初探類比在物理教學中的運用

摘 要：運用類比法可使學生迅速、準確地理解一些物理問題，本文就此闡述了類比法在物理數學中的運用及其優點。

關鍵詞：物理課 問題 類比法 運用

要想上好物理課，使學生較容易接受教學內容，教師除了要有淵博的知識，還需要許多教學技能和技巧。有些物理問題，如果單從物理本身的知識去講解，往往事倍功半，最終對學生來說難以理解。但如果利用一下類比法，則可迎刃而解，難者不難了。

類比法是通過比較兩個事物的某些相似或相同之處，用熟悉的事物來認識不熟悉的事物。其關鍵是尋找恰當的類比對象，這里需要直覺、想象、靈感、潛意識等多種心理因素。如果我們在平時的教學中能夠靈活運用類比，往往會事半功倍，收到良好的效果。如果能讓學生掌握并靈活運用類比，在學生的心目中，物理可能不再是那么枯燥和可怕。俗話說：“生活是最好的老師。”這就要求我們平時要緊密聯系學生的“生活世界”，精心設計引入“生活世界”中常見的場景和問題，特別是學生親歷的比較關注的生活“原型”，能夠極大地激發他們探究的欲望，提高他們學習的主動性和積極性。

在人們所熟知幾種邏輯推理中，類比是最富有創造性的。科學史上很多重大發現、發明，往往發端于類比，類比被譽為科學活動中的“偉大的引路人”，是它首先推動了假說的產生。盡管類比不能代替論證，但可以為理解新知識、概念和規律提供依托。因此，作為一種“從特殊推到特殊的科學方法”，類比法在物理教學中有著廣泛的應用。

一、促進對抽象物理概念的理解

物理學中有不少物理概念十分抽象，而學生較習慣于形象思維，缺乏抽象思維和邏輯推理能力，學生對它們缺乏必要的感性認識基礎，給掌握它們帶來了一定的困難。類比法能夠給這些抽象的事物賦予間接的直觀形象，把研究對象具體化，即把已知對象的明確性和可理解性轉移到研究對象上去。運用物理類比思維可以把陌生的對象和熟悉的對象進行對比，把未知的東西和已知的東西相對比。這樣可使學生能動地認識、理解并掌握知識。讓學生在學習知識的同時，提高獲取知識的能力，掌握科學的思維方法，發展智力。在這樣的學習過程中，學生不是接受現成的知識，而是經過自己的探索之法獲得知識，這樣得到的知識更有效、更牢固，理解得也更透徹。

例如，在電學中引入電流、電壓和電路概念時，由于比較抽象，學生往往難以理解。為了讓學生容易掌握，可以這樣類比：水的定向流動形成水流，電荷定向移動形成電流。水從水位高處流向水位低處，水位高低的差叫水位差或水壓，水壓是水定向流動形成水流的原因。同樣，電荷從電位高處流向電位低處，電位之差叫電位差或電壓，電壓是使電荷定向移動形成電流的原因。課本中利用水路和電路進行比較。水路中水泵提供水管內保持一定水壓，電路中電源是提供一定電壓。水路中水管是傳輸水流，電路中導線傳輸電流。水路中水輪機是利用水能的設備，電路中燈泡等用電器是利用電能的設備。水路中閥門控制水流通斷，電路中開關控制電流通斷。這樣類比，學生對電流、電壓、電路這些概念不再感到抽象難理解了。

再如在建立密度概念時，可通過學生已有的速度概念的形成過程進行類比：要比較物體運動快慢，可用相同時間比路程，也可用相同路程比時間，但在時間和路程都不相等時，就必須看單位時間內通過路程的多少而定義速度；同樣要比較物質密度，在質量相等時就要看體積的大小，在體積相等時就要看質量的大小，在質量和體積都不相等時就要看單位體積物質質量的大??；在學習功率時又可通過速度來進行類比，速度是描述運動快慢的物理量，功率則是表示物體做功快慢的物理量。

又如，在講初中物理“力”后，常有學生寫出類似“10kg=98N”的式子，而且在教師多次指出“質量與重力談不上相等”的情況下，仍屢犯這種錯誤。于是我作了這樣的類比：每個人都有兩只腳，正如每有1kg質量的物體所受重力就有9.8N。但不能說“一個人等于兩只腳”，正如不能說“1kg等于9.8N”。這樣的類比使學生們笑了，也使他們在笑聲中為他們的上述錯誤劃上了句號。

