運用類比方法 提升思維品質(zhì)

羅智榮

摘 ? 要：類比法是通過形象和熟悉的事物對抽象或不確定的事物進(jìn)行歸類比較，可以比較直觀地推理出新的事物的特征或規(guī)律的方法。適當(dāng)?shù)貞?yīng)用類比方法可以幫助學(xué)生建立物理模型，理解物理概念或規(guī)律，培養(yǎng)創(chuàng)造性思維等。結(jié)合物理課堂教學(xué)實踐談類比法在不同授課階段的應(yīng)用：導(dǎo)入新課時應(yīng)用類比法可吸引學(xué)生注意力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣;授課過程，巧用類比是突破難點、建構(gòu)概念、形成規(guī)律的一種有效手段;復(fù)習(xí)鞏固階段應(yīng)用類比法還可幫助學(xué)生深化理解，加強記憶。

關(guān)鍵詞：初中物理;類比法;應(yīng)用

類比是邏輯學(xué)中的一種推理方法，利用聯(lián)想思維把兩件事物在某些屬性上相同或相似的規(guī)律點來推斷他們在其他方面存在相同或相似的規(guī)律[ 1 ]。物理學(xué)科某些知識存在著一定的相似性，表現(xiàn)在物理規(guī)律，物理模型，物理現(xiàn)象的教學(xué)內(nèi)容和探究方法等方面。教學(xué)中采用類比方法，既是推理法也培養(yǎng)良好的物理思維品質(zhì)。可以有效激活原有的認(rèn)知，順利搭建新舊知識的思維連接，降低感知的難度，促進(jìn)知識的有效轉(zhuǎn)移，從而觸類旁通，同時激發(fā)學(xué)生的探求欲望，喚醒學(xué)生的創(chuàng)新意識。適當(dāng)?shù)貞?yīng)用類比手段可以幫助學(xué)生理解物理概念，定義或規(guī)律，建立物理模型，培養(yǎng)創(chuàng)造性思維等方面有重要作用。

1 ?在引入新課和總結(jié)歸納階段應(yīng)用類比

1.1 ?利用類比法建立概念

在“認(rèn)識浮力”這個探究實驗，對于漂在水面的物體，比如乒乓球有受到水的浮力作用，這個學(xué)生好理解。引導(dǎo)學(xué)生用二力平衡的知識來確定這個與重力等大，反向，共線的力就是浮力。那么在水中會下沉的鐵塊有沒受到浮力呢？這里可以做個類比：用彈簧測力計鉤住一鉤碼靜止，此時彈簧測力計的示數(shù)大小為物體的重力。如果此時用手上托鉤碼，觀察到彈簧測力計的示數(shù)減小，因為鉤碼受三個力：豎直向下的重力，豎直向上的拉力，還有一個豎直向上的手的托力。接著把鉤碼浸到水中，觀察彈簧測力計的示數(shù)在減小，那么就可以分析此時鉤碼在水中受到類似手托鉤碼一樣的一個向上的力。這個力就是水施的浮力。所以即使是在水中下沉的物體，也有受到浮力。浮力的概念：浸在液體中的物體受到向上的力，這個力叫做浮力。

1.2 ?利用類比法幫助記憶

在學(xué)完“物態(tài)變化”這章時，記憶每種物態(tài)變化過程的吸熱和放熱。可以用類比方法幫助學(xué)生記憶。把物質(zhì)的三種狀態(tài)按密度大小階梯式排列，一般來說密度較小的氣體在最上層，密度較大的固體在最底層（如圖1），物態(tài)往上層變化（熔化，汽化，升華）類比人爬樓梯上樓都要能量才能上去，因此都需要吸熱;反之物態(tài)往下層變化（液化，凝固，凝華）則需放熱。

又如電阻定律的學(xué)習(xí)，在總結(jié)歸納或復(fù)習(xí)記憶階段也可以用這種類比加強記憶，導(dǎo)體越長越細(xì)學(xué)生就聯(lián)想到道路長而窄，電子流動時阻礙大，就記住導(dǎo)體越長越細(xì)電阻就大，反之短而粗電阻小。溫度越高，分子運動越劇烈，阻礙越大，電阻變大。

2 ?在概念和規(guī)律教學(xué)中應(yīng)用類比

2.1 ?應(yīng)用用類比法進(jìn)行推理分析

例如：磁場是什么？它真的有嗎？

實驗演示：將一條磁鐵靠近靜止的小磁針，讓學(xué)生觀察小磁針的變化情況，可看到小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)[ 1 ]。

得到結(jié)論：小磁針受到了力

類比分析：用嘴吹小磁針使其轉(zhuǎn)動，原理是因為空氣對小磁針有力的作用;用手撥弄小磁針使其轉(zhuǎn)動，原理是手對小磁針有力的作用;用磁鐵去靠近小磁針使其轉(zhuǎn)動，原理是靠近的磁鐵對小磁針有力的作用。

得出結(jié)論：磁體與小磁針沒有接觸，但是存在著力的作用。實驗表明磁體間存在著某種物質(zhì)，盡管在常態(tài)下是看不見摸不著，但可利用實驗去感知它的某些物質(zhì)特性。

