利用类比教学提升学生物理科学素养

黄文辉

【摘 要】本文以例论述运用类比法进行物理概念、规律、实验、习题四个部分内容教学的方法，以使学生更好地理解和掌握物理知识，并能做到举一反三，以取得更好的学习效果。

【关键词】高中物理  类比法  科学素养

【中图分类号】G  【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2018）09B-0149-02

类比法是物理学常用的研究方法，这种方法是人类认识客观世界的一种基本思维方法。这种思维方法与比较法有相同点也有不同点，它不同于比较法的地方为类比法是将一种特殊对象的知识推移到另一特殊对象的思维方式。在高中物理中，主要有物理概念、物理规律、物理实验和物理习题类比几种。让学生了解类比法是一种理解高中物理中蕴含的科学的方法，以便更好地解决遇到的物理问题。下面就从概念类比、规律类比、实验类比、习题类比四个方面依次展开论述。

一、概念类比，抓住本质特征

物理概念是组成高中物理课程的一部分，学生理解和掌握物理概念是学好高中物理必不可少的一部分。但是从实际教学中可以看出，学生普遍反应物理概念抽象难懂，不能深层次地理解，因此，教师要引导学生使用类比法对物理概念进行理解记忆。

比如，在教学选修 3-1 《电场强度》时，为了能够让学生更好地理解和掌握电场强度的概念，笔者采用概念类比的方法来引导学生对该部分的概念进行掌握。因为电场强度 E（E=F/q）是用某一点电荷所受的力 F 和其电荷量 q 两个物理量相除来计算的，所以在对电场强度的概念进行类比教学时，笔者就采用和电场强度一样由其他两个物理量相除来衡量的物理量，如功（W）、速度（v）、加速度（a）等，这些物理量的共性就是由其他物理量通过简单的运算而来。笔者首先选取物理量速度（v）作为类比的对象，速度 v 是由位移 x 与所用时间 t 相除得来的，即 v=x/t;推理物理量速度的方式也同样适用于推理电场强度（E），因此用这样的概念进行类比，能够帮助学生更为直观地理解抽象的物理概念。类比法在物理教学中还可以被应用于一些比较抽象的物理概念，在进行这类物理概念教学时，教师可以采用模型类比法来让学生更为直观地感受这类物理概念。如在教学《电荷及其守恒定律》时，为了能够让学生更容易地理解电子与原子的关系，笔者采用模型类比的方法来让学生直观地感受这一概念。笔者选取的模型为太阳系模型，这个模型是大多数学生比较熟悉的模型，用这个模型进行类比可以为学生呈现较为直观的“情境”。在对诸如此类的概念进行教学时，教师可灵活选取类比的模型，争取在学生能更容易理解物理概念的基础之上选取一些常见的模型来辅助讲解。

教师使用类比法对高中物理概念进行教学时，要根据具体教学内容，选取适合学情的类比方法，以帮助学生对物理概念的深刻认识和理解。但教师在选取类比对象时，不要拘于课本，要多和生活中的自然现象多联系，只有这样才能更好地帮助学生理解物理概念。

二、规律类比，引导分析概括

物理規律是物理教学中的另一个比较重要的模块，这个模块的教学对学生学习物理这门课程有直接的影响，因此教师对物理规律进行教学时，应该首先让学生明白物理规律的内在联系，然后通过有效的类比方法来引导学生去熟练各个物理规律。

比如，在教学 3-1《电荷及其守恒定律》时，为了能够帮助学生理解电荷守恒的定律，笔者采用类比法对该节知识内容进行教学。笔者选取的类比对象为前面所学过的能量守恒定律。在讲解能量守恒定律时讲到，能量是不会凭空产生的，也不会凭空消失，能量只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在能量转移或者转化的总过程中，它的总量是保持不变的。能量守恒定律是学生熟悉的一个概念，用它来类比电荷守恒定律是最合适的。在类比时可以依照能量守恒定律给出电荷守恒的定律，即电荷不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分。同样地，可以依照能量守恒定律知道，电荷在转移的过程中是不会减少或者增多的，即其总量是保持不变的，这样用能量守恒定律帮助学生直观地理解电荷守恒定律。又如，在教学后面的物理规律“安培定则”时，笔者同样采用类比法进行这一知识点的教学。笔者选取的类比知识点为“左手定则”，选取这两个知识点是因为它们和“安培定则”有相同的判定方法，用这两个知识点进行类比教学，能较好地帮助学生有效地区分这两个知识点的关系，同时加深对这两个知识点的理解。

