應用類比思想提升物理教學有效性

莫穎龍

【摘 要】本文論述應用類比思想方法開展物理教學的具體做法，運用“類比導入，推動同化；類比轉化，正向遷移；類比聯想，引導創新；類比拓展，豐富視野”提高課堂教學有效性，加深學生對物理知識的理解與記憶，提升學生的思維能力與學科素養。

【關鍵詞】物理教學 類比思想 導入 轉化 創新 拓展

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2017）11B-0139-02

類比思維是一種富有創造性的思維形式，在物理學研究中起著重要的作用，它是指從事物本質出發，把已知事物和具有某種相似之處的未知事物進行比較分析，從中受到啟發，以尋求研究新事物方法的思維形式。英國培根曾說過“類比聯想支配發明”，由此可見，培養學生的類比思想對提高學生物理素養具有重要意義。當代教師應當善于在課堂上運用類比思想開展教學，不斷向學生滲透類比思維的思想與方法，提高教學質量。

一、類比導入，推動同化

類比思維可以用于課堂的導入環節。物理學中有很多知識點是相互關聯的，通過類比引導學生運用舊知探索新知，發現新舊知識之間的聯系，有助于推動知識的同化，提高學生的學習效率。因此筆者認為，教師應當充分挖掘教材資源，采用科學的探究模式，將類比思維滲透到課堂的導入環節，推動學生完成知識的同化。

比如筆者在對《電場強度》這一節的內容進行教學時，為了導入電場的概念，筆者首先引導學生對重力場的概念與特點進行復習與回顧。緊接著筆者向學生提問道：“場是一種特殊物質，看不見摸不著，但確實存在，是由特定的力形成的。這節課我們要學習另一種形式的場——電場，同學們知道電場與重力場有什么相同或類似之處嗎？”剛開始學生都摸不著頭腦，想不出問題的答案，于是筆者先引導學生帶著疑問去學習電場的概念及特點等基本知識，然后再返回來回答這一問題。最后學生通過對比新舊知識發現了很多電場與重力場的相似之處，例如，重力場與電場的場力做功的特點相似，重力場的場力做功與路徑無關，與零勢能面的選擇無關，只與始末位置的高度差有關；而電場的場力做功也是與路徑無關，與零勢能面的選擇無關，只與始末位置的電勢差有關。

在上述教學活動中，筆者通過用類比思維導入新課，不僅激發了學生的學習興趣，而且使他們積極參與到課堂的思考與探究當中，充分發揮他們的主觀能動性。與此同時，學生通過思考與分析，找出了新知識與已有知識的類比關系，提高了自身的思維素質，取得了很好的教學效果。

二、類比轉化，正向遷移

在任何一門學科的學習之中，學生都需要學習大量而瑣碎的知識點，若學生無法將這些知識與內容建構形成完整的知識體系，則難以達到理想的掌握與記憶效果。教師在教學時，通過運用類比轉化，能夠將原本孤立、零散的知識串聯起來形成一個有機的整體，使知識系統化、條理化，促進學生建立良好的認知結構，提高教學效果。

比如筆者在對《電磁感應》這一節內容進行教學時，引導學生對電與磁進行類比分析。筆者向學生提問道：“在前面我們學習了電流的磁效應，任何通有電流的導線，都可以在其周圍產生磁場，換句話可以說是‘電能生磁，那么反過來思考，磁生電的現象是否存在呢？”緊接著筆者引導學生大膽設計實驗，通過實踐操作來證明這一假設是否成立。最終學生通過實驗得出了如下結論：當穿過閉合電路的磁通量發生變化時，閉合電路中就會有電流產生，即電能生磁。由此學生深入理解電與磁之間的轉化關系與對應關系。又比如筆者對《拋體運動的規律》這節內容進行教學時，運用了“化曲為直”的轉化思想，引導學生將初速度 v0 分解成水平分速度 vx=v0，豎直分速度 vy=0；將加速度也分解成水平加速度 ax=0，ay=g，這樣平拋運動就轉化為水平方向上的勻速直線運動，豎直方向上的自由落體運動。學生可以快速地求解出平拋運動某一時刻的速度、位移或動能等，例如速度大小 。此外，通過這一轉化，學生更加靈活地掌握了直線運動與曲線運動之間的關系，提高了解決問題的能力。

