楊清源

摘 要：文章主要介紹了高三二輪復習課例“物理中的類比”的思考過程和呈現形式，包括課例的背景、對課例的思考和修改過程、呈現內容以及總結與反思。其中，課堂內容并不以題目為主，而是基于核心素養(yǎng)。一是重點解讀變化率這個概念，匯總高中物理學中的相關概念或規(guī)律；二是類比電場和磁場的目錄，引導學生自己編制《引力場》一章的目錄，并寫出每一節(jié)的主要內容和相關公式。

關鍵詞：核心素養(yǎng)；類比；變化率；編制目錄；高三；復習

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2019）2-0032-5

掌握和理解物理思想方法是高中物理學習的一個重要內容，它既是核心素養(yǎng)的重要組成部分，也在近年高考物理試題中常有體現。能否靈活應用物理思想方法解決物理問題，可以反映學生的遷移能力和探究能力的水平。筆者在高三二輪復習中，采用新穎的形式，上了一節(jié)“物理中的類比”，取得了很好的效果。

1 課例的上課背景

上課時間：本課例的上課時間是3月底，學生正處于高三二輪復習階段，并且即將參加4月初的高三一?？荚嚒?/p>

學生情況：授課對象是普通中學里比較好的學生，學生通過一輪復習后，基礎知識比較到位，但是能力有待提高，尤其是知識遷移能力。

研究課題：“基于核心素養(yǎng)培養(yǎng)學生問題意識的實踐研究”。

北京高考的特點：“試題與教材關系非常密切，試題的大量素材源于教材；不注重復雜的應用，而注重對概念和規(guī)律的深入理解、分析及其論證；注重宏觀和微觀的結合；注重學科內綜合；注重學科思想方法的考查。”提倡“以教材為基礎的正常物理教學；以物理基本觀念為核心內容的物理本質教學”。體現2017年版《普通高中物理課程標準》中的物理觀念，包括物質觀念、運動與相互作用觀念、能量觀念等要素。

2 對課例的思考和修改過程

2.1 初步確定課例主題

在前述背景下，如何落實知識？如何提升學生能力？如何促進學生素養(yǎng)？如何與研究課題“學生提問”相結合？如何提升學生的應試成績？……綜合考慮以上問題，初步確定課例主題為“用類比法解決物理問題”，希望借助物理科學思想方法，通過解決物理問題達成目標。

2.2 課堂內容的改進過程

在確定上課主題后，準備上課的具體內容。首先，將近年的相關模擬試題和高考試題全都整理出來。但試題太多，如何選取呢？物理是特別強調邏輯的，這節(jié)課應該按什么邏輯授課呢？

（1）第一稿——按題型分類。有了前述整理的題目，最初的想法是按照高考的題型特點將所有題目按題型分類，分成了選擇題、實驗題和計算題。但是，稍作思考后很不滿意，一是一節(jié)課根本用不了這么多的試題；二是這還是讓學生處于題海之中，層次太低，與目前的高考和課程理念不相吻合。

（2）第二稿——按模型分類。經過思考，將授課邏輯改成了按模型分類，比如概念型的、相互作用型的、碰撞型的、運動模型等。但還是不滿意，一是模型說法本身不準確，分類不清晰，將模型和題型混淆了，這種分類方法相互嵌套，彼此交融；二是這樣的分類還是沒有跳出題海。高三的學生需要做題，需要接觸不同類型的題目，但題目是千變萬化的，如何更好地進行分類呢？

（3）第三稿——列表比較電場和引力場。通過再次思考，對高三教學有了新的理解和認識：高一、高二的教學可能更側重于“點”，高三學生相對于高一、高二而言，心智更加成熟，知識積累更加豐富，能力也更強，高三學生面對的是選拔性考試，因而高三教學不僅重視“點”，還應重視“面”。高三教學可能是這樣的：①需要復習教材的原始內容，應該落實基本的知識，克服學生對所學知識和方法的遺忘，樹立基本的物理觀念。②需要融會貫通與提升，要對不同知識和不同題目進行重新整合。比如，同一個問題可能在教材的不同地方從不同側面進行分析。高三復習中，尤其是二輪復習中，應該將這些點進行歸納、匯總、比較，找出其內在聯系，加深對這些概念和規(guī)律的透徹理解，回歸物理本質。③需要適當延伸與拓展，在理解基本知識和基本方法的基礎上，既要有對教材本身的挖掘，知其所以然，也應有方法的遷移，注重培養(yǎng)學生的科學思維和科學探究能力。

