类比在物理教学中的应用

　　应玉国

　　教学活动是学生在教师的指导下，有组织、有计划的认识活动。教学过程也是一个、“发现”的过程。尽管这个“发现”远不如牛顿发现“万有引力定律”和爱因斯坦发现“相对论”那样艰辛和伟大。但是， 就“方法论”而言，却也包含着许多相同的因素。类比法曾引导科学家进行科学发现，在科学的发明创造上起到不可低估的作用。它也同样能启发学生去发现他们尚未发现的物理世界。所以物理教师应精心为学生创设一个类比推理的意境，目的不在于给“以鱼”，更重要地啊在于教学生“何以渔”。让学生在学习的过程中，不仅学到了知识，也学到了学习知识的方法，形成了一定的推理能力。

　　类比在教学论方面有两个重要功能：即探索的功能和解释的功能。在现代教学条件下，类比的探索功能具有特殊的意义。这个功能就在于利用类比法可以引导学生自己获取新知识，类比有助于提出假设，进行推测，提出问题，并设想解决问题的方向，巩固已有的知识，把所研究的对象条理化、系统化。类比的解释功能在于唤起学生头脑中已有的知识或经验表象，在头脑中建立相应的模型，对将要学习的知识提供一个相近的表象，实现知识或经验的迁移。在教学中，每当既不能出示所研究对象本身，又不能给出对象模型教具时，运用类比就显得格外重要。此外类比还是模拟实验的理论根据。

　　一、发挥类比的探索功能，培养思维能力

　　例：一个物体是运动还是静止，取决于所选定的参照物(参照系)。没有参照物而空谈某一物体的运动或静止是没有实际意义的。选定不同的参照物，对物体的运动状态的描述也往往不同，选定了参照物，那么同一物体的运动状态也就确定了。

　　为了说明这一问题，现在我们拿对温度单位描述来理解对运动的描述。

　　来自南京的人说北京的天气很凉 ，可来自哈尔滨的人却说北京的天气很热。其实这两种说法并不矛盾，为了准确 ，应当说：北京的天气比南京凉，比哈尔摈热。可见冷热的描述是相对的，只有对确定 的“参照物”冷热才有意义。轮船中的乘客对轮船的运动众说纷纭，有的说快，有的说慢，也有的说它静止不动。究其原因，是由于他们所选的参照物不同而已，参观大海风光的游客，以海岛为参照物;在餐厅专心进餐的旅客以餐桌为参照物;归心似箭的乘客大概是以理想中最快的交通工具，如飞机等为参照物，尽管轮船照样按确定的速度航行，但乘客对其运动状态却各抒己见。

　　这样一来，使学生深深体会到运动与静止的相对性，以及参照物对研究物体运动或静止的重要性。

　　学习者的心理状态是学习动力的来源。教师应恰到好处地让学生能动地认识、理解并掌握知识，增长获取知识的能力，掌握科学的思维方法。学习的过程本来就是 学生自己的脑力劳动的过程，应让学生真正参与，他人决不包办代替，真正体现以教师为主导，以学生为主体的教学原则。因此在教学过程中，教师应努力激发学生的探索意向，引导学生进行探索，充分发挥类比在物理教学中探索职能，针对相应的教学内容选择恰当的类比形式，创设问题的情境、提出问题并激发学生解决问题。

　　二、发挥类比的解释功能，化抽象为具体

　　当哥白尼提出“日心说”时，许多难以相信，可以无法跑到太阳系外观察，后来，哥白尼的支持者用望远镜观察到木星运转，于是就把木星与太阳系类比向人类解释了“日心说”。

　　在物理学中也有许多物理现象是不能直接观察的，有些物理概念抽象，有些物理规律颇费理解。学生对它们缺乏必要的感性认识基础，这就给教学带来一定的困难。类比法往往能给这些抽象的事物以间接的直观形象，使其具体化。

　　例1、重力是由于地球的吸引而产生的，由于地球的自转，有时我们站在其上面，有时又好像倒挂在地球上，可是我们怎么不会掉下去呢?这时我们就可用磁铁吸铁屑的事例来说明这一问题。

　　磁铁周围的铁屑会因为磁铁的引力而将其牢牢的吸在上面，地球好比一个巨大的磁铁，它的引力非常之大，因而地球上的万物并不会因其自转或公转而脱落。

　　例2 、对于光从一种介质中进入另一种介质中时，光的传播方向一般会发生变化。也就是发生了折射现象。产生折射的原因是是由于光在不同的媒质中传播的速度是不一样的。

　　为什么通过两种媒质时，传播速度不同会影响到传播方向呢?为了弄清这一问题，我们可用下面的事例加以说明：

　　假如我们在训练一支队伍。为了使队伍横排整齐，也为了有所装饰，让每一半是厚厚的沙子。如果我们让队伍沿着水泥地面前进或者干脆在沙子里走，都能保证队伍沿直线前进，只不过是在沙地里行走会慢一些。如果让队伍斜着从水泥地走向沙地会如何呢?当第一排最右边的人先进入了沙地，他的速度一下子减慢了，而这时未进入沙地的人仍保持原来的速度，队伍的横排就会发生弯曲。等到这一横排全部进入沙地后横排重新变直，但整排却沿着新的方向前进了。光的传播方向在两种媒质交界处发生改变与这种情况类似。

　　解释是为了理解。学生学习的重要任务之一就是对于教材的理解，是学生掌握知识过程的中心环节。理解物理概念认识事物本质和规律是掌握物理知识的前提。理解可以促进思维能力的发展，积极的思维活动有利于对知识的理解。

　　教师在引入各种相类似的现象和对象时，预先要深思熟虑地建立类比模型。将所研究的教材和类似的材料，找到相同的属性，确定信息迁移的合理性，在这个基础上，借助相类似的材料，组织学生对新教材的感知、领会和理解。

　　但提高类比可靠性应该注意以下几点;

　　(1)类比对象的已知性中不应有与推理性相矛盾的属性。

　　(2)类比对象间的相似属性越多，结论的可靠性就越大。

　　(3)类比对象的已知属性与推理属性间的相关程度越高，结论的可靠性也越大。

　　从上述三点可以看出，积累有关对象的丰富知识，选择恰当的类比对象是运用类比的推理的必要条件。

　　可见，类比法在物理教学中有着及其重要的作用。科学运用类比法会促进教学工作的顺利开展，收到良好的教学效果。