摘 要：授人魚，不如授人以漁，科學方法教育遠比傳授科學知識重要.本文以類比法為例，探討類比法在初中物理概念教學、實驗教學和解題過程中的應用，充分說明類比法作為一種科學方法在初中物理教學中起到的效果，以期在初中物理教學中更好地培養(yǎng)學生的科學探究精神、實踐能力和創(chuàng)新意識.

關鍵詞：類比法；初中物理；應用

作者簡介：曾新基（1977-），男，廣東，碩士，中學物理一級教師，研究方向物理教學.

1 前言

《新課程標準》將過去的一維目標改成現(xiàn)在的知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀三維目標，從中可以看出新課程標準對過程與方法的重視程度.因此，改變教學理念，進行“科學方法教育”是在新教改中必須重視的一個方面.諾貝爾獎金獲得者，俄國的巴甫洛夫認為：“重要的是科學方法，科學是思想的總結(jié)，認識一個科學家的方法遠比認識他的成果價值要大.[1]”為培養(yǎng)學生的科學探究精神、實踐能力和創(chuàng)新意識，幫助學生提高物理素養(yǎng)，在初中物理教學中教師必須要加強科學方法的培養(yǎng).怎樣去培養(yǎng)呢？我們在完成傳授知識的同時，如果有意識、有目的地進行科學方法教育和指導，就會有利于促進學生智能的發(fā)展，培養(yǎng)其科學的態(tài)度，以及探索物理奧秘的精神.

在所有科學方法中，“類比法”在初中物理教學中有著重要的意義：利用“類比”可以幫助學生把感到陌生的問題與自己熟悉的事物進行比較，從而找出它們的相似或相近之處，達到認識事物的規(guī)律.而運用類比的方法進行初中物理教學，能以舊帶新，可以引導學生的思維從形象提升到抽象，幫助學生有效地把握物理知識、發(fā)展智力、培養(yǎng)能力.本文以類比法為例，談談科學方法在初中物理教學中的應用.

2 類比法的概念

類比法是人類思維活動中一種特有的方法， 在認識客觀事物的思維活動中，在探索新的事物發(fā)展規(guī)律，建立事物之間的聯(lián)系過程中，發(fā)揮著極其特殊的作用， 它的創(chuàng)造性是歸納法、演繹法所無法比擬的，因而是古今中外的科學家最常用的一種思維方法.[2]由這種方法所得出的結(jié)論，雖然不一定可靠、可信，但在邏輯思維中卻富有創(chuàng)造性.如：庫侖定律中把靜電相互作用力與萬有引力進行類比；盧瑟福將原子結(jié)構(gòu)與太陽系進行類比；薛定諤將物質(zhì)波與機械波進行類比……等等，這些由類比而使物理學獲得重大突破的例子不勝枚舉.德國天文學家開普勒曾說過：“我珍視類比勝于任何別的東西，它是我最可信賴的老師，它能揭示自然的秘密.”

通過類比，可以從已知的熟悉的對象所具有的某種性質(zhì)，推出未知的生疏的對象應具有的相似性質(zhì)，起到由此及彼、既把握了對象的共性又有所鑒別的作用，從而在不同知識領域之間實現(xiàn)知識的過渡，溝通知識間的橫向聯(lián)系，具有提供解決問題的線索、觸類旁通、舉一反三等啟迪思維的作用.因此類比法是一種非常有效的教學和學習方法.

3 類比法在初中物理教學中的應用

3.1 在概念教學中的應用

概念，尤其是基本概念的學習至關重要， 學生也感到最難學，因為它們都是對自然現(xiàn)象的概括和間接的反映.而類比則能為教師提供一種有效的概念教學策略.因為通過類比，能使學生在已知基礎上由熟悉到陌生、由淺入深、由直觀到抽象地進行有意義的學習.即有聯(lián)系地掌握概念，而不是死記硬背.

如：電流的形成、電壓的作用通過以熟悉的水流的形成，水壓使水管中形成了水流進行類比，從而得出電壓是形成電流的原因的結(jié)論.學生在學習電學知識時，在老師的引導下，聯(lián)想到：水壓迫使水沿著一定的方向流動，使水管中形成了水流；類似的，電壓迫使自由電荷做定向移動使電路中形成了電流.抽水機是提供水壓的裝置；類似的，電源是提供電壓的裝置.水流通過渦輪時，消耗水能轉(zhuǎn)化為渦輪的動能；類似的，電流通過電燈時，消耗的電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.

