魏堅(jiān)

物理是一門理性思維要求非常高的學(xué)科，類比推理是最為常見的科學(xué)方法，在物理課堂教學(xué)過程中使用“類比推理”有助于促進(jìn)知識的內(nèi)化.

1“類比推理”的內(nèi)涵與特征

什么是類比推理？

類比推理就是從一個(gè)對象推論出另一個(gè)對象的過程.在初中物理教學(xué)中，可以是由一個(gè)概念推向另一個(gè)概念，也可以是由一種問題的解決方法推向另一種問題的解決方法.

類比可以分為“正類比與反類比”、“性質(zhì)類比與關(guān)系類比”等幾種類型.

類比推理具有怎樣的特征呢？

因?yàn)椤邦惐韧评怼钡膬?nèi)涵是引導(dǎo)學(xué)生觀察和比較不同事物或物理現(xiàn)象之間的相同或相似屬性，由此展開推理，類比推理與傳統(tǒng)的演繹和歸納相比有如下幾個(gè)特征：

特征1：從思維過程上看，類比推理的方式有兩種：或從個(gè)別到個(gè)別的推理，或從特殊到特殊的推理，在這一點(diǎn)上與演繹、歸納是有區(qū)別的.

特征2：從應(yīng)用范圍上看.類比推理有著更為廣泛的應(yīng)用，因?yàn)?，演繹和歸納雖然在思維路徑上截然相反，不過他們僅僅試用與同類對象之間的推理，但是類比推理則不是，兩類事物的類比可以風(fēng)馬牛不相及，例如電壓教學(xué)可以類比于水壓，電流類比于水流.

特征3：前提與結(jié)論具有特殊性.由于是從個(gè)別到個(gè)別、或從特殊到特殊的推理方式，因此，我們這種推理方式前提與結(jié)論之間必然有一種特殊的線索聯(lián)系，當(dāng)然在類比的過程中其類比指向也不是嚴(yán)格、唯一指定的.例如，功率與速度可以從定義上進(jìn)行正類比，當(dāng)然也可以和壓強(qiáng)的定義進(jìn)行反類比.

2類比推理的一般過程

學(xué)習(xí)都有一定的過程與方法，對于類比推理也不例外，在概念學(xué)習(xí)過程中，我們在使用類比推理時(shí)，通常從表層相似關(guān)[HJ1.6mm]系出發(fā)，重整走向邏輯相似關(guān)系，最終實(shí)現(xiàn)對多個(gè)概念認(rèn)識的深化，通常要經(jīng)過如下幾個(gè)相互聯(lián)系的過程，筆者繪制簡圖如圖1所示.

除了有概念學(xué)習(xí)的類比外，我們在解決復(fù)雜物理問題時(shí)，也可以類比（圖2）.當(dāng)然，由于學(xué)生能力存在差異，所以在解決復(fù)雜物理問題時(shí)能到達(dá)的階段也存在著差異，而且在不同的階段也會有不同的表現(xiàn)形式.

3類比推理在初中物理教學(xué)中的實(shí)踐案例

案例1電壓的概念教學(xué)

電壓是初中物理一個(gè)重要的概念，學(xué)生雖然熟悉，但是很難理解其本質(zhì)，如果這個(gè)概念不能講透，那么對學(xué)生進(jìn)入高中后學(xué)習(xí)電勢、電勢差、電勢能有較大的影響，筆者基于學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)和這一概念本身的特點(diǎn)，進(jìn)行了如下的類比推理.

類比分析：

（1）電流概念的類比

回歸到學(xué)生的生活，用學(xué)生熟悉的現(xiàn)象如“日光燈會發(fā)光，電腦會正常工作”都需要有電流，生成問題：“電流是如何產(chǎn)生的呢？”

這個(gè)問題的解決，學(xué)生實(shí)際上是有生活可以類比的，筆者將“水流”作為電流的類比對象.以此為基礎(chǔ)進(jìn)行拓展：PPT投影水流的形成過程，將水泵與電源進(jìn)行類比；閥門與電鍵進(jìn)行類比；由前面學(xué)習(xí)的液體內(nèi)部的壓強(qiáng)知識出發(fā)，找到水流的產(chǎn)生原因是水位差導(dǎo)致了壓強(qiáng)差形成水流，那么這個(gè)是否可以類比呢？由此聯(lián)系從水壓類比得到電壓.

