類比教學(xué)法應(yīng)用于高中物理教學(xué)中的價(jià)值及實(shí)踐

類比法，顧名思義就是將不同類型的事物進(jìn)行相互對(duì)比，最終明確它們彼此之間的異同點(diǎn)與關(guān)聯(lián)屬性。在教育領(lǐng)域中，類比法也有應(yīng)用，例如類比教學(xué)法[1]。本文所討論的就是高中物理教學(xué)融入類比教學(xué)法的實(shí)踐操作，通過教學(xué)原則以及實(shí)踐來凸顯新教學(xué)法的價(jià)值效果。類比教學(xué)法能夠?yàn)楦咧猩谖锢碚n堂上創(chuàng)建認(rèn)知能力與思維能力模型，提高課堂物理教學(xué)整體效率，所以類比教學(xué)法具有較高的價(jià)值與意義，非常值得深入研究討論。在明確教學(xué)目標(biāo)以及標(biāo)準(zhǔn)指引下，需要了解高中物理教學(xué)中的類比教學(xué)法應(yīng)用原則。

一、高中物理教學(xué)中應(yīng)用類比教學(xué)法的基本原則

高中物理教學(xué)中，類比教學(xué)法的應(yīng)用愈發(fā)深入，這種教學(xué)法在物理教學(xué)中使用需要遵循以下幾點(diǎn)基本原則[2]。

（一）實(shí)事求是追求物理學(xué)知識(shí)內(nèi)容，激活高中生思維

教師主要運(yùn)用類比教學(xué)法來激活高中生思維，讓他們對(duì)物理學(xué)習(xí)開竅，例如學(xué)會(huì)如何學(xué)習(xí)、遷移知識(shí)，逐漸培養(yǎng)他們良好的物理學(xué)習(xí)習(xí)慣。類比教學(xué)法在猜測(cè)和推理結(jié)論過程中，需要結(jié)合實(shí)踐檢驗(yàn)來展開教學(xué)，鼓勵(lì)學(xué)生多思考、多猜測(cè)、多判斷、多推理。例如，在學(xué)習(xí)人類物理史相關(guān)知識(shí)內(nèi)容時(shí)，雖然通過現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)推導(dǎo)結(jié)果與傳統(tǒng)知識(shí)并不相同，但是教師也要告訴學(xué)生人類科技在不斷發(fā)展進(jìn)步，某些存在于物理史中的觀點(diǎn)可能被推翻，或者不再經(jīng)得起推敲。通過前后對(duì)比，教師可以為學(xué)生得出結(jié)論，就是要始終對(duì)物理保持一種懷疑、實(shí)事求是的態(tài)度，然后再按照需要來運(yùn)用物理知識(shí)，做到正確地學(xué)以致用。

在類比教學(xué)法應(yīng)用過程中，教師應(yīng)綜合考量學(xué)生已有的物理能力基礎(chǔ)、認(rèn)知能力以及知識(shí)儲(chǔ)備，然后再判斷何時(shí)、何地、何種情況使用新教法，時(shí)刻確保物理教學(xué)高實(shí)效性。高中物理知識(shí)難度較大，教師更要指導(dǎo)學(xué)生實(shí)事求是，結(jié)合學(xué)科知識(shí)切口來展開針對(duì)性類比教學(xué)，讓學(xué)生在類比過程中自然、深入地學(xué)習(xí)理解物理知識(shí)。

（二）豐富類比教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)新物理教學(xué)思維

類比教學(xué)法中分支教法應(yīng)用類型豐富，教師不但可以指導(dǎo)學(xué)生縱向、橫向類比，還能為學(xué)生發(fā)散類比。本文主要談發(fā)散類比，發(fā)散類比對(duì)于深挖物理知識(shí)，建立與其他學(xué)科之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系卓有成效，要在學(xué)科對(duì)比中提高學(xué)生的物理學(xué)科認(rèn)知能力，讓學(xué)生溫故知新，更輕松地學(xué)習(xí)某些新的物理知識(shí)。在分散類比過程中，教師需要做到寧缺毋濫，長(zhǎng)遠(yuǎn)考量。一方面，不能拘泥于通過復(fù)習(xí)舊知識(shí)來講解新知識(shí)，要多從創(chuàng)新角度帶領(lǐng)學(xué)生理性看待物理知識(shí)問題，做到具體事物具體分析；另一方面，也需要長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮學(xué)生的物理學(xué)習(xí)過程，讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)物理知識(shí)的深層次、橫向與縱向遷移，持續(xù)強(qiáng)化他們的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，如此對(duì)于高中物理課堂教學(xué)質(zhì)量的提升是立竿見影的。

