隐喻与类比在中学物理教学中的妙用

黄亚微

摘要：教学生涯十几年，笔者见识了各式各样的学生，并深切体会到一个道理：相同的内容不同的学生需采取不同的教法，相同的学生不同的内容也应采取不同的教法，面对理解能力偏差的后进生，在物理教学中教师更应变通一点、睿智一点，不能一味地用物理本身去解释物理，哪怕这是最科学、最严谨的，学生也不能接受、无法领会。这就要求教师恰当地采用一些隐喻、类比的方法去教学，可能会起到意想不到的效果。本文根据教学过程中的具体案例简要分析了隐喻和类比在中学物理教学中的巧妙用法。

关键词：隐喻；类比；中学物理；妙用

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1992-7711（2014）02-0098

所谓的隐喻与类比就是通过一件事物去形象地理解另一件事物，通过这类方法可促进学生在原有认知基础上进行知识的同化与顺应。以下是笔者在教学中碰到的一些真实的教学案例。

案例1：在力的合成与分解教学中，关于合力与分力不能同时存在的问题，笔者在向学生强调了合力与分力具有等效替代作用基础上，打了个比方，教师晚自修值班，临时有事，委托另一教师代岗，那么就值班这件事来说，前一教师与后一教师是等效可替代的，前一个下岗后一个上岗，合力与分力一样，在力的分解时，用分力来等效替代合力，分力上岗，合力下岗，合力与分力不能同时存在。学生在一笑中马上领会。

案例2：在必修一第二章匀速运动教学中，选择题常会出现这样的选项：加速度减小，而物体的速度仍然增大，许多学生往往视之为错项，当你问什么时候加速什么时候减速，学生会异口同声回答，a与v同向时加速a与v反向时减速，但当你解释a与v同向时，虽然a减小，v仍增大，进而再追加一句这是加速度减小的加速运动，学生虽表面上接受，但心里还是很嘀咕：怎么是加速度减小的加速运动？过不了多久，再出现同样的题目，他照样按照自己原有的某种理解方式判断失误，后来我把加速度减小的加速运动（a与v同向）类比为每月到银行存钱的数目（加速度）逐步减小，帐户里的钱总数（速度）在增加，把加速度增大的减速运动（a与v反向）类比为每月到银行取钱的数目（加速度）逐步增大，帐户里的钱总数（速度）在减小，学生心领神会。

案例3：在恒定电流教学中碰到串联电阻分压并联电阻分流时，教师起先必需带动学生推导出分压公式与分流公式，如下图

图1的分压公式为U1=■UU2=■U

图2 的分流公式I1=■II2=■I

笔者对分流公式作了以下类比，好比一大群人面对一条阳光大道、一条羊肠小道时，因阳光大道阻碍少，走的人（分流的人）多，羊肠小道因阻碍大，选择走的人（分流的人）少，学生很容易记住电阻大的支路分到的电流少，电阻小的支路分到的电流大，对利用分压公式在进行解题说明时，笔者又比作几个人合伙做生意赚到钱按投资比例分配，若R1=484欧姆，R2=121欧姆，则R1∶R2=4∶1，总电压U比作赚到的钱，相当于把“钱”总数分成5份（4+1），R1占到4份，R2占到1份，所以R1分到电压为■U，R2分到的电压为■U，若再串联一个电阻R3，如图为

则比例为R1∶R2∶R3，相当于总数分成（R1+ R2+R3）份，电阻R1占到R1份，则UR1=■U，UR2=■U，UR3=■U，这种分压思想便很容易在学生脑中建立，一旦形成，不但对于学生计算起到简化作用，而且在后续电压表的改装及扩程学习中可起到很好作用，甚至在电路的动态分析中照样可起到简化快速作用。

这种隐喻类比思想在研究解决双星系统中行星距离中心点也起到很好效果，如图所示，两颗靠得很近的天体称为双星，它们以两者连线上某点为圆心作匀速圆周运动，这样就不至于由于万有引力而吸引在一起，设两双星质量分别为m和M，两星间距为L，在相互万有引力的作用下，绕它们连线上某点O转动，问它们的轨道半径r1、r2之比是否为它们的质量之反比，及r1、r2分别为多少。解题过程如下：■=Mω2r1■=Mω2r2 Mω2r1=Mω2r2 Mr1=Mr2 ■=■，再问r1=？r2=？学生可不会很快得出答案，只要教师再点拨类比“投资比例分配”思想，因r1∶r2=m∶M，又r1+r2=L，相当于把L分成（m+M）份，所以r1分到■L，r2分到■L。以后类似的计算学生很快得出答案。

