類比法在中學(xué)物理教學(xué)中的運(yùn)用價值思考

鐘時亮

摘 要：本文主要探討類比法在中學(xué)物理中的運(yùn)用價值，分別從培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力、認(rèn)知能力和解釋疑難、啟發(fā)探索、實際運(yùn)用五個方面進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：中學(xué)物理；類比法；運(yùn)用價值

【中圖分類號】 G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】 B 【文章編號】 1671-8437（2016）01-0030-02

類比是以比較為基礎(chǔ)，通過比較找出不同或不相干事物之間的相似或相同屬性，然后以此為依據(jù)，把其中某一對象的有關(guān)屬性推移到另一對象中去。類比思維是以世界的物質(zhì)統(tǒng)一性為基礎(chǔ)，它立足于已有的知識把未知的東西和已知東西相類比。把陌生的對象和熟悉的對象相類比，從而進(jìn)一步發(fā)掘未知世界。許多物理概念都是在大量現(xiàn)象和事實的基礎(chǔ)上通過科學(xué)的抽象建立起來的，在這一抽象過程中，如果適時地運(yùn)用類比，將有利于學(xué)生對概念的形成和理解。類比法在中學(xué)物理教學(xué)實踐中運(yùn)用具體體現(xiàn)在哪些方面，本文就此做以下闡述。

1 類比法是引導(dǎo)學(xué)生發(fā)明創(chuàng)造的靈感起源

類比就是把具有一定相似性的兩個不同的事物進(jìn)行比較，從兩個事物的一個或數(shù)個相同點推想其他的相似屬性，從而對事物的未知屬性做出預(yù)測。在創(chuàng)新發(fā)明的過程中，我們需要的事物屬性是否可以從用來類比的事物中找到相同或相似屬性也就具有了理論依據(jù)。類比法是誘發(fā)靈感的主要方法之一，經(jīng)常有這樣的情況，研究者沉思于某一個課題在“山窮水復(fù)疑無路”的時候，突然由于某種信息的觸發(fā)，靈感頓起，于是“柳暗花明又一村”。正如開普勒所說：“我珍惜類比勝于任何別的東西，他是我最可信賴的老師，他能揭示自然界的秘密”。1665年，正當(dāng)人們對自由落體和天體運(yùn)動兩大問題百思不得其解時，經(jīng)典力學(xué)創(chuàng)始人牛頓因蘋果下落打在他身上，激起了他科學(xué)思想的升華，發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，正是這個思維方法使他闖出原來的思維的禁錮，開辟了科學(xué)新天地。

2 類比法是學(xué)生學(xué)習(xí)的重要認(rèn)知方法

應(yīng)用類比方法可以在兩個不同領(lǐng)域之間進(jìn)行知識的過渡。因此，人們常常把類比法譽(yù)為理智的橋梁，學(xué)習(xí)者要掌握科學(xué)的學(xué)習(xí)方法，要加強(qiáng)綜合分析能力的培養(yǎng)，學(xué)會抓事物本質(zhì)的、共性的、具有普遍規(guī)律的東西以實現(xiàn)認(rèn)識的飛躍，類比法就具有相當(dāng)積極的作用。

比如，從學(xué)習(xí)角度講借助重力場中的因果關(guān)系的類比，我們可以推出靜電場的一些性質(zhì)，即重力做功與路徑無關(guān)，所以，在重力場中可以引出重力勢能的概念，重力做正功，物體的重力勢能減少；重力做負(fù)功，物體的重力勢能增加……靜電場力做功與路徑無關(guān)。再如，學(xué)習(xí)歐姆定律時可以引入牛頓第二定律與之類比，可以使學(xué)習(xí)者靈活運(yùn)用學(xué)過的知識去解決問題達(dá)到觸類旁通的目的，也只有這樣才能實現(xiàn)華羅庚所說的學(xué)習(xí)上“少—多—少”過程中由多到少的飛躍。

