chǎng)中無(wú)法或較難完成，如當(dāng)一輛汽車(chē)?guó)Q笛從觀察者身邊疾馳而過(guò)時(shí)，喇叭的音調(diào)會(huì)發(fā)生變化。當(dāng)汽車(chē)靠近觀察者時(shí)，音調(diào)會(huì)變高，而汽車(chē)遠(yuǎn)離觀察者時(shí)音調(diào)會(huì)變低，這個(gè)現(xiàn)象屬于多普勒效應(yīng)。但因?yàn)槁暡o(wú)法直接觀測(cè)到，它很難在教室重現(xiàn)，很難定性解釋這個(gè)效應(yīng)，學(xué)生對(duì)多普勒效應(yīng)的產(chǎn)生原因理解起來(lái)有一定的難度。所以教學(xué)中，教師可借助以下的模擬實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行類比：觀察者站著不動(dòng)時(shí)有一列隊(duì)伍勻速?gòu)纳砼宰哌^(guò)，記錄下一段時(shí)間內(nèi)通過(guò)的人數(shù)N；如果觀察者與隊(duì)伍反向而行，記錄下相等時(shí)間內(nèi)通過(guò)的人數(shù)N1；若觀察者與隊(duì)伍同向而行且速度小于隊(duì)伍的速度，記錄下相等時(shí)間內(nèi)通過(guò)的人數(shù)N2。比較發(fā)現(xiàn)N1

五 類比法在物理方法教學(xué)中的應(yīng)用

物理方法是研究和處理物理問(wèn)題的思路、方式。一般而言，一個(gè)物理方法可以解決一類或幾類具有相同或相似特征的物理問(wèn)題。若在教學(xué)中注意抓住不同物理問(wèn)題卻具有相同研究方法的特征，橫向類比，在不同知識(shí)內(nèi)容上使用同一研究方法，則可達(dá)到提綱挈領(lǐng)的目的。如速度、加速度、角速度等這些物理量都是位移量與時(shí)間的比值；如勻速直線運(yùn)動(dòng)、勻加速直線運(yùn)動(dòng)、勻速圓周運(yùn)動(dòng)等都具有相同時(shí)間內(nèi)某物理量的變化量相等這一特征，用變化量與所用時(shí)間之比就可以表示變化快慢。在教學(xué)中可以用速度定義的過(guò)程作為類比的依據(jù)，對(duì)加速度、角速度等進(jìn)行類比。這樣，許多同學(xué)都能掌握如何用比值法來(lái)定義這類物理量。

借他山之石，攻我之玉。因?yàn)檫M(jìn)行類比的兩個(gè)（或兩類）研究對(duì)象可以是同類也可以不是同類（如前文提到的“電場(chǎng)”和“氣味場(chǎng)”）；進(jìn)行比較的屬性可以是某一種或某幾種（如前文提到的“速度”“加速度”等），也可以是本質(zhì)的或非本質(zhì)的（如前文提到的“聲波”和“學(xué)生隊(duì)列”）。物理學(xué)發(fā)展史上的許多科學(xué)假說(shuō)和語(yǔ)言都是運(yùn)用類比的方法所創(chuàng)立的。同時(shí)教學(xué)中應(yīng)該向?qū)W生強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)：通過(guò)類比所得到的結(jié)論并非一定正確，它還需要大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)來(lái)驗(yàn)證。

〔責(zé)任編輯：龐遠(yuǎn)燕〕