基于以上認識，本課重新定位為以落實教材為主，教學內容側重于對概念和規(guī)律的深入理解以及對學科思想方法的領悟，以培養(yǎng)學生的思維能力和探究能力為重點。教學內容絕大部分源于教材，但在原基礎上進行了整合與加工，突出學科本質和重點內容，避免陷入題海。落腳點有兩個：一是對變化率的理解；二是通過表格填空的形式類比電場和引力場。于是，上課主題更改為“物理中的類比法”。

（4）第四稿——編制《引力場》一章的目錄。雖然第三稿比前兩稿有所提升，列表比較的條理也清晰了很多，但還是太瑣碎，列表比較還只是立足在孤立的點上，更多的依舊是簡單重復。對學生而言缺乏新意，也難以讓學生站在更高處看物理、學物理。有沒有更好的方法呢？思考，再思考，接著思考……類比無處不在，類比既是一種方法，也是一種思想，甚至可以說是一種觀念。我們教學的目的不應僅僅教會學生做物理習題，還希望學生能借助類比統領相關的知識和方法，而且在現有知識和經驗的基礎上，引導學生進行適當的遷移和創(chuàng)新，會靈活應用類比方法。

于是，最終將課堂主題由“物理中的類比法”改成了“物理中的類比”。課堂的重點體現在兩個方面：一是重點解讀變化率這個概念，匯總高中物理學中的相關概念或規(guī)律，由此引導學生理解如何描述一個物理量隨另一個物理量的變化快慢問題，并能解決一些新問題，比如如何理解“避免升溫過快”；另一個重點是編制《引力場》一章的目錄，即類比電場和磁場，引出引力場，并在類比教材《靜電場》一章目錄的基礎上讓學生自己編制《引力場》一章的目錄，并寫出每一節(jié)的主要內容和相關公式。

3 實際教學過程

3.1 第一部分——引課環(huán)節(jié)（借用高考試題對類比的表述）

今天我們復習一種重要的物理思想方法——類比（板書“物理中的類比”）。在我們的生活、學習各個方面，都涉及到類比。物理專家是這樣表述類比的：類比是一種有效的學習方法（2009年第15題），也是一種常用的研究方法（2012年第23題）。因為通過歸類和比較，有助于掌握新知識，提高學習效率。當然，通過類比，有利于加深對概念、規(guī)律的理解，也有利于遷移和應用（PPT同步展示北京理綜2009年第15題和2012年第23題的題干相關表述）。

如何類比呢？首先要對問題進行歸類，然后進行比較，在類比過程中，既要找出共同之處，又要抓住不同之處。它不僅可以理解為“類似”問題的比較，也可以理解為更高層次的“類型”的比較。

我們研究高考，不僅要會做高考題目，還可以從中學習到很多有用的東西。下面我們從兩個角度分別學習物理中的類比。

教學設計意圖：開門見山引入課堂，從高考的角度和學生個人發(fā)展的角度，引導學生認識類比的重要性，為后面的教學做好鋪墊。引用北京高考試題中的表述，具有一定的權威性，因源于北京高考試題，也給學生親切感。

3.2 第二部分——類似問題的類比（以變化率為例）

3.2.1 教學流程（圖1）

3.2.2 主要內容

首先，通過復習速度和加速度的含義，引出它們都是反映變化快慢的物理量。在學生質疑“變化率一定是物理量對時間的變化快慢嗎？”之后，展示教材“選修3-1”“電勢對空間的變化率是電場強度”的書后習題。根據分子間斥力比分子間引力變化快的特點，讓學生畫分子間的引力和斥力隨分子間距變化的圖像，在此基礎上再歸納匯總變化率的物理意義。學生閱讀教材“必修1”中變化率的介紹，得到變化率的普遍定義，并進一步解釋瞬時值和平均值。