案例4：在匀变速直线运动中，利用纸带求物体速度及加速度时，教师常会介绍逐差法求a，如x5-x1 =4aT2，学生会反应不过来，这时教师类比，按顺序指了班中八个学生，假如第二个学生比第一个多二元钱，第三个比第二个多二元钱，依次如下，问学生第三个比第一个多几倍二元钱，第四个比第一个呢，第五个比第一个呢，学生很快得出答案，再反过来问X5比X1多几倍aT2，学生欣然得出答案4 aT2，再提示以后看下标，下标5减去下标1等于4。

案例5：在热学教学中常会碰到利用阿伏加德罗常数进行微量估算，例如这类题：已知铜的密度为8.9×103kg/m3，原子量为64，通过估算可知铜中每个铜原子所占的体积为多少？也就是由宏观量求微观量的质量、体积、直径、个数等，中间联系的桥梁是阿伏加德罗常数，思路是很单一的，但是许多学生竟然特别害怕这类题目，很是让人惊讶，作为物理教师的笔者在感叹这类学生思维能力的如此缺憾之余，不得不另辟蹊径。笔者让高中生先做小学题：一箱苹果总质量为M，总体积为V，苹果个数为n个，则每个苹果的质量，所占的体积分别多少？然后再问知道一摩尔质量一摩尔体积，而一摩尔分子个数为阿伏加德罗常数NA=6.02×1023/mol，则每个分子所占的体积、质量为多少？其中特别强调一摩尔相当于一箱，摩尔体积相当于一箱总体积，摩尔质量相当于一箱总质量，一个分子相当于一个苹果，引导学生进行这种简单的思维转移与类比，非常有效，并激发了学生信心：什么问题啊——一箱苹果问题。后来学生就把此类问题叫做“一箱苹果”。

又如油膜法测分子直径问题时就一个公式：d=V/S，而学生也总是这会儿记对了一会儿又记成d=S/V，上课时用类比法，如右图：

桶内水体积为V，水桶底面积为S，则这桶水高度为多少？所有学生都知道h=v/s，再紧接着问现在把一滴体积为V的油酸尽可能在水面上扩散形成单分子层油膜，油膜面积为S，则这层油膜厚度也应该为h=v/s，这个厚度h=油膜直径d，学生一般都会听懂，而且记得住

案例6：在学生对物体静止状态是平衡状态与物体瞬时速度为零是否为平衡状态，如小球上升到最高点速度为零，学生总认为速度为零即静止状态为平衡状态，这时候教师采用隐喻教学，最高点速度为零为“曾经拥有”，静止为天长地久，学生会心地笑……

案例7：在变压器教学时，我们会得出输入电压决定输出电压，而输入电流、输入功率却取决于输出电流、输出功率。学生很难接收。笔者打了个比喻，输入电压决定输出电压比作计划经济：供给多少（输入电压）决定消费多少（输出电压），输入电流、输入功率取决于输出电流、输出功率比作市场经济：需求多少（输出功率、输出电流）决定供给多少（输入功率、输入电流）。

案例8：电磁场教学中有以下三对符号：×、·； 、⊙； 、 ，第三对为正负电荷不容易搞错，第一对与第二对符号则容易搞错，第一对表示磁场进出，第二对表示电流进出，为了让学生快速准确记住，采用类比隐喻记忆，电流往往用带绝缘塑料皮的导线传输，所以用带圆圈的点、叉表示，则另一对不带圆圈的点、叉表示磁场。而且用古人射箭比喻来记忆进出，当箭射出离你而去，你看到的应是箭尾：羽毛叉叉（××），就用“ד表示进去，当箭向你射来，你看到的是箭头点点（··），就用“·”表示出来。

案例9：在热力学第二定律的教学中，凡是涉及热现象的宏观过程都具有方向性问题，教师可举例生活中大量不可逆现象，如果再引用一专家学者：“微观过程可逆，宏观过程不可逆”的现象做出的比喻：一条黑狗身上生满跳蚤，一条黄狗是干净的，两条狗站在一起，跳蚤可以从黑狗身上跳到黄狗身上，可以从黄狗身上跳回黑狗身上，也可以再从黑狗身上跳到黄狗身上，跳蚤跳来跳去相当于微观过程是可逆的；但最后无论是黑狗还是黄狗都不可能是干净的，即从宏观上看，跳蚤从黄狗身上完全跳回黑狗身上，使黄狗重新干净这一宏观过程的逆过程是不可能发生的，则效果更佳。

总之，在中学物理教学中多采用隐喻与类比可极大地降低教学难度，帮助学生有效理解抽象的物理概念，实现知识的同化与顺应。

（作者单位：浙江省象山县象山中学 315700）