【物理教學(xué)論文】“類比法”在新課改物理教學(xué)中的應(yīng)用

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簡(jiǎn)單新課改強(qiáng)調(diào)以教師為主導(dǎo)學(xué)生為主體，在師生互動(dòng)、生生互動(dòng)的過(guò)程中激發(fā)學(xué)生潛能，學(xué)生在對(duì)已有知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)再認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，成為新知識(shí)的探索者和發(fā)現(xiàn)者。在實(shí)際教學(xué)中“類比法”具有化難為簡(jiǎn)、取材廣泛、效果顯著等特性，具有嚴(yán)格的邏輯推理難以取代的功效。開(kāi)普勒也曾說(shuō)：“我珍視類比勝于任何東西，它是我最可信賴的老師，它能揭示自然界的秘密。”那么，什么是類比法呢？在物理教學(xué)中，“類比”就是對(duì)不同知識(shí)體系、物理過(guò)程、物理方法的類似方面作比較，由已知規(guī)律推測(cè)未知規(guī)律。在學(xué)習(xí)一些比較抽象的物理概念和規(guī)律時(shí)，就可以和學(xué)生看得見(jiàn)的并且與其非常近似的量來(lái)對(duì)照學(xué)習(xí)，這樣就為新知識(shí)的理解提供依托，從而降低學(xué)習(xí)難度，為學(xué)習(xí)難點(diǎn)知識(shí)起到了很好的作用。我們?cè)谖锢斫虒W(xué)過(guò)程中可以嘗試如下類比：一、“類比舊知識(shí)”使物理知識(shí)系統(tǒng)化物理學(xué)是自然科學(xué)中的一門內(nèi)容豐富的基礎(chǔ)科學(xué)，高中物理知識(shí)系統(tǒng)、抽象，新、舊知識(shí)之間存在緊密的內(nèi)在聯(lián)，對(duì)思維能力要求較高。將新、舊知識(shí)進(jìn)行類比，給學(xué)生以啟示，學(xué)生既易于掌握新知識(shí)，又鞏固了舊知識(shí)。如：“加速度”對(duì)于學(xué)生而言是一個(gè)十分抽象的概念，通過(guò)類比減小“速度”到“加速度”的跨度，降低了理解抽象概念的難度。速度教學(xué)設(shè)計(jì)節(jié)選 比較甲乙運(yùn)動(dòng)的快慢（位移相同，時(shí)間短的運(yùn)動(dòng)得快。）比較乙兩運(yùn)動(dòng)的快慢（時(shí)間相同，位移大的運(yùn)動(dòng)得快。）比較丙丁運(yùn)動(dòng)的快慢（時(shí)間位移都不相同，比較一秒鐘位移的大小。）探究引出速度的定義：位移與所用時(shí)間的比值；物理意義：描述物體運(yùn)動(dòng)快慢的物理量。以速度做鋪墊設(shè)計(jì)加速度比較甲乙速度變化的快慢（速度變化量相同，時(shí)間短的速度變化得快。）比較乙丙速度變化的快慢（時(shí)間相同，速度變化量大的速度變化得快。）比較丙丁速度變化的快慢（時(shí)間、速度變化量都不相同，比較一秒鐘速度變化量的大小。）探究引出加速度的定義：速度變化量與所用時(shí)間的比值；物理意義：描述物體速度變化快慢的物理量。比值定義是建立速度與加速度概念的共同點(diǎn)，通過(guò)“類比探究”，相當(dāng)于在新概念“加速度”與舊概念“速度”之間搭橋，學(xué)生在對(duì)已有知識(shí)再認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上順利地探究新知識(shí)，以速度概念的建立為鋪墊建立加速度概念，抽象的加速度概念因此更容易接受。類似的探究過(guò)程在“電壓與電動(dòng)勢(shì)”、“電場(chǎng)強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度”等教學(xué)活動(dòng)中也收到了很好的效果，學(xué)生在“類比探究”的過(guò)程中不但鞏固了舊知識(shí)，理解了新知識(shí)，“比值定義物理量”的思想也深入人心。