高中物理中的物理规律大都是由不同的物理概念通过一些关系表达出来的，因此教师在对高中物理规律教学时，要灵活运用各种有效的教学方法，利用各种有效的教学资源，使学生能够轻松地理解物理规律，提升高中物理的教学效率。

三、实验类比，尝试假设探究

物理实验是验证物理规律的重要途径，因此在高中物理教学中一定要对实验教学有足够的重视。物理教师对物理实验进行教学时也要讲究方法，尽量避免采用过时的教学方法进行物理实验教学。

比如，在教学《探究弹性势能的表达式》时，为了能够让学生更容易地探究与弹性势能相关的因素，以及弹性势能的表达式。笔者采用类比的方法引导学生对该实验进行探究。笔者选取的类比对象是前面学过的“探究重力势能表达式”，因为重力势能（E_G）与弹性势能（E_p）有相类似的地方，即他们都是势能，与所选用的实验器材没有关系，所以将“重力势能”作为类比对象是非常合适的。通过重力势能的探究发现，重力势能 E_G 与高度 h 有关（E_G=mgh），因此在对弹性势能进行探究时可以针对重力势能的特性做出大胆的猜想，即“弹性势能是不是也与距离有关系？”在此假设之上，学生就可以通过实验进行验证。这样的实验教学可以让学生明确实验目的，更有目标性地进行实验探究。学生通过实验探究就会发现，弹性势能确实与距离有关，即与弹簧的伸长量有关，这样就基本确定了与弹性势能有关的因素了。可见在物理实验教学时用类比的方法可以使学生对实验更为明确，对实验的目的也更为清楚，对学生探究实验的过程有非常大的帮助。

教师在物理实验教学中运用类比法时应该灵活地运用各种信息，如可以利用相似知识的图像、关系式的推导等信息。这样的信息可以对学生探究的实验起到启迪的作用，极大提高学生实验探究的效率。

四、习题类比，强化应用能力

物理习题是学生接触较多的一部分，学生也是通过物理习题来加强高中物理学习的。物理习题同样也是连接物理概念和物理规律的桥梁，因此教师在教学这一部分时，应该选择合适的教学方法进行高效的习题教学。

如，在教学《带电粒子在匀强磁场中的运动》时，为了能够帮助学生攻克“带电粒子在磁场中运动”这一难题，笔者在对该部分习题教学时选取类比的方法进行教学。带电粒子在匀强磁场中的运动问题大都是将一粒子给予一水平速度 v₀ 进入磁场，求该粒子的运动轨迹。这类问题看似简单，但是里面有很多的干扰因素，如果在解题的过程中能够避开那些干扰因素，那么就能够很容易地解决此类问题。笔者选取前面学过的“平抛运动”的知识作为类比对象。在匀强磁场中运动的粒子运动轨迹与平抛运动的运动轨迹相类似，所以可以用平抛运动的公式 v_x=v₀，v_y=gt 求解带电粒子在匀强磁场中不同方向的速度，用平抛运动的距离公式 x=v₀t，y=1/2gt² 求出带电粒子在匀强磁场中的运动轨迹。另外，在习题教学中使用类比的方法可以帮助学生对物理问题进行建模，帮助学生找到解决问题的突破口。

在物理习题教学时采用类比法，可以让学生在深层次理解物理习题的基础上加深对类比法的认识，从而在平时的学习过程中学会运用这种科学的思维方法。

综上所述，类比法可以运用于高中物理教学的每一个部分，并能取得较好的教学效果，使学生学会好的思维方式，养成良好的思维习惯。

【参考文献】

[1]何 军.类比思想在物理习题教学中的应用[J].中学物理，2015（13）

[2]刘 磊.类比法与高中物理教学的联系[J].考试周刊，2012（45）

[3]李亚东.类比推理法与高中物理教学[J].教育教学论坛，2012（4）