張秀芬（任丘一中）

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類比法的概念及其在中學(xué)物理教學(xué)中的意義

張秀芬
（任丘一中）

摘要：類比法是一種重要的科學(xué)研究方法。通過(guò)在中學(xué)物理教學(xué)實(shí)踐中應(yīng)用類比法，對(duì)同一領(lǐng)域的物理問(wèn)題和不同領(lǐng)域物理問(wèn)題的物理過(guò)程、數(shù)學(xué)形式、情景圖像的類比分析研究，找出有關(guān)物理事物之間的共性；用已知的物理規(guī)律去對(duì)照、描述未知的物理規(guī)律，使物理規(guī)律簡(jiǎn)潔明了，易于學(xué)生掌握。與此同時(shí)，在進(jìn)行類比教學(xué)的過(guò)程中，通過(guò)具體事例，不但要使學(xué)生學(xué)會(huì)應(yīng)用類比法來(lái)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，而且要使其科學(xué)創(chuàng)新思維能力得到一定的培養(yǎng)和提高。

關(guān)鍵詞：物理教學(xué)；類比法；意義

類比法在物理學(xué)的發(fā)展和研究過(guò)程中有著不可替代的作用。同樣，類比法在中學(xué)物理教學(xué)中也具有其獨(dú)特的作用和意義。它不僅有利于克服教學(xué)活動(dòng)中的難點(diǎn)問(wèn)題，也有利于舊知識(shí)向新知識(shí)的遷移，更重要、更有意義的是，通過(guò)這種教學(xué)活動(dòng)，還有利于培養(yǎng)和提高學(xué)生的創(chuàng)新思維能力及其開(kāi)拓精神。

一、類比法的概念

所謂類比法，實(shí)際上是一種從特殊到特殊或從一般到一般的推理，即它是根據(jù)兩個(gè)（或兩類）對(duì)象或事物在某些屬性上的相同或相似而推出它們?cè)诹硪恍傩陨弦部赡芟嗤蛳嗨频囊环N推理方法。關(guān)于類比法的研究和應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外不少文獻(xiàn)都有論述。歸納起來(lái)，類比法的具體過(guò)程是：通過(guò)兩個(gè)不同的對(duì)象進(jìn)行比較，找出它們的相同點(diǎn)或相似點(diǎn)，然后以找出的兩對(duì)象間的相同點(diǎn)或相似點(diǎn)為依據(jù)和前提，把其中某一對(duì)象已知的屬性推移到另一對(duì)象中去，從而獲得對(duì)另一對(duì)象原來(lái)未知屬性的認(rèn)識(shí)。由此得出類比法的基本模式為：

已知A對(duì)象具有a、b、c、d屬性，B對(duì)象具有a＇、b＇、c＇屬性，其中a＇、b＇、c＇分別與a、b、c相同或相似，則由類比法，B對(duì)象可能具有與d屬性相同或相似的屬性d＇.

例如，在二十世紀(jì)初近代物理學(xué)發(fā)展史上，英國(guó)著名物理學(xué)家盧瑟福與其助手蓋革和馬斯頓為了探索原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的奧秘，設(shè)計(jì)并進(jìn)行了著名的α粒子散射實(shí)驗(yàn)。結(jié)果他們發(fā)現(xiàn)，原子并不像湯姆遜所提出的是具有10-10米那樣半徑的實(shí)心球體，而是與太陽(yáng)系的情況十分相似：太陽(yáng)作為太陽(yáng)系的核心，具有太陽(yáng)系總質(zhì)量的99. 87%，而太陽(yáng)所占太陽(yáng)系的體積甚小；原子則是由一個(gè)原子核和核外的電子所組成，原子核所占體積甚小但其質(zhì)量約占原子總質(zhì)量的99.97%；并且還了解到，原子核與電子之間的作用力（遵從庫(kù)侖定律F=kq1q2/r2）和太陽(yáng)與行星之間的作用力（遵從萬(wàn)有引力定律F=Gm1m2/r2）的數(shù)學(xué)形式也很相似，都是作用力與距離平方成反比的關(guān)系。于是，盧瑟福經(jīng)過(guò)類比推理，于1911年正式提出了原子結(jié)構(gòu)的“行星模型”或“核式模型”。這一模型為后來(lái)的眾多實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。盧瑟福的類比推理過(guò)程可歸納為：