高中生課業(yè)壓力較大，教師在運(yùn)用類比教學(xué)法過程中也要注意避免學(xué)生產(chǎn)生定式思維，如此會(huì)導(dǎo)致某些錯(cuò)誤類比情況的發(fā)生，所以教師需要?jiǎng)?chuàng)新物理教學(xué)思維。例如，要鼓勵(lì)學(xué)生從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度考量物理教學(xué)活動(dòng)，教師需要跳出課堂教學(xué)固有思維模式，避免過分關(guān)注眼前教學(xué)現(xiàn)狀，而是需要利用類比教學(xué)法來細(xì)分物理知識(shí)內(nèi)容特征，讓學(xué)生能夠在課堂上真實(shí)接觸自然界、生活中的物理知識(shí)內(nèi)容。考慮采用多種多樣的教學(xué)方法，明確教學(xué)原則，培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)的良好學(xué)習(xí)觀念與習(xí)慣。

總體而言，類比教學(xué)法在高中物理課堂教學(xué)中的應(yīng)用非常多元化，它鼓勵(lì)師生積極參與到物理實(shí)踐學(xué)習(xí)活動(dòng)中，不斷激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與主動(dòng)性，形成良好的物理課堂互動(dòng)氛圍，進(jìn)而彰顯高中物理教學(xué)高價(jià)值、高水平。

二、高中物理教學(xué)中應(yīng)用類比教學(xué)法的實(shí)踐應(yīng)用要點(diǎn)

高中物理教學(xué)中各個(gè)環(huán)節(jié)都可以嘗試應(yīng)用類比教學(xué)法[3]。例如，在習(xí)題訓(xùn)練、教學(xué)情境構(gòu)建以及概念教學(xué)中，都可以按需實(shí)施，確保類比教學(xué)法完美契合物理課堂需要，提高高中物理教學(xué)水平。

（一）物理概念教學(xué)中應(yīng)用類比教學(xué)法

1.創(chuàng)建模型類比機(jī)制，轉(zhuǎn)化抽象概念

在類比教學(xué)法應(yīng)用中，教師要為學(xué)生建立模型類比機(jī)制，將原本抽象的物理概念轉(zhuǎn)化為具象內(nèi)容[4]。在模型類比過程中，專門針對(duì)模型與原型概念之間的微妙關(guān)系展開類比對(duì)比與推理，為學(xué)生灌輸物理實(shí)驗(yàn)概念。高中生所學(xué)習(xí)的物理知識(shí)內(nèi)容多，大量物理概念的積累可能導(dǎo)致學(xué)生長(zhǎng)時(shí)間學(xué)習(xí)面臨記憶或者概念應(yīng)用困境。所以，教師采用類比教學(xué)法設(shè)計(jì)規(guī)劃物理課堂，為學(xué)生深挖各種概念之間的微妙關(guān)聯(lián)關(guān)系，爭(zhēng)取將多個(gè)概念、知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)起來，將其中的某些抽象概念轉(zhuǎn)化為具象概念，實(shí)現(xiàn)對(duì)新舊知識(shí)內(nèi)容的相互遷移優(yōu)化，確保學(xué)生對(duì)物理概念擁有全新認(rèn)知，全方位提高高中物理學(xué)習(xí)效率與水平。眾所周知，高中物理知識(shí)難度較大較抽象，某些難以直觀呈現(xiàn)，如果大量復(fù)雜、多變的公式、符號(hào)呈現(xiàn)在學(xué)生面前，必然給學(xué)生造成巨大的學(xué)習(xí)壓力。所以，教師要合理運(yùn)用類比教學(xué)法建造模型，將學(xué)生的發(fā)散性思維激活，實(shí)現(xiàn)舊知識(shí)向新知識(shí)遷移，體現(xiàn)概念重要價(jià)值。