3 類比法具有為學(xué)生解釋疑難的作用

近代科學(xué)家往往借助于一個已知事物或現(xiàn)象，對未知的事物或現(xiàn)象做出類比性解釋，這種解釋雖然不是嚴(yán)密的邏輯結(jié)構(gòu)，但它具有重要的啟發(fā)意義，往往會引起科學(xué)的突破性進(jìn)展。例如，伽利略在反駁托勒密的地心說時，就是依據(jù)他用望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)木星的衛(wèi)星這一事實向人們證明宇宙可能還有其它中心，并以此作為類比物，解釋了哥白尼的太陽為中心的行星系統(tǒng)。我們高中物理中最多的一類問題即比值法定義物理量，學(xué)生很難理解為何就成正反比呢？如果我們這時立刻拿出密度的表達(dá)式或者學(xué)生熟知的歐姆定律來做類比，學(xué)生接受起來將毫無困難。

4 類比是學(xué)生進(jìn)行探索和發(fā)現(xiàn)的主要途徑

由事物之間的相似性而引起的類比推理，能啟發(fā)人們的思路，引起豐富的聯(lián)想，使人在百思不得其解的困境中通過類比物受到啟發(fā)，從而找到科學(xué)解釋的正確途徑。同時在類比過程中還能用已知的知識去解釋未知事實，探索未知領(lǐng)域，從而達(dá)到科學(xué)發(fā)現(xiàn)的目的。啟發(fā)作用和探索作用是聯(lián)系在一起的共同構(gòu)成科學(xué)發(fā)現(xiàn)的基本方法。例如，牛頓和笛卡爾把光與質(zhì)點類比，以質(zhì)點運(yùn)動學(xué)的基本思路為線索，假定光是像粒子那樣運(yùn)動的，這便是光的粒子假說。但該假說仍不能解釋光的干涉、衍射等現(xiàn)象。惠更斯等人又把光同波作比較，假定光像波一樣傳播，這就是光的波動假說。由此可見，類比在提出假說的過程中，能大大地啟發(fā)人們的思路，促使人們做新的探索。

5 類比具有模擬抽象、降低理解難度的作用

所謂模擬，就是根據(jù)研究對象即原形造出與其類似的模型，再根據(jù)模型來研究其功能、性質(zhì)和規(guī)律。在科學(xué)研究中由于種種條件的限制，對某些研究對象很難進(jìn)行實物研究，因此，必須通過模型來研究。模擬研究分為實物模型和理論模型，但不管哪類模型，都必須和原形具有可類比性。因此，只有當(dāng)我們在某種程度上確切知道這種相似性，模型實驗才具有價值。

類比是學(xué)習(xí)、教學(xué)和科研的重要方法，也是立足于已有知識的基礎(chǔ)之上，進(jìn)一步認(rèn)識新事物或事物新方面的一種有效的試探。世界上的事物何其之多，怎樣才能抓住兩個事物進(jìn)行類比呢？這就需要我們對類比這種方法的涵義、特點、分類等有足夠的認(rèn)識，才能從繁雜的事物當(dāng)中選取合適的本像和類像，進(jìn)行正確的類比。而只有恰當(dāng)且正確的類比才能給我們帶來高效的學(xué)習(xí)、卓越的研究和富有魅力的創(chuàng)造活動。

德國哲學(xué)家康德所說：“每當(dāng)理智缺乏可靠論證的思路時，類比這個方法往往能指引我們前進(jìn)。”[1]縱觀物理學(xué)史，無論是經(jīng)典物理學(xué)還是現(xiàn)代物理學(xué)，物理學(xué)家運(yùn)用類比方法取得重大建樹的不乏其例。對于類比法的局限性我們要有充分的認(rèn)識，任何事物都有兩面性，類比法同樣如此。我們要認(rèn)識它的本質(zhì)，認(rèn)真慎重地運(yùn)用類比這種方法去研究和學(xué)習(xí)物理學(xué)。只要我們辨證地看待和使用類比法，相信它會給我們的物理教學(xué)和物理研究帶來輝煌的成果。

參考文獻(xiàn)：

[1] 謝希德.科學(xué)思想和科學(xué)方法[M].上海：上海科學(xué)普及出版社，2001.