（2）穩(wěn)定、持續(xù)的電流的類比

有了前面類比的基礎(chǔ)，這里學(xué)生很自然地將問題轉(zhuǎn)向?qū)θ缦聝蓚€(gè)問題的思考，由此類比得到結(jié)論：

類比問題1：水在什么情況下能夠產(chǎn)生定向流動？

類比問題2：如何實(shí)現(xiàn)水流的不間斷流動？

（3）電壓大小的類比

對于電壓的高低問題，學(xué)生有一定的生活經(jīng)驗(yàn)，那就是 2節(jié)電池串聯(lián)的電壓比1節(jié)電池的電壓高，生活中電壓值有220 V、36 V、1.5 V等，那么，電壓高低是怎么回事呢？是否可以類比.

對于這個(gè)問題，筆者借助于演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了類比推理.

倒水產(chǎn)生的水壓作用在渦輪上，學(xué)生觀察倒水的位置越高，渦輪的轉(zhuǎn)速越快，學(xué)生自主歸納得到水壓發(fā)生變化導(dǎo)致了轉(zhuǎn)速加快，而水壓為什么會發(fā)生變化呢？因?yàn)榈顾母叨燃础皠荨卑l(fā)生了變化，那么，對于電壓呢？也應(yīng)該與“勢”有關(guān)，這樣在初中階段就給學(xué)生有了一個(gè)科學(xué)的印象，而不是生硬地讓學(xué)生記憶.

案例2功率的概念教學(xué)

對于功率這個(gè)概念，筆者將其與速度概念的建構(gòu)進(jìn)行類比，同時(shí)采用了可視化的教學(xué)手段，深化學(xué)生的認(rèn)知.

速度是怎么定義的？比值定義法v=[SX（]s[]t[SX）]，意義是什么？相同的時(shí)間比移動距離；或相同的距離比時(shí)間，如果時(shí)間和距離都不相同，則比較單位時(shí)間內(nèi)移動的距離，反映的是物體位置變化的快慢，運(yùn)動的快慢.在這部分內(nèi)容的教學(xué)過程中通常是用賽跑的圖片和學(xué)生構(gòu)建概念的.

那么，功率概念的建構(gòu)呢？筆者將速度概念定義的過程借助于PPT呈現(xiàn)出來，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)概念的建構(gòu).

3.1構(gòu)建可類比的情境

借助于PPT出示兩位同學(xué)搬磚比賽的全過程如圖3所示，提出問題，甲、乙兩同學(xué)在搬磚過程中誰做功比較快？并說出你的依據(jù).

[TP1CW32.TIF，BP#]

3.2類比找到比較的方法

學(xué)生通過對圖3的觀察，類比“速度”概念建立的過程，學(xué)生很快能分析、歸納出兩種比較做功快慢的方法.

方法1：由圖2中的“3”、“4”可以看出做相同的功，甲用的時(shí)間短，所以甲做功快；

方法2：由圖2中的“2”、“3”可以看出，相同的時(shí)間，甲做功多，所以甲做功快.

3.3進(jìn)一步類比深化認(rèn)識

在找到方法相似后，功率還可以進(jìn)一步類比，最終兩個(gè)概念都是用比值法進(jìn)行定義的，建一張表格將兩個(gè)概念放在一起進(jìn)行比較（表1），對概念的認(rèn)識就更為深刻了.

本文僅僅是從初中物理學(xué)科進(jìn)行的探討，當(dāng)然，類比推理作為一種重要的解決問題的辦法，在各類學(xué)科中都有廣泛的應(yīng)用，對于提升學(xué)生解決問題的水平，拓展學(xué)生抽象思維的能力具有一定的意義.