接著，讓學生列舉與變化率有關的概念和規(guī)律，學生會說出很多，比如，磁通量對時間（感應電動勢）、電流對時間（自感電動勢）、動量對時間（合力）、角度對時間（角速度）、動能對空間（位移方向的合力）、電勢對空間（電場強度）……多個概念和規(guī)律。在學生表述的時候，教師板書相應公式，并對某些具有疑惑的地方進行探討。之后通過例題“電阻絲通電后會發(fā)熱，為避免升溫過快，有哪些措施”，落實對變化率的理解。

最后，對此部分進行小結，希望學生能按照此方法，將相關問題先歸類匯總。比如，各種比值法定義的物理量、各種加速器、各種碰撞等。再進行比較分析，提高學習效率，提升遷移和創(chuàng)新能力。

3.2.3 教學設計意圖

（2）重視教材：本片段多次引用教材的圖片或表述，比如“必修1”中的變化率的表述，“選修3-1”中的等高線與等勢線，“選修3-3”中的分子力圖像，目的是引導學生重視教材、回歸教材，這與北京高考是吻合的。另外，教材中在不同地方多次出現的類似概念或規(guī)律，一定具有內在聯系。高三復習應該跳出一個個的點，應該站位更高，把這些相關的東西抽象概括出共同點。這其實就是建立物理概念的過程，也是建立變化率概念的意義所在。

（3）高效復習：物理中很多的概念或規(guī)律與變化率有關，此環(huán)節(jié)借助變化率復習了諸多的重要概念和規(guī)律，有助于加深理解相關概念和規(guī)律的物理意義，有助于學生認識和解決一些新的問題，有助于學生的長遠發(fā)展。這樣的二輪復習形式，不再是一個一個知識點的復習，而是一片一片知識的復習，復習效率自然就提高了。

（4）此環(huán)節(jié)前半部分是認識變化率，復習物理知識，后半部分是應用變化率，解決新問題。對學生而言，能用已知去探究未知，這其實就是一種創(chuàng)新。例題的重點在于“為避免升溫過快”的理解，即變化率的具體遷移和應用，根據結果可以適當聯系實際，2016年北京理綜第21題（1）即是如此。

3.3 第三部分——同類型問題的類比（編制《引力場》一章目錄）

3.3.1 教學流程（圖2）

3.3.2 主要內容

教師簡介電場、磁場學史以及平方反比規(guī)律，類比知道存在引力場。如何研究引力場呢？《靜電場》和《磁場》兩章都是場，先從其目錄中尋找規(guī)律，如圖3所示?；仡櫡肿觿永碚撊齻€方面的內容，理清其中的邏輯關系（第一句話是提出分子的存在；第二句話是描述分子的特征；第三句話是說明相互之間的關系）。學生類比得出《靜電場》和《磁場》兩章的目錄也是這樣的邏輯：①先提出場的存在和場源；②再描述場的性質；③最后是相互作用力與運動的關聯（圖3）。

學生設想自己是教材的編寫者，仿照《靜電場》一章的目錄編寫《引力場》一章的目錄，依次寫出各節(jié)的名稱、主要內容，包括主要概念及定義式等（將學生分成兩大組，第一組編①和③部分，第二組編②部分）。

最后，學生匯報交流《引力場》一章的目錄，教師板書主要公式和內容，適時提示要點，并一起探討學生的疑惑。

3.3.3 教學設計意圖

（1）通過電場和磁場提出引力場，旨在引導學生能用類比的思想從宏觀角度看待物理問題，培養(yǎng)學生的發(fā)散思維和邏輯思維，也培養(yǎng)學生的問題意識。

