類比思維引導下的高中物理學習難點突破

陳紅雷

(江蘇省海門市第一中學 226100)

類比思維是邏輯推理能力的重要體現，在物理問題研究的過程中有非常普遍的運用.在高中物理學習的過程中，學生經常需要結合多個對象在某些屬性上的相同推測出它們在其他方面也具有類似的屬性，最終促成概念的理解，并完成問題的解決，這樣的處理可以有效幫助學生實現難點突破，提升學習效率.

一、類比思維引導下的物理概念建構

概念是學生物理學習和研究的基礎，是物理教學的重要著力點.在高中物理的概念體系中，部分概念源于學生所熟悉的領域，學生在掌握和理解上都不存在困難.但是某些概念源于學生相對陌生的場景，不少概念還是通過科學抽象的思維提煉而來，這為學生的理解和認識造成了很大的困難.對于這樣的一些問題，教師要立足于概念自身的特點，為學生選擇多樣化的學習方法，降低概念認知的門檻，而類比思維就是一種非常重要的認知手段.當某些概念和學生已有的認知存在類似之處時，教師引導學生對相關場景進行分析和比較，以此來引導學生完成概念的建立，這樣的處理可以化陌生為熟悉，有效搭建已有經驗和新學內容之間的橋梁，如此可以促使學生更好地完成概念學習的任務.

比如電場的學習，這是一個相當抽象的環境，里面有很多概念的建立，需要學生靈活開啟自己的思維，采用包括類比在內的思維方法來達成認識.事實上，很多概念之間的相似性也的確為類比思維的運用創造了條件，以“點電荷”為例，這個概念的提出是在庫侖定律的研究過程中，庫侖定律是針對真空中兩個點電荷之間作用力特點的探索，點電荷是什么？是帶電的“點”，它們沒有大小，也沒有形狀.這個概念從字面來看，很容易理解，但是概念的建立可不是停步于字面就可以的，我們需要學生明確概念提出的緣由和必要性，這樣才能促成學生對概念形成更具本質性的認識.教學時，筆者認為兩次類比在這里要運用，一是點電荷與質點概念的類比，二是庫侖定律與萬有引力定律的類比，前者有助于學生對概念本身形成認識，后者則能夠讓學生明確點電荷概念提出的作用.類比于質點的概念提出，教師要指導學生明確質點和點電荷都是理想化的抽象模型，都是忽略了物體大小和形狀對問題的影響，以此來類比，學生更容易接納這個概念.將庫侖定律和萬有引力定律做類比，學生會意識到這兩個力都與物體之間的距離相關，但是這個距離如何來確定呢？當兩個物體都是“點”時，問題的研究和處理將變得異常簡單，這將引導學生有效把握概念提出的意義.

二、類比思維引導下的物理情境分析

在問題分析和處理過程中，不少學生的問題難點會集中于情境的陌生感和困難性.人們對陌生的事物總是存在著莫名的緊張和局促，這一點在高中生身上將體現得相當明顯，這種背景下讓學生開啟思維來進行有效率的問題處理將是非常困難的.與之對應的操作就是通過科學的思維方法將陌生的情境轉化為學生熟悉的場景.

比如在電場問題的分析過程中，電場看不見摸不著，這也就為學生的問題分析帶來了不小的困難，如何化解學生分析的難點呢？筆者認為，考慮到勻強電場所提供的力是一個恒力，這是一個和重力有著相似性的力，尤其是電場力做功和重力做功就具有相近的特點，即都與路徑沒有關系，只與初末位置相關，這些都為類比思維奠定了堅實的基礎.此外重力場中的運動場景是學生最熟悉的內容，學生身邊就不間斷地發生著各種重力場作用下的運動，而且像自由落體運動、平拋運動等等，也都是學生在前階段經常研究的運動類型，所以以重力場中的運動場景和電場來進行類比，引導學生以重力場的模型來構思即將形成的運動情形，這樣所形成的運動形式更容易被學生多接納.特別是一些重力場與電場疊加的問題，其實受力分析并不復雜，而且運動形式也比較特殊，但是對初學者而言，這些內容直接分析又存在很大困難，但是一旦采用類比的方式來處理，學生將有效縮短思維的跨度，從而更快地厘清問題的思路.以帶電粒子在電場中的偏轉為例，教師引導學生將其類比于重力場中的平拋運動，無論是采用分解法來處理，亦或是通過平拋運動的相關結論來梳理某些特殊的問題，學生都可以延續以往的分析方式來處理，這樣的教學將更加匹配學生的能力基礎，能夠提高學生的問題分析效率.

三、類比思維引導下的知識梳理

高中物理的概念繁多，隨著學習的推進，各種規律也是層出不窮，不少學生在學習過程中往往顧此失彼，將所有的知識點混淆在一起，最終導致認知體系的混亂，這自然也將大大制約學生的學習效率.為此，教師要積極研究學生的學習特點，指導學生進行知識的梳理，從而促使學生的認知更有條理，這對學生學習能力的提升將產生很強的推動效果.指導學生進行知識整理，不是將知識的體系性展示在學生面前，教師要指導學生模仿他們已學內容的知識結構來對新學知識的結構體系進行類比性處理，換言之，這是對學習方法的類比，能夠大幅提升學生整理知識的效率.

例如在完成了磁場知識的學習之后，我們都要引導學生完成對該章節的概念進行整理，這一過程就可以完全讓學生自己來進行.事實上，學生在新學階段就是類比著電場來認識諸多磁場概念的，所以在復習整理階段延續這種類比思維將是一個水到渠成的過程.學生可以翻看以往自己對電場內容的整理情況，然后將相應的程序移植到磁場的復習過程中.比如在電場知識整理時，學生整理過電場線的基本特點，并結合電場線對特殊電場進行認識，在磁場復習整理的過程中，自然也要將這一思路延續過來，將磁感線的特點進行梳理，并結合磁感線對特殊磁場進行認識.當然，類比的同時也要展開積極的比較，即學生還需要對電場線和磁感線之間的異同點進行比較，這樣的處理才能真正做到溫故知新，即在復習磁場的過程中，也能對電場內容進行復習，促使學生對電場的認識更上一個臺階.

總之，在高中物理教學過程中，采用類比思維可以幫助學生將陌生的情境轉化為熟悉的內容，而且還將引導學生有效促成學習方法的遷移，同時還能促進學生思維品質的提升，這樣教學方式應該得到充分的推廣和運用.