例如，在學(xué)習(xí)人教版高中物理必修一《牛頓第二定律》一課時(shí)，教師需要為學(xué)生溫故知新，用之前教學(xué)過的“牛頓第一定律”引出該課新知識(shí)的概念主題，成功類比物體的運(yùn)動(dòng)加速度與物體質(zhì)量之間的受力關(guān)系變化，如此能夠引導(dǎo)學(xué)生展開實(shí)驗(yàn)研究。當(dāng)然，教師也會(huì)為學(xué)生提供各種實(shí)驗(yàn)器材，將學(xué)生分組，讓他們合作完成“牛頓第二定律”與“牛頓第一定律”的類比實(shí)驗(yàn)操作，指導(dǎo)學(xué)生觀察并記錄某些實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

例如，牛頓第二定律是經(jīng)典力學(xué)中最重要的定律之一，它描述了物體所受合力與物體加速度之間的關(guān)系。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為 F=ma ，其中F為物體所受合力，m為物體質(zhì)量，a為物體加速度。這個(gè)簡(jiǎn)單的公式揭示了物體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。教師可以根據(jù)牛頓第二定律為學(xué)生進(jìn)行模型設(shè)計(jì)，如：為了驗(yàn)證牛頓第二定律，我們可以使用一個(gè)斜面、滑塊和測(cè)力計(jì)來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。首先，在斜面上放置一個(gè)滑塊，并用測(cè)力計(jì)測(cè)量它在不同斜度角下的重力。然后，改變斜面角度，再次測(cè)量滑塊的重力。相比之下，牛頓第一定律則會(huì)從慣性角度分析滑塊運(yùn)動(dòng)變化。

在模型類比教學(xué)過程中，教師需要指導(dǎo)學(xué)生探究加速度與力、與質(zhì)量之間的關(guān)系，然后再為學(xué)生呈現(xiàn)牛頓第二定律的相關(guān)概念以及物理變量關(guān)系，如此學(xué)生也能通過類比更好地理解這一重要物理定律。

2.形成等效類比形態(tài)，熟能生巧

等效類比教學(xué)法是類比教學(xué)法中的重要分支，它希望證明不同事物之間是具有相同點(diǎn)可挖掘的，找到不同事物之間的共通性[5]。物理課堂上，教師要讓學(xué)生將注意力放在掌握不同概念知識(shí)點(diǎn)的等效類比過程中，發(fā)現(xiàn)不同概念之間的相似性或內(nèi)在聯(lián)系，達(dá)到舉一反三的學(xué)習(xí)效果。這種等效類比形態(tài)所呈現(xiàn)出的優(yōu)勢(shì)就是能夠?qū)⒃緩?fù)雜的知識(shí)簡(jiǎn)化，讓學(xué)生熟悉所學(xué)習(xí)的新概念。

例如，在學(xué)習(xí)人教版高中物理必修2《宇宙航行》一課時(shí)，教師在指導(dǎo)學(xué)生深入學(xué)習(xí)、了解人造地球衛(wèi)星過程中，也將衛(wèi)星的發(fā)射原理告訴學(xué)生，與學(xué)生共同思考發(fā)射出去的物體如何安全返回地球？在外太空如何運(yùn)轉(zhuǎn)等。教學(xué)中，教師運(yùn)用類比教學(xué)法，并基于等效類比為學(xué)生呈現(xiàn)各種照片，展示人類航天事業(yè)中人造地球衛(wèi)星發(fā)射成功的案例，配合視頻介紹我國(guó)引以為傲的神舟系列飛船外太空征程。這一視頻能夠與教材文字進(jìn)行等效類比，再指導(dǎo)學(xué)生正確繪制衛(wèi)星運(yùn)行的常規(guī)圖像。在這里，教師為學(xué)生展示了萬有引力定律，為學(xué)生輸出“第一宇宙速度”概念。通過等效類比，學(xué)生能很好地理解宇宙飛船在宇宙中航行的整個(gè)過程，體現(xiàn)類比教學(xué)法的積極應(yīng)用價(jià)值，進(jìn)而為學(xué)生打造高質(zhì)量物理類比教學(xué)課堂[6]。