由此可見(jiàn)，相關(guān)知識(shí)間作類比可幫助學(xué)生加深入地理解知識(shí)，同時(shí)把有內(nèi)在聯(lián)系的知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)起來(lái)，加強(qiáng)知識(shí)點(diǎn)的縱向聯(lián)系，形成完整、系統(tǒng)的知識(shí)結(jié)構(gòu)。類比法可以很好地幫助學(xué)生建構(gòu)知識(shí)系統(tǒng)。二、“類比生活”讓物理規(guī)律形象化抽象是學(xué)生學(xué)習(xí)高中物理最大的障礙，在教學(xué)中如果能利用學(xué)生的學(xué)習(xí)生活經(jīng)驗(yàn)，與學(xué)生身邊的事例作類比，不但可以啟發(fā)學(xué)生思維，化抽象為簡(jiǎn)單，使學(xué)生更加積極專注地參與學(xué)習(xí)，在此過(guò)程中學(xué)生的觀察能力和分析能力也會(huì)潛移默化地提升。比如學(xué)習(xí)電場(chǎng)時(shí)，電場(chǎng)的疊加原理是一個(gè)難點(diǎn)，學(xué)生往往有這樣的疑問(wèn)：電場(chǎng)為什么會(huì)疊加？怎么疊加？總認(rèn)為在疊加區(qū)域的某一位置電場(chǎng)強(qiáng)度的方向有兩個(gè)，如圖1所示：看不見(jiàn)、摸不著的電場(chǎng)對(duì)于學(xué)生而言已是十分抽象，要理解電場(chǎng)的疊加更是難上加難，教學(xué)過(guò)程中可以結(jié)合生活中的例子：一群羊加一群羊等于幾群羊？（一群）。再加一群羊呢？（還是一群）。原因是：兩群或兩群以上的羊融合成“一個(gè)新的群體”，同理，兩個(gè)或兩個(gè)以上的電場(chǎng)疊加成“一個(gè)全新的電場(chǎng)”，在“一個(gè)新電場(chǎng)”的某一位置，電場(chǎng)只有一個(gè)方向。與腦筋急轉(zhuǎn)彎作類比，學(xué)生很容易區(qū)分開(kāi)“新電場(chǎng)”與”原電場(chǎng)”，在有區(qū)分能力的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合力的平行四邊形法則探究“新電場(chǎng)”與“原電場(chǎng)”的矢量關(guān)系。對(duì)于基礎(chǔ)較薄弱的學(xué)生而言，抽象是學(xué)習(xí)高中物理最大的障礙，通過(guò)與生活經(jīng)驗(yàn)的類比，可調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，學(xué)生在快樂(lè)學(xué)習(xí)的同時(shí)很容易突破學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。再如，在介紹電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B時(shí)，學(xué)生由于對(duì)公式E=F/q，B=F/LI的表面認(rèn)識(shí)，認(rèn)為電場(chǎng)強(qiáng)度E與力F成正比，與由場(chǎng)源決定?？深惐葴囟扔?jì)測(cè)室溫，溫度計(jì)只能檢測(cè)室溫而不能決定室溫的高低，同理，試探電核和電流元只能測(cè)電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度，不能決定電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度。學(xué)生容易理解。它們都是由物質(zhì)本身決定的物理量，與定義它們的物理量之間不存在正比或反正的關(guān)系。又如：物理學(xué)中舉足輕重的“萬(wàn)有引力”，“稱”天體質(zhì)量是其重要應(yīng)用之一，把萬(wàn)有引力比作一桿“無(wú)形的稱”，學(xué)生自然會(huì)與生活中的稱作類比-標(biāo)稱量小物體的質(zhì)量，萬(wàn)有引力稱天體的質(zhì)量，生動(dòng)鮮明的比喻強(qiáng)化了學(xué)生的記憶，而“記憶是有效學(xué)習(xí)的開(kāi)始”，強(qiáng)化記憶是實(shí)現(xiàn)知識(shí)熟練應(yīng)用的重要保障。