类比法的概念及其在中学物理教学中的意义

张秀芬

摘 要：类比法是一种重要的科学研究方法。通过在中学物理教学实践中应用类比法，对同一领域的物理问题和不同领域物理问题的物理过程、数学形式、情景图像的类比分析研究，找出有关物理事物之间的共性；用已知的物理规律去对照、描述未知的物理规律，使物理规律简洁明了，易于学生掌握。与此同时，在进行类比教学的过程中，通过具体事例，不但要使学生学会应用类比法来分析问题、解决问题，而且要使其科学创新思维能力得到一定的培养和提高。

关键词：物理教学；类比法；意义

类比法在物理学的发展和研究过程中有着不可替代的作用。同样，类比法在中学物理教学中也具有其独特的作用和意义。它不仅有利于克服教学活动中的难点问题，也有利于旧知识向新知识的迁移，更重要、更有意义的是，通过这种教学活动，还有利于培养和提高学生的创新思维能力及其开拓精神。

一、类比法的概念

所谓类比法，实际上是一种从特殊到特殊或从一般到一般的推理，即它是根据两个（或两类）对象或事物在某些属性上的相同或相似而推出它们在另一些属性上也可能相同或相似的一种推理方法。关于类比法的研究和应用，国内外不少文献都有论述。归纳起来，类比法的具体过程是：通过两个不同的对象进行比较，找出它们的相同点或相似点，然后以找出的两对象间的相同点或相似点为依据和前提，把其中某一对象已知的属性推移到另一对象中去，从而获得对另一对象原来未知属性的认识。由此得出类比法的基本模式为：

已知A对象具有a、b、c、d属性，B对象具有a′、b′、c′属性，其中a′、b′、c′分别与a、b、c相同或相似，则由类比法，B对象可能具有与d属性相同或相似的属性d′.

例如，在二十世纪初近代物理学发展史上，英国著名物理学家卢瑟福与其助手盖革和马斯顿为了探索原子内部结构的奥秘，设计并进行了著名的α粒子散射实验。结果他们发现，原子并不像汤姆逊所提出的是具有10-10米那样半径的实心球体，而是与太阳系的情况十分相似：太阳作为太阳系的核心，具有太阳系总质量的99.87%，而太阳所占太阳系的体积甚小；原子则是由一个原子核和核外的电子所组成，原子核所占体积甚小但其质量约占原子总质量的99.97%；并且还了解到，原子核与电子之间的作用力（遵从库仑定律F=kq1q2/r2）和太阳与行星之间的作用力（遵从万有引力定律F=Gm1m2/r2）的数学形式也很相似，都是作用力与距离平方成反比的关系。于是，卢瑟福经过类比推理，于1911年正式提出了原子结构的“行星模型”或“核式模型”。这一模型为后来的众多实验所证实。卢瑟福的类比推理过程可归纳为：

由此推出结论：原子可能是由电子环绕原子构成。

在物理学中还有许多重要理论的建立和重大的发现，最初就是通过类比推理而得出的。因此，教师要充分挖掘这方面的历史素材，并将其渗透到教学中去，通过类比不但能有效地揭示自然现象，掌握物理规律，并且要不断创新，以促进学生的创造性思维的发展。

二、类比法在中学物理教学中的作用和意义

运用类比法可以高效地认识物理世界，类比法不仅运用于物理研究中，在中学物理教学中也具有独特的作用和意义。

1.培养学生的发散思维和逻辑思维能力。在科学探索的过程中，类比法的价值为世界上许多科学家所称道。开普勒曾说过：“我重视类比胜于任何别的东西，它是我最可信赖的老师，它能揭示自然界的秘密。”康德也曾说过：“每当理智缺乏可靠论证的思路时，类比这个方法往往能指引我们前进。”运用物理类比法可以把陌生的对象和熟悉的对象进行对比，把未知的东西和已知东西相对比，这样可使学生能动地认识客观事物，通过分析、推理获取并掌握知识。在这一过程中，他们必然要产生联想，反复思考，从不同的角度观察事物，进行一定的逻辑推理以获得相应的结论。显然，在此过程中，学生不仅习得了必要的专业知识、提高了获取知识的能力，同时还能使自己的思维方法得到培养，尤其是发散思维与逻辑思维能力得到很好的培养。在这样的学习过程中，学生不是接受现成的知识，而是经过自己的主动探索而获得知识，这样得到的知识会更有效、记忆更加牢固、理解的也会更透彻。

2.使抽象的物理概念和规律更加具体化。中学生以形象思维为主，抽象思维相对较差。虽然物理学是以实验为基础的学科，给人的感觉好像是比较实在，但是，物理学的理论（概念、规律、定义、定律等）是对实验、事物实体等经过抽象化后而形成的。所以，有些理论对中学生来说还是颇为费解的，学生对它们缺乏感性认识的基础，掌握起来有一定的难度。如果运用类比法教学，就能够给这些抽象的事物赋予一定的、间接的直观形象，从而可把研究对象具体化，帮助学生有效地把握这些形象，从中获取物理知识，发展智力，培养自身的能力。

总之，物理教学过程中的方法多种多样，而被誉为科学家活动中的“伟大的引路人”的类比法在中学物理中有着广泛的应用。类比法可激发学生探索的意向并引导学生进行实地探索，使他们成为学习的真正主体，变被动学习为主动、自觉、积极的学习。类比法是培养、提高学生的创新意识、创新能力的重要途径之一。

经过以上探讨，我们了解到类比法是人们认识客观世界的重要科学思维方法之一。在中学物理教学中，广泛而恰当地运用这种科学思维方法，可以提高物理教学水平。

编辑 武慧慧