又如：影響電阻大小的因素是材料、長度和橫截面積.可以用水在管道中流動時阻力大小來類比.首先是材料，不同材料制成的管道，如竹管、塑料管、鐵管、PVC管、橡皮管等等，水流受到的阻力不同；類似于不同材料的電阻不同.其次是長度，管道越長，阻力越大，水越難通過；類似于導體的長度越長電阻越大.最后是橫截面積，管道直徑越大，水流越容易通過，說明水流的阻力越小；類似于導體的橫截面積越大電阻越小.

再如：學習功率時可以通過類比速度來理解，速度是表示物體運動快慢的物理量；功率是表示做功快慢的物理量.速度等于路程和時間的比值；功率等于功和完成這些功所用的時間的比值.速度的大小由運動的物體來決定，與路程、時間無關，數(shù)值上等于路程與時間的比值；功率的大小由做功的物體來決定，與做功多少、時間無關，數(shù)值上等于所做的功與時間的比值.

從以上實例中，我們可以得知：在初中物理教學中，一些概念或規(guī)律的教學均可采用類比法，即與已掌握的知識或者與生活中的常識進行類比的方法.采用這種方法進行新課教學，符合學生的認知規(guī)律，在教學實踐中取得很好的效果.

3.2 在實驗教學中的應用

類比法是否有效，關鍵要看其是否能達到教學目標，提高學生的理解.類比法教學是通過已知認識未知， 因而類比的有效性取決于本體（所學知識）與喻體（已有知識）、喻體與學生之間的關系.根據(jù)有意義學習理論和激活理論， 本體與喻體相似程度越大，有意義學習的可能性越高；喻體越為學生所熟悉，就越容易被激活.[3]同時遷移理論表明： 本體與喻體相似程度越大，遷移越容易發(fā)生；相似特征越多，遷移量越大.[4]所以在我們學習一些十分抽象的，看不見、摸不著的物理量時，可以拿出一個大家容易理解、生活中常見的、與之很相似的量來進行類比學習.

如：在“探究分子間的作用力”實驗時，可以用彈簧作類比：壓縮彈簧時，彈簧兩端受到斥力的作用；類似于壓縮物體，使分子間的距離較小時，分子間表現(xiàn)為斥力.將彈簧拉開一定的距離，彈簧兩端受到引力的作用；類似于當分子間的距離大于某一距離γ0時，分子間表現(xiàn)為引力的作用.將彈簧拉得太開，無法恢復時，彈簧兩端既不受引力也不受斥力；類似于分子間的距離太大，大于分子直徑的10倍時，分子間既不存在引力也不存在斥力.學生對微觀的分子的理解，需要較強的想象力和抽象能力，但通過與彈簧作類比，便大大減輕了學生的壓力.

又如：在“探究物質(zhì)的比熱容”實驗時，對于課本中的兩種結(jié)論經(jīng)常搞混，不易理解.這里可以將比熱容與酒量作類比，比熱容表示物體的吸熱能力；酒量代表一個人的喝酒能力.吸收的熱量與所喝的酒進行類比；升高的溫度與人喝醉的程度進行類比.從而可以舉例：大家都喝到醉，甲所喝的酒較多，甲的酒量較大；類似于升高相同的溫度時，水加熱時間較長，水的比熱容較大.大家都喝了一樣多的酒，乙已經(jīng)醉了，乙的酒量較小；類似于在吸收相同熱量時，沙子升高的溫度較高，沙子的比熱容較小.

再如：探究“聲波”時可與水波類比.探究“物質(zhì)的三種狀態(tài)”時，可以把學生比作分子：固態(tài)物質(zhì)的分子就如同正在上課中的學生，相對比較穩(wěn)定；液體物質(zhì)的分子如同課間活動中的學生，可以在一定范圍內(nèi)自由活動；氣態(tài)物質(zhì)的分子如同放學后的學生，可以自由活動.

從以上實例中，可以得知：在實驗教學中，如果遇到一些概念比較抽象，結(jié)論容易混淆的情況時，教師可以采用類比法，利用生活中的經(jīng)驗和感性認識，幫助學生將抽象的概念和具體的事例聯(lián)系起來，從而達到理解抽象概念的目的，正確的記住、理解實驗結(jié)論.所以， 平時教學應當認真研究本體和學生， 積累并選擇形象、具體、為學生所熟知并與所教知識有較多相似點的喻體.