（二）情境構(gòu)建教學(xué)中應(yīng)用類比教學(xué)法

教師需要為學(xué)生構(gòu)建生動(dòng)具體的物理學(xué)習(xí)情境，結(jié)合類比教學(xué)法對(duì)知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行對(duì)比、講解，以此將學(xué)生的注意力集中到課堂之上，引導(dǎo)他們共同研討學(xué)習(xí)中的重難點(diǎn)知識(shí)。具體而言，教師要為學(xué)生設(shè)計(jì)直觀的宏觀物理模型，搭配貼近實(shí)際的教學(xué)情境，幫助學(xué)生深化對(duì)所學(xué)物理知識(shí)的理解，從而實(shí)現(xiàn)理想的教學(xué)效果。

以高中物理必修2《圓周運(yùn)動(dòng)》的教學(xué)為例，教師可先引導(dǎo)學(xué)生探究線速度和角速度的概念，讓他們初步了解這兩個(gè)物理量與周期之間存在的關(guān)聯(lián)。之后，運(yùn)用類比教學(xué)法構(gòu)建完整的物理教學(xué)情境，引導(dǎo)學(xué)生深入思考和探究，進(jìn)一步挖掘“線速度”“角速度”等概念的內(nèi)涵，分析不同概念在特定物理情境中可能呈現(xiàn)出的各種關(guān)系。比如，教師可以讓學(xué)生將線速度與日常生活中汽車行駛的速度進(jìn)行類比一一汽車行駛的速度是單位時(shí)間內(nèi)通過的路程，而線速度則是做圓周運(yùn)動(dòng)的物體單位時(shí)間內(nèi)通過的弧長(zhǎng)，通過這樣的類比，學(xué)生能更快理解線速度的定義。同樣，對(duì)于角速度，可類比鐘表指針轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢，指針在單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度就是角速度的直觀體現(xiàn)，借助這種類比，學(xué)生能清晰把握角速度的本質(zhì)。

同時(shí)，教師還可以引入生活中常見的圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)例，結(jié)合類比教學(xué)法，利用多媒體平臺(tái)進(jìn)行展示，像洗衣機(jī)脫水桶的轉(zhuǎn)動(dòng)、電風(fēng)扇扇葉的轉(zhuǎn)動(dòng)等。在播放這些視頻時(shí)，教師要為學(xué)生詳細(xì)解讀圓周運(yùn)動(dòng)中不同物體的轉(zhuǎn)動(dòng)速度與轉(zhuǎn)動(dòng)幅度之間的關(guān)系，引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察并思考相關(guān)問題。例如，提出“做圓周運(yùn)動(dòng)的物體轉(zhuǎn)動(dòng)快慢應(yīng)該如何描述？”這一問題后，不同學(xué)生基于自身的觀察和理解會(huì)產(chǎn)生不同的看法：

學(xué)生A認(rèn)為，要比較相同時(shí)間內(nèi)物體與圓心轉(zhuǎn)過的角度；

學(xué)生B則覺得，要比較相同時(shí)間內(nèi)物體轉(zhuǎn)過的圈數(shù)。

在這樣的情境構(gòu)建過程中，教師充分發(fā)揮了類比教學(xué)法的作用，結(jié)合學(xué)生的不同理解與發(fā)言，引導(dǎo)他們通過類比已有的知識(shí)和生活經(jīng)驗(yàn)來理解圓周運(yùn)動(dòng)的相關(guān)知識(shí)，從而取得理想的課堂教學(xué)效果。讓學(xué)生在具體情境中思考類比教學(xué)法的實(shí)踐應(yīng)用要點(diǎn)與價(jià)值，對(duì)于培養(yǎng)高中生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)具有重要的推動(dòng)作用。通過這種方式，學(xué)生不僅能更輕松地掌握抽象的物理概念，還能學(xué)會(huì)運(yùn)用類比的思維方式去分析和解決問題，提升自身的物理學(xué)習(xí)能力。