在上述教學活動中，筆者通過類比轉化，實現知識和方法的正向遷移，進一步加深學生對知識的理解與記憶，高效實現教學目標。

三、類比聯想，引導創新

應用類比思維能夠有效開拓學生思路，提高學生分析問題與解決問題的能力。教師在教學過程中，可以通過引導學生進行類比展開聯想，探究出富有創造性的解題思路，提高創新意識。比如下面這個例題：

兩個寬度相同但長度不同的臺球框固定在水平面上，從兩個框的長邊同時以相同的速度分別發出小球 A 和 B，如圖 1 所示，設球與框邊碰撞時無機械能損失，不計摩擦，則兩球回到最初出發的框邊的先后順序是什么？

學生通過分析發現小球運動過程中速率是不變的，緊接著在筆者的引導下，學生聯想光的反射定律：反射光線和入射光線分居在法線的兩側，反射角等于入射角。學生將小球 A 與 B 的初始運動的方向看作為反射光線，正確繪制出小球 A 與 B 的運動路線，如圖 2 所示。小球 A 的運動路線為 A→A1→A2→A3，小球 B 的運動路線為 B→B1→B2→B3，運用幾何知識分析可以發現，小球 A 與 B 的路線長度相同，即兩球運動的總路程是相同的。又因為兩個球的初速度相同且不變，所以兩個小球應當同時回到初出發的框邊。

在上述教學活動中，筆者通過引導學生運用類比思維對問題展開充分的聯想，使學生茅塞頓開，取得理想的教學效果，成功地解決問題，并在思路上有所創新，顯著提高課堂教學質量。

四、類比拓展，豐富視野

拓展是對思維更高層次的要求，當學生初步形成類比思維能力時，教師可以應用類比思維進行針對性的指導和延伸，拓寬學生的視野。

比如筆者在對《重力勢能》這一節的內容教學時，學生已經知道每一種力做功會引起相應的一種能量的變化。例如，物體所受的合外力做功會引起動能的變化，重力做功將引起物體重力勢能的變化，除重力以外的力做功將引起物體機械能的變化。在介紹完這一節的內容之后，筆者應用類比法對相關知識進行拓展與延伸。“我們大家都知道，物質是由分子、原子和粒子組成的，而分子是由帶正電荷的原子核和帶負電荷的電子組成的體系，由于電荷之間的相互作用，分子與分子間產生相互作用力，分子間的相互作用力稱為分子力。那么大家覺得分子力做功是否會引起能量的變化呢？”學生根據所學知識，判斷出分子力做功一定會引起能量變化。緊接著筆者向學生介紹分子勢能，并向他們提問道：“大家類比重力勢能與重力做功的關系，猜想一下分子力做正功時，分子勢能會怎么變化呢？”通過類比，學生都得出了正確的答案：分子力做正功時，分子勢能就減小；如果分子力做負功時，分子勢能就增大。最后筆者向學生介紹一些電勢能的知識，引導學生初步了解和認識電場力與電勢能，為后面《靜電場》章節的學習打下基礎。

在上述教學活動中，筆者應用類比思維對課本知識進行拓展與延伸，使學生接觸到新的物理概念，包括分子力、分子勢能、電勢能，等等，讓他們了解到更多的物理知識與現象，幫助學生建立起學習物理的思維體系，為他們今后物理學科的學習做好準備。

綜上所述，教師在教學過程中應用類比思維進行物理知識的導入、轉化、聯想與拓展，能夠有效提高課堂教學的有效性，加深學生的理解與記憶，發散其思維，提升其思維能力與學科素養。

【參考文獻】

[1]喬金芳.高中物理教學中培養類比思維的策略研究[J].學周刊，2016（28）

[2]卜伶娟.巧用類比 放飛思維——課堂教學類比思維運用的實踐與思考[J].數化理解題研究，2015（23）

[3]曹慧娟.淺談類比教學法在初中物理課堂中的運用[J].求知導刊，2016（4）

（責編 盧建龍）endprint