3.3 在解題過程中的應用

解題，就是解決物理問題，是物理方法和知識的應用過程.它是實現(xiàn)知識“遷移”的重要一環(huán)，是物理教學的重要組成部分.應用類比法解題，其根據(jù)是物理原型的特征.教學中，通過分析問題的特征，把它與已知的物理原型進行類比，從而找到方法，解出習題.

如：“某同學探究電磁感應現(xiàn)象實驗裝置圖（如圖1），下列操作中，不能在導體ab中產(chǎn)生感應電流的是（ ）

A.閉合開關，導體ab豎直向上運動

B.閉合開關，導體ab水平向左運動

C.閉合開關，U形磁鐵水平向右運動

D.閉合開關，導體ab斜向上運動”

在學習“電磁感應現(xiàn)象”時，由于學生的空間想象能力不強，對導體是否做切割磁感線運動感到難以判斷.教學中若能把磁感線與一根根拉緊的棉線相類比，導體類比于一把刀，導體在磁場中運動就相當于刀子在棉線中運動，只要刀子在運動中能切斷棉線，導體就在做切割磁感線運動，這樣學生就容易理解和掌握了，對上面的題目也就迎刃而解了.

又如圖2：“向右調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，電壓表的示數(shù)將（變大、變小、不變）.”

再如圖3：“探究通過導體的電流與電壓、電阻的關系實驗中：把定值電阻由5Ω換成10Ω，閉合開關后，下一步的操作是：向（左、右）調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，保持電壓表示數(shù)不變.”

兩題都不容易理解，若按照動態(tài)電路、歐姆定律等來推導，學生還沒聽完就已經(jīng)暈了一大半了，怎么辦呢？這里可以根據(jù)串聯(lián)分壓的思想來作類比，把總電壓比做總家產(chǎn)，把電阻的大小比作武力值，武力越大，分到的家產(chǎn)就越多；類似于電阻越大，分到的電壓越多.將定值電阻換成10Ω后，所分到的電壓會變大，而此實驗要求電壓表示數(shù)不變，所以R′ 也要變大，才夠武力把原來屬于自己的家產(chǎn)搶回來，使定值電阻分到的家產(chǎn)保持不變，所以R′ 要向右調(diào)，才能保持電壓表的示數(shù)不變.

從以上實例中，我們可以得知：許多形式不同的物理習題具有相同或相似的特征，只要理解、掌握了一個問題的特征和解法，應用類比，這類問題就迎刃而解了.從某中意義上講，這是把學生從題海戰(zhàn)術中解放出來的有效方法.

4 結(jié)語

正如康德所說：“每當理智缺乏可靠論證的思路時，類比這個方法往往能指引我們前進[5].在物理教學中運用類比方法可以引導學生自己獲取知識，同時，又可以激發(fā)學生聯(lián)想，使學習成為學生自覺積極的活動，有利于發(fā)展學生的思維能力.但在使用類比方法時，要注意各種不同事物之間的差異和區(qū)別，在引進新概念、新規(guī)律時，應當進一步把它們的本質(zhì)講清楚.只有這樣，才能使學生更好地理解所學習的內(nèi)容，啟發(fā)學生的思維和加深對學習內(nèi)容的理解，在教學中起到舉一反三的好效果.但是，類比法本身也是一種科學猜測，具有局限性，它不能取代理論分析和實驗研究，一旦類比不恰當會使人誤入迷途或者導致錯誤的結(jié)論.同時，類比法也是一種邏輯推理方法，邏輯推理的結(jié)論都離不開實踐的檢驗.實踐才是檢驗類比結(jié)論真實與否的最終標準，實踐才是檢驗真理的唯一標準.

參考文獻：

[1]陳宏.提高高中物理課堂教學有效性的實踐研究[M].上海，世紀出版社，2010：11.

[2]丁堃.類比是一種重要的創(chuàng)造性思維方法[J].科學技術與辯證法，2000（1）.

[3]徐學福 .論類比教學模式[J].廣西師范大學學報，第34卷第二期第27頁，1998（6）.

[4]徐學福 .論類比教學模式[J].廣西師范大學學報，第34卷第二期第28頁，1998（6）.

[5]康德（德）.宇宙發(fā)展史概論[M].上海外國自然科學哲學著作編譯組譯.上海：上海人民出版社，1972：147.