太陽(yáng)系與原子結(jié)構(gòu)的類比

由此推出結(jié)論：原子可能是由電子環(huán)繞原子構(gòu)成。

在物理學(xué)中還有許多重要理論的建立和重大的發(fā)現(xiàn)，最初就是通過(guò)類比推理而得出的。因此，教師要充分挖掘這方面的歷史素材，并將其滲透到教學(xué)中去，通過(guò)類比不但能有效地揭示自然現(xiàn)象，掌握物理規(guī)律，并且要不斷創(chuàng)新，以促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)造性思維的發(fā)展。

二、類比法在中學(xué)物理教學(xué)中的作用和意義

運(yùn)用類比法可以高效地認(rèn)識(shí)物理世界，類比法不僅運(yùn)用于物理研究中，在中學(xué)物理教學(xué)中也具有獨(dú)特的作用和意義。

1.培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維和邏輯思維能力。在科學(xué)探索的過(guò)程中，類比法的價(jià)值為世界上許多科學(xué)家所稱道。開(kāi)普勒曾說(shuō)過(guò)：“我重視類比勝于任何別的東西，它是我最可信賴的老師，它能揭示自然界的秘密?！笨档乱苍f(shuō)過(guò)：“每當(dāng)理智缺乏可靠論證的思路時(shí)，類比這個(gè)方法往往能指引我們前進(jìn)?！边\(yùn)用物理類比法可以把陌生的對(duì)象和熟悉的對(duì)象進(jìn)行對(duì)比，把未知的東西和已知東西相對(duì)比，這樣可使學(xué)生能動(dòng)地認(rèn)識(shí)客觀事物，通過(guò)分析、推理獲取并掌握知識(shí)。在這一過(guò)程中，他們必然要產(chǎn)生聯(lián)想，反復(fù)思考，從不同的角度觀察事物，進(jìn)行一定的邏輯推理以獲得相應(yīng)的結(jié)論。顯然，在此過(guò)程中，學(xué)生不僅習(xí)得了必要的專業(yè)知識(shí)、提高了獲取知識(shí)的能力，同時(shí)還能使自己的思維方法得到培養(yǎng)，尤其是發(fā)散思維與邏輯思維能力得到很好的培養(yǎng)。在這樣的學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生不是接受現(xiàn)成的知識(shí)，而是經(jīng)過(guò)自己的主動(dòng)探索而獲得知識(shí)，這樣得到的知識(shí)會(huì)更有效、記憶更加牢固、理解的也會(huì)更透徹。

2.使抽象的物理概念和規(guī)律更加具體化。中學(xué)生以形象思維為主，抽象思維相對(duì)較差。雖然物理學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，給人的感覺(jué)好像是比較實(shí)在，但是，物理學(xué)的理論（概念、規(guī)律、定義、定律等）是對(duì)實(shí)驗(yàn)、事物實(shí)體等經(jīng)過(guò)抽象化后而形成的。所以，有些理論對(duì)中學(xué)生來(lái)說(shuō)還是頗為費(fèi)解的，學(xué)生對(duì)它們?nèi)狈Ω行哉J(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)，掌握起來(lái)有一定的難度。如果運(yùn)用類比法教學(xué)，就能夠給這些抽象的事物賦予一定的、間接的直觀形象，從而可把研究對(duì)象具體化，幫助學(xué)生有效地把握這些形象，從中獲取物理知識(shí)，發(fā)展智力，培養(yǎng)自身的能力。

總之，物理教學(xué)過(guò)程中的方法多種多樣，而被譽(yù)為科學(xué)家活動(dòng)中的“偉大的引路人”的類比法在中學(xué)物理中有著廣泛的應(yīng)用。類比法可激發(fā)學(xué)生探索的意向并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)地探索，使他們成為學(xué)習(xí)的真正主體，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)、自覺(jué)、積極的學(xué)習(xí)。類比法是培養(yǎng)、提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新能力的重要途徑之一。

經(jīng)過(guò)以上探討，我們了解到類比法是人們認(rèn)識(shí)客觀世界的重要科學(xué)思維方法之一。在中學(xué)物理教學(xué)中，廣泛而恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用這種科學(xué)思維方法，可以提高物理教學(xué)水平。

·編輯武慧慧