（三）習(xí)題訓(xùn)練教學(xué)中應(yīng)用類比教學(xué)法

在習(xí)題訓(xùn)練教學(xué)環(huán)節(jié)，教師合理運(yùn)用類比教學(xué)法，能為高中生物理知識(shí)運(yùn)用能力和物理解題能力的提升提供有力幫助。在習(xí)題訓(xùn)練過程中，教師可以要求學(xué)生自行分析新課學(xué)習(xí)的知識(shí)內(nèi)容，進(jìn)一步思考正確的解題方法，在這個(gè)循序漸進(jìn)的過程中，培養(yǎng)他們良好的自主探究意識(shí)。

以人教版高中物理必修1《重力與彈力》的習(xí)題訓(xùn)練為例，教師采用類比教學(xué)法，能有效幫助學(xué)生拓寬物理解題思維，形成多元化的解題思路，從不同角度思考解題方法。比如，在一道關(guān)于“重力與彈簧彈力”的綜合習(xí)題中：一個(gè)物體在地球表面受到的重力為G，當(dāng)用一根輕質(zhì)彈簧將其懸掛起來時(shí)，彈簧伸長(zhǎng)了x；若將這個(gè)物體和彈簧拿到月球表面，已知月球表面的重力加速度是地球表面的1/6，此時(shí)彈簧會(huì)伸長(zhǎng)多少？

教師可先指導(dǎo)學(xué)生分析物體在地球表面的受力情況，明確物體受到豎直向下的重力G和彈簧豎直向上的彈力F，由于物體靜止，這兩個(gè)力是一對(duì)平衡力，即 F=G 。根據(jù)胡克定律，彈簧的彈力 F=kx （其中 k 為彈簧的勁度系數(shù)），所以G=kx ，由此可推出 k=G/x 。隨后，引導(dǎo)學(xué)生類比物體在月球表面的受力情況，物體在月球表面受到的重力 G^′=1/6G ，此時(shí)彈簧的彈力F與重力G’平衡，即F =G^′ 。同樣根據(jù)胡克定律，F(xiàn)'=kx（x’為物體在月球表面時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量），所以1/6G=kx^′ 。因?yàn)閺椈傻膭哦认禂?shù) k 是由彈簧本身的性質(zhì)決定的，與所處位置無關(guān)，所以將 k=G/x 代入上式，可得 1/6G=（G/x）x^′ ，解得 x^′=1/6x 。

在這樣的類比習(xí)題訓(xùn)練過程中，學(xué)生通過對(duì)物體在地球和月球表面受力情況的類比，聯(lián)想到重力與彈力的平衡關(guān)系以及胡克定律等相關(guān)概念和規(guī)律，解題思路會(huì)逐漸清晰，從而更好地掌握《重力與彈力》一課的相關(guān)內(nèi)容。從整體來看，習(xí)題訓(xùn)練應(yīng)當(dāng)注重教學(xué)過程的靈活性，給予學(xué)生足夠的自由發(fā)揮空間。教師也可以將類比教學(xué)法的應(yīng)用權(quán)限交給學(xué)生，鼓勵(lì)他們對(duì)涉及舊知識(shí)和新知識(shí)的題自進(jìn)行類比分析，自主創(chuàng)編物理題目，在類比的過程中發(fā)現(xiàn)不同知識(shí)點(diǎn)之間的異同，進(jìn)而做到學(xué)以致用。通過這樣的訓(xùn)練，學(xué)生能逐漸養(yǎng)成類比思維習(xí)慣，在面對(duì)復(fù)雜物理問題時(shí)，能快速找到解題的突破口，提高解題效率和準(zhǔn)確性[7]。

結(jié)束語

在新課改背景下，高中物理課堂教學(xué)中教師要善用類比教學(xué)法，體現(xiàn)教法價(jià)值與實(shí)踐應(yīng)用嫻熟技巧，幫助學(xué)生做到溫故知新，全范圍提升他們的自學(xué)能力、交流合作能力、互動(dòng)能力以及問題解決能力。同時(shí)，類比教學(xué)法能夠靈活運(yùn)用于高中物理概念、情境以及習(xí)題教學(xué)活動(dòng)中，其應(yīng)用范圍廣、應(yīng)用價(jià)值高，非常值得在未來繼續(xù)研究推廣，確保高中生物理乃至其他學(xué)科學(xué)習(xí)輕松愉快，學(xué)科核心素養(yǎng)水平得以提高。

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