2.2 ?應(yīng)用類比法進(jìn)行難點突破

“比熱容”這節(jié)課的難點就是比熱容概念的建立，要讓學(xué)生理解比熱容大小的實質(zhì)，探究質(zhì)量相同的水和煤油兩種物質(zhì)的吸熱能力不同，即在對比相同的熱源和相同的加熱時間下，比較兩種物質(zhì)的溫度上升情況。實驗觀察到水的溫度上升的比煤油少，得出結(jié)論水的吸熱本領(lǐng)強，水的比熱容大。可以接著用類比的思路進(jìn)行分析幫助學(xué)生理解：

容納熱量的多少類比為容器容納液體的多少;吸熱多少類比為往容器中裝液體體積的多少;溫度高低類比為液體在容器中的高度。

取A、B兩個底面積不同的兩個燒杯（如圖2所示）。

（1）往A、B兩燒杯里倒入相同體積的溶液（如圖3），比較兩燒杯里液面高度，發(fā)現(xiàn)A燒杯液面高度比B燒杯面高度上升的少。因此很明顯A燒杯比B燒杯可以容納更多體積的溶液，A燒杯容積大。

甲、乙兩種物質(zhì)，吸收相同的熱量，乙物質(zhì)溫度上升的比甲物質(zhì)少，說明如果溫度變化相同，乙物質(zhì)可以吸收更多的熱量。也就是乙物質(zhì)比熱容大。相同質(zhì)量的水和煤油吸收相同的熱量，水的溫度上升的少，水的比熱容大[ 1 ]。

（2）往A、B兩燒杯里加溶液到相同高度（如圖4），往A燒杯里加的液體的體積要比B燒杯里加的體積多才能達(dá)到相同高度，A燒杯裝的液體的體積比B燒杯多。由此類比：相同質(zhì)量的甲、乙物質(zhì)，要上升相同的溫度，乙吸收熱量多，乙的比熱容就大。

相同質(zhì)量的水和煤油從相同初溫上升到相同的末溫，即如果上升相同的溫度，水要加熱需要更長的時間，說明水要比煤油吸收更多的熱量，實驗觀察到水要加熱更長的時間，說明水吸收更多的熱量，由此水的比熱容大。

總結(jié)：質(zhì)量相同的不同物質(zhì)吸收相同的熱量，溫度上升較小的物質(zhì)比熱容大。升高相同溫度，吸收熱量較多的物質(zhì)比熱容大[ 1 ]。

2.3 ?利用類比優(yōu)化模型建構(gòu)

（1）利用類比建構(gòu)空間關(guān)系模型

地球同步衛(wèi)星為啥相對地球是靜止的，（繞地球轉(zhuǎn)動的周期與地球自轉(zhuǎn)周期一樣）對于一些文字理解能力弱的學(xué)生，只要建立一個簡單的模型來類比就可以讓學(xué)生事半功倍。可以用自己的腦袋比作地球，舉起一手握拳放在眼前比作地球衛(wèi)星，然后模擬地球自轉(zhuǎn)一周，同步衛(wèi)星也隨著轉(zhuǎn)一周。眼睛看到拳頭的位置都沒變化，衛(wèi)星相對地球位置沒有變化，相對靜止的。

（2）利用類比建構(gòu)微觀結(jié)構(gòu)模型

固體、液體、氣體的結(jié)構(gòu)形態(tài)及分子活躍的程度可以用學(xué)生上課的狀態(tài)進(jìn)行類比。固體的分子狀態(tài)可類比在班級上課，只能在自己座位的同學(xué)們所處的狀態(tài);液體的分子狀態(tài)可類比上體育課，活動范圍大且還有課堂紀(jì)律要求的同學(xué)們所處的狀態(tài);氣體的分子狀態(tài)就可類比為放學(xué)時，可任意行動的同學(xué)們所處的狀態(tài)。

電流的概念建立時，電子的定向移動可用人流進(jìn)行類比。城市商業(yè)廣場車水馬龍，向四面八方走動就不能形成人流;重大節(jié)日里的游行人群，都向一個方向移動，就能形成人流。

聲音以聲波的形式傳播，聲波是怎樣的呢？用可見的水波類比不可見的聲波。

（3）利用類比建構(gòu)過程模型

電磁感應(yīng)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：要部分導(dǎo)體切割磁感線。可以把導(dǎo)體看作一把鐮刀，磁感線比作麥稈。刀只有沿著與麥稈生長一致的方向才不會切割麥稈，其余方向運動都可以切割磁感線，可產(chǎn)生感應(yīng)電流。

無線電波傳遞聲音，圖像等信號。“調(diào)制”和“解調(diào)”這兩個過程不是很容易理解。也可以通過生活經(jīng)驗進(jìn)行類比，用類比的方法讓這問題變得通俗易懂，電磁波類比一列動車，各種信號類比旅客，旅客要去往某個地方，他買票上車類比“調(diào)制”（即低頻信號搭上高頻電磁波）。到了目的地旅客下車類比“解調(diào)”（有用的信號與載體電磁波分離）。

總之，進(jìn)行類比教學(xué)時要突出兩個對象的特征的相似性，而且必須有一個對象是學(xué)生所熟悉并易于理解的，這樣類比在教學(xué)實踐中才能收到較好的效果，真正提升學(xué)生的思維品質(zhì)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 人民教育出版社，課程教材研究所，物理課程教材研究研發(fā)中心.義務(wù)教育教科書教師教學(xué)用書物理九年級全一冊[M].北京：人民教育出版社，2018.