（2）總結目錄規(guī)律的目的是引導學生在復習中能將零散的知識進行歸類，變無序為有序，化零為整，此環(huán)節(jié)重點在于類比中的“類”。教師先引導學生復習分子動理論的內容，是為后續(xù)教學做好鋪墊，為學生總結規(guī)律搭好臺階。其中，涉及分子動理論和原子的核式結構內容，既幫助學生復習，也進一步說明類比無處不在，更突顯學習類比的意義。其實，絕大多數物理規(guī)律都有內在的邏輯關系，物理規(guī)律間也有相互關聯的邏輯關系，希望通過這種形式幫助學生能從更高的視角復習物理、審視物理、研究物理，這更容易幫助學生將知識織成網，幫助學生樹立物理觀念。

（3）編制目錄的過程是學生應用和創(chuàng)新的過程。此環(huán)節(jié)既體現宏觀的類比思想和方法，也在微觀層面落實概念和規(guī)律的學習。這種比較和遷移都是高效的。因為是二輪復習，此課沒有簡單重復之前學習的知識，讓學生在學習中復習了舊知識，掌握了新知識，也體會到了類比的價值。同時，編制這種虛擬的教材目錄也有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識，這種復習方式是新穎的，也是高效的，是可以嘗試的。

（4）通過引導學生質疑，再相互討論交流，釋疑解惑，既可以落實知識，又培養(yǎng)了學生的能力，可以提升學生在科學思維和科學探究等方面的素養(yǎng)。此過程中，學生可能會提出以下問題：質量是守恒的嗎？為什么磁場沒有磁勢、磁勢差？引力場可以屏蔽嗎？……教師和學生討論后再一一解答。

同時，在學生匯報目錄的時候，教師板書相關概念和公式，并重點提醒。首先，提醒關鍵物理概念的特征（矢量性、標量性、場線方向等）。然后，區(qū)分一般定義式和球體周圍的各個場公式，即區(qū)分一般情況和特殊情況（類比點電荷的電場）。比如，場強g除了要提醒是矢量外，還要區(qū)分為兩種：范圍很大的時候是非勻強場，小范圍近似為勻強場，這也是為什么常說g為常量的原因之一。最后，在描述物體在引力場中的運動時，除了自由落體運動和平拋運動外，提示學生還有圓周運動（電子繞核轉和衛(wèi)星），以及注意區(qū)別相應物理量是量子化的還是連續(xù)的，最后用PPT顯示（圖4）。

3.4 第四部分——課堂小結

類比無處不在，類比的核心是歸類和比較，并將知識和方法進行遷移，最終實現創(chuàng)新。此節(jié)課中，我們用類比多次解決了新問題，不僅實現了知識的遷移，也用類比模擬編寫《引力場》一章的目錄，實現了初步的創(chuàng)新。希望學生能將類比方法和思想靈活應用到學習與生活的各個方面。

4 教學效果與反思

本課是高三二輪復習課，立足點不在于某一個知識點或某一個難題，而是注重以下幾點：一是高三的課如何才能高效復習？二是如何將科學思想方法融入課堂？三是如何引導學生重視教材并回歸教材？四是如何真正提升學生的核心素養(yǎng)？如何提升學生，或者提升考生的應試能力？本課對以上方面做了一點點嘗試。課堂中，學生積極參與，思維活躍，基本上實現了預期目標。

本課設計以變化率和編制新目錄為主要內容，圍繞變化率復習了高中物理中的很多相關概念和規(guī)律。在編制《引力場》一章目錄的過程中，既復習了舊知識，又提升了學生的問題意識和創(chuàng)新能力，關注學生的科學思維和探究能力。這種上課形式相較于以往的復習課，形式新穎，效果也好，得到聽課專家和教師的一致肯定。

授課班級盡管是我校高中較好的理科實驗班，但課堂內容較多，在45分鐘的實際課堂中，沒有時間呈現第二部分的磁屏蔽例題。如果時間充裕，對一般程度的學生，此課改成兩節(jié)課，可能效果會更好。

（欄目編輯 鄧 磊）