浅谈物理探究思维中的类比思维

辛亚

摘要在科学知识日新月异的今天，在探究式思维中有一种类比思维方法是用已经掌握的知识帮助学习理解新的知识，它对提高学习效率，发展新能力，培养创新意识都有事半功倍的效果。

关键词探究思维；物理；类比法

探究式教学在物理教学中得到了广泛的应用，探究式思维模式无论是在教材上、课堂上还是习题中都得以体现。伽利略的观察、实验、猜想、验证的探究思维方法也得到广大师生的重视、学习和应用。可以说探究式思维已成为教师授课方式和学生学习方式的首选。在科学知识日新月异的今天，在探究式思维中有一种方法是用已经掌握的知识帮助学习理解新的知识，它对提高学习效率，发展新能力，培养创新意识都有事半功倍的效果，这种方法在物理新教材中也多次出现，那就是类比思维方法

一、类比思维是一种创造性的思维形式

类比思维是根据两个对象在某些属性上相似而推出其在另一些属性上也可能相似的一种思维形式。其过程特点是：通过对两个不同的对象进行比较，找出其相似点和不同之处，然后以此为依据，把其中某一对象的有关知识或结论推移到另一对象上去。由此可见，运用类比思维，是以被研究的对象与被类比的对象是否具有相似性作为出发点，对相似关系进一步引深或重新构造，最后构建被研究对象的知识体系。这本身就是一个抽象思维，形象思维和直觉思维的创造性思维过程。比如，在磁场的学习过程中，指导好学生把磁场和电场的知识进行类比，不但能很快的掌握好磁场知识，而且能使学生更好的对比出电场和磁场的相似和不同以及各自的特点。在物理学的发展历史上运用类比思维取得重大成就的也不乏其人。如，托马斯*杨提出的光的波动说，是将光现象与声波、水波进行了类比提出的；狄拉克著名的“正电子”假说；是根据物质的对称性关系提出来的；卢瑟福原子结构的“太阳系模型，是将原子结构与太阳系类比提出的。库仑定律的确立更是类比思维方法直接得出物理定律和物理规律的成功典范。在库仑定律建立之前，人们已知带电金属空腔对空腔内的电荷没有作用力，有人将这一现象与质量分布均匀的球壳对壳内质点无作用力这一现象类比，猜测电荷力与万有引力相似，与距离的平方成反比。正是基于这一猜测，卡文迪许设计了相应的实验进行了测量，使库仑定律成为当今最精确的实验定律之一。因此，研究类比思维，重视类比思维对于全面训练学生的思维能力，培养学生的创造力具有重要意义。

二、类比思维在物理教学中的应用

类比思维法，虽然是一种非逻辑的思维方法，但却是最富有创造性的方法之一。通过类比，无论异同，都是思考问题的一个很好的切入点，都可以借助已知的熟悉的知识达到对未知的生疏的知识的某种理解和启发，起到由此及彼，触类旁通的作用。类比虽然不是逻辑论证，但可为新内容的阐述提供依托和支持，对十分陌生的东西很快有“似曾相识”的感觉，特别是对新遇到的难以说明的问题，一个恰当的类比往往能使人很快进入“柳暗花明”的境地。它可以使学生原有知识与新知识之间架起一座桥梁，因此，类比思维法在物理教学中可以有广泛的应用。

（1）可以加强对物理概念的理解。 我们知道物理量分为基本物理量和导出物理量，导出物理量需要用到一定的数学知识和物理属性，学生有时掌握的并不好。如在比值定义物理量时，学生对导出量中的几个物理量的正、反比关系的理解只从数学方面看，不去关注物理量的物理属性。在电场强度E=F/q和磁感应强度B=F/IL的教学中，就可以类比速度的定义V=S/t，利用学生对速度的理解，掌握好电场强度和磁感应强度，即E和B的大小均由被描述的物质本身性质所决定，与F和q或IL的大小无关，S/t、F/q、F/IL都是一个整体，不存在正、反比关系，目的就是把电场和磁场的强度进行定量化描述。

（2）可以进行物理规律的教学。 物理概念和规律是构建物理学大厦的基石，是教学中的重点，利用学生已有的知识和生活经验直接迁移到所学的内容上，使生疏、枯燥的概念和规律与大脑中原有知识发生同化，降低理解和思维的难度。如在讲电动势的概念时，电流通过电源时，电荷的电势能会增加，学生理解起来很困难。我们就把这个问题类比成儿童时期玩过的滑梯梯，上梯就类比为电荷通过电源内部，下梯就类比为电荷通过电源外部，很是形象生动，通俗易懂。学习电势能和分子势能时，可以类比重力势能，弹簧的弹性势能的规律，把看不见感觉不到的电势能和分子势能形象化、具体化，降低了思维的难度。

（3）可以提高分析和解决问题的能力。在解决物理问题时，经过一段时间的学习，学生对解决物理问题有了一定的认识和体会，这为学生进一步深入学习，解决比较复杂的问题打下了良好的基础，这时帮助学生做好积累典型、建立模型、提炼方法是非常重要的工作。有了这些可以帮助学生在解决复杂问题时能有一个有益的启迪，提供解决问题的基本模式或大体程序。所以，在物理教学过程中，我们有必要向学生介绍类比法，并通过一定的解题训练，使学生掌握这种方法，达到培养学生能力的目的，并可使学生终身受益。

三、类比思维要有丰富的知识作保障

类比法有助于创造性的解决问题，它只钟情于那些知识广博、联想丰富、直觉敏锐的学习者。光的粒子性被光电效应和康普顿效应所证实后，德布罗意在他的博士论文中以似乎纯粹类比的方法提出的物质波的猜测，实在超越了人们的想象力，以至于德布罗意本人也说，他的这些思想，很可能被看做“没有科学特征的狂想曲”。然而，在读罢德布罗意的论文后，愛因斯坦却说：“瞧瞧吧，看似疯狂，不过的确站的住脚。”可见进行类比的对象间有相似也有差异，类比不同于逻辑推理，其本质是猜想和推测，提供的只是可能性，不能代替理论分析和实验研究。类比是有条件的，局部性的，不能刻板的理解为一一对应，不能随意推广。

类比思维在物理教学方面确实有逻辑推理难以取代的效果。但在具体使用时要注意各种不同事物之间的差异和区别，只有这样，才能使学生更好地理解所学习的内容，启发学生的思维和加深对学习内容的理解，在教学中起到举一反三的效果。