二、加深對物理規律的理解和掌握

運用類比方法主要是為了教給學生一種物理思維的方法和接受、理解知識的一種方式。實踐證明，恰當地運用類比，物理課堂會更有氣氛，學生的學習的興趣會很濃。

例如，在光的反射定律中，反射角等于入射角，而不能說成“入射角等于反射角”，因為存在因果關系。但學生們不太理解，我就作了這樣的類比：我們常說這孩子很像他父親，但我們不能說成這父親很像他的孩子。經這一類比，學生們理解地笑了。

又如，在力與運動的關系中，學生不能理解力減小而物體速度增加這一現象，可用人的身高增長作類比：人從出生到成人，其身高逐漸增高。當人的年齡接近成人階段，其身高增長速度將逐漸減慢，但人的身高卻仍在繼續增高，只是增高變緩了，而并非人越長越短。當身高停止增長，人的身高達到了他一生中的最大身高。學生從這一簡單的類比中高很易理解：力減小，只意味著速度的增量在逐漸減少，但物體的速度值卻在增加。

三、幫助物理探究實驗的完成

探究實驗中我運用類比方法主要是為了在引導學生探究的過程中讓學生體驗利用類比法進行猜想或假設的過程，在一個完整的探究過程中還需要對其進行更加深刻的邏輯論證和實驗驗證，最終才能得到結論。

例如，在初中物理“走進分子世界”探究活動中，讓酒精和水充分混合后，觀察液面的位置，發現混合后，酒精和水的總體積小于混合前的總體積，學生感到很疑惑。于是我作了這樣的類比：一滿碗米飯中，倒入半碗水，也不至于溢出，是由于米飯的米粒間有空隙。從而類比出構成物質的微粒——分子間有空隙，這樣學生不再疑惑了。

又如，在探究導體電阻跟導體長度、橫截面積的關系活動后，得出結論：導體越長，橫截面積越小，導體電阻越大。為了讓學生理解它，我作了如下的類比：人群定向移動形成人流。人流走過的路途越長，路面越窄，則困難越大，即阻礙越大。定向移動的電荷所走過路途(導線長度)越長，所走過的路面(導體橫截面積)越窄，受到的阻礙(碰撞)次數越多，電阻越大。

四、加深對新知識的理解

類比法能在廣闊的范圍內，把不同的事物（同類或不同類）聯系起來，既借助原有的知識，又不受原有知識的過分約束，使人們的認識在舊的認識基礎上過渡到新的知識領域。

在電磁感應的教學中，我列出電與磁的對應的特征：正負電荷與磁南北磁極相對應；電荷的相互作用與磁極的相互作用相對應；電場與磁場相對應。接著提出一個問題：電流有磁效應，也就是說“電”可以生“磁”，那么，“磁”可不可以生“電”呢？通過類比，學生很自然地想到：“磁”應該也可以生“電”！接著，我向學生介紹了科學家法拉第的想法和做法，一步一步地引導學生去總結規律。如此類比，相當于在新舊知識間架起了一座橋梁，讓學生能夠從已掌握的舊知識中順利地接受和理解新知識。

可見，類比法具有化難為易的功能。運用類比能夠給一些抽象事物賦予間接的直觀形象，把研究對象具體化，激發學生學習物理的興趣。更重要的是學生對所學的知識不容易遺忘，而且學會了“舉一反三”、“觸類旁通”，增強了學生學好物理的信心。

綜上所述，類比方法是一種重要的物理思維方法，通過類比，可介紹知識的新領域，提出新問題，把創造性思維的培養和開發引向科學研究的前沿。它可以可以建立知識網絡，使知識條理化，把抽象的知識形象化，把復雜的問題簡單化；它能幫助學生融會貫通所學的知識，提高學生分析、解決問題的能力，而且它能較好地培養學生的邏輯思維和創新能力。在實施素質教育的今天，讓學生掌握科學的研究方法顯得尤為重要，它可以讓學生終身受益。因此，在教學中應有意識地滲透或傳授物理學的研究方法——類比方法，使學生受到類比方法的熏陶和訓練，使學生自覺不自覺地逐步掌握和運用類比方法，為以后的終身學習奠定基礎。