物理概念、規(guī)律與生活的類比中，可以讓物理更加生動(dòng)且貼近生活，學(xué)生結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)突破難點(diǎn)樂(lè)在其中。學(xué)生不斷從學(xué)習(xí)中體驗(yàn)到樂(lè)趣才能對(duì)物理學(xué)科保持一如繼往的興趣。三、“類比相關(guān)學(xué)科”讓自然科學(xué)緊密化物理是自然科學(xué)中的基礎(chǔ)學(xué)科，僅管它與化學(xué)、生物從不同領(lǐng)域、不同角度研究自然科學(xué)，但自然界本身是和諧統(tǒng)一的，各個(gè)學(xué)科的研究方法大致相同，對(duì)自然界的一般規(guī)律也有著相似的認(rèn)知，自然科學(xué)之間相互呼應(yīng)。物理的能量守恒，化學(xué)反應(yīng)中的能量守恒，以及生物光合作用呼吸作用中能量守恒共同揭示了自然界的守恒規(guī)律?；瘜W(xué)平衡，物理氣態(tài)平衡和生物細(xì)胞液平衡的原理非常相似。不同的自然科學(xué)有相同的探究步驟：提出問(wèn)題、猜想假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、收集數(shù)據(jù)、認(rèn)證結(jié)果、分析誤差。實(shí)驗(yàn)中常用的控制變量法在各學(xué)科的實(shí)驗(yàn)探究中都有著至關(guān)重要的作用。在化學(xué)中，通過(guò)控制溫度、壓強(qiáng)干預(yù)化學(xué)反應(yīng)；對(duì)比光譜研究物質(zhì)的原子成分；失重與生物生長(zhǎng)，輻射誘變或激光誘變、航天育種射線與變異，植物生長(zhǎng)素與重力的關(guān)系；生物學(xué)和化學(xué)研究中常利用放射性元素作為示蹤原子。作為自然科學(xué)的分支之一，物理學(xué)與其它自然科學(xué)這間有著千絲萬(wàn)縷聯(lián)系，有時(shí)這千絲萬(wàn)縷相近又不相同。類比既是學(xué)生認(rèn)識(shí)新事物的重要方法又將各學(xué)科緊密關(guān)聯(lián)；既增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的信心又?jǐn)U展了學(xué)生學(xué)習(xí)的視野。四、應(yīng)用“類比法”的注意事項(xiàng)類比法不是萬(wàn)能的，類比法可以幫助學(xué)生巧妙理解部分科學(xué)過(guò)程，卻難以應(yīng)用于整個(gè)過(guò)程之中，所得結(jié)論是否可靠還需按實(shí)驗(yàn)結(jié)果而定。我們應(yīng)將物理知識(shí)聯(lián)系生活，聯(lián)系學(xué)生已有知識(shí)，使知識(shí)融會(huì)貫通，不斷開(kāi)拓學(xué)生思維，強(qiáng)化學(xué)生的理解能力。通過(guò)對(duì)它們的基本特點(diǎn)、重要推論進(jìn)行類比，使學(xué)生區(qū)分它們之間的聯(lián)系與區(qū)別，可幫助學(xué)生深化對(duì)物理概念的理解，活化物理知識(shí)，使物理知識(shí)系統(tǒng)化。教師的主要任務(wù)在于引導(dǎo)、滲透和解惑。若學(xué)生能夠靈活類比，學(xué)習(xí)物理的過(guò)程就更生動(dòng)、有趣和輕松。類比法是科學(xué)史上一種富有創(chuàng)造性的邏輯推理 ，世界萬(wàn)物息息相通，相輔相成，人類通過(guò)類比得到重多發(fā)現(xiàn)；學(xué)生通過(guò)類比已熟悉的生活經(jīng)驗(yàn)或知識(shí)，更快理解新知識(shí)建構(gòu)知識(shí)體系。教學(xué)過(guò)程就是把學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)變?yōu)楝F(xiàn)有發(fā)展水平，學(xué)生的認(rèn)知水平隨著教學(xué)活動(dòng)的進(jìn)行不斷地提高。為了能把握不同學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，加速學(xué)生的發(fā)展