類比思想在物理規(guī)律探究教學(xué)中的應(yīng)用

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1、類比思想在物理規(guī)律探究教學(xué)中的應(yīng)用【關(guān)鍵詞】類比思想、物理規(guī)律、探究、猜想假設(shè)、物理性質(zhì)、物理圖象、物理公式、彈性勢(shì)能、重力勢(shì)能【論文摘要】本文根據(jù)《高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》的基本要求，論述類比思想在物理規(guī)律探究教學(xué)中的應(yīng)用。本文首先介紹了類比思想的本質(zhì)（即它的邏輯學(xué)依據(jù)）和在物理規(guī)律探究教學(xué)中應(yīng)用的必要性。然后以物理規(guī)律的三種表現(xiàn)形式為依據(jù)將類比思想的應(yīng)用方法分為三類：性質(zhì)類比、公式類比和圖象類比。并以“探究彈性勢(shì)能表達(dá)式”為例，分別闡述了三種類比方法的應(yīng)用思路。論述過(guò)程中利用圖表的形式生動(dòng)地展示類比思想的應(yīng)用

2、過(guò)程，并在每一種方法的歸納中將應(yīng)用思路延伸到中學(xué)物理中的其它規(guī)律。問(wèn)題提出：《高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》的全面實(shí)施更加強(qiáng)化了探究式教學(xué)的重要性，它在指導(dǎo)意見中明確指出：物理教學(xué)要讓學(xué)生“經(jīng)歷科學(xué)探究過(guò)程，認(rèn)識(shí)科學(xué)探究的意義，嘗試應(yīng)用科學(xué)探究的方法研究物理問(wèn)題，驗(yàn)證物理規(guī)律”。但建立在科學(xué)實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上的物理學(xué)兼具了形象與抽象的雙重特點(diǎn)，這對(duì)中學(xué)生來(lái)說(shuō)是巨大的挑戰(zhàn)。我們要在教學(xué)過(guò)程中引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行有效的科學(xué)探究，就必須要有科學(xué)思維方法的指導(dǎo)。邏輯思維中重要方式之一的類比思想就是重要的方法之一。本文主要對(duì)物理規(guī)律探

3、究教學(xué)中的類比思想應(yīng)用的方法進(jìn)行詳細(xì)論述。一．類比思想的邏輯學(xué)依據(jù)人類的思維的寶貴庫(kù)中，類比推理是被眾多哲學(xué)家和科學(xué)家所推崇的邏輯思維方式之一?？档抡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)”。著名物理學(xué)家麥克期韋則認(rèn)為：“一門科學(xué)的定律和另一門科學(xué)的定律存在部分的相似，這使得每條定律都對(duì)其它定律有所說(shuō)明”。類比推理的過(guò)程涉及兩個(gè)對(duì)象——研究對(duì)象和類比對(duì)象。類比對(duì)象的選擇是以研究目的為依據(jù)，通常是把陌生的對(duì)象與熟悉的對(duì)象相類比，把未知的東西和已知的東西相類比。類比推理是根據(jù)兩個(gè)（或

4、兩類）對(duì)象在某些屬性上相似而推出它們?cè)诹硪粋€(gè)屬性上也可能相似的一種推理形式。類比推理的具體過(guò)程是：通過(guò)對(duì)兩個(gè)不同的對(duì)象進(jìn)行比較，找出它們的相似點(diǎn)，然后以此為依據(jù)，把其中某一對(duì)象的有關(guān)知識(shí)或結(jié)論推移到另一對(duì)象中去，其基本模式是：A對(duì)象具有a、b、c、d屬性或關(guān)系B對(duì)象可能有與d相似的屬性d′或關(guān)系B對(duì)象具有a′、b′、c′屬性或關(guān)系，且與a、b、c相似二．類比思想在物理規(guī)律探究教學(xué)中應(yīng)用的必要性物理教學(xué)首先是圍繞物理學(xué)的基本規(guī)律展開的，《高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》在它的“知識(shí)技能”目標(biāo)說(shuō)明中指出：“要讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中了

5、解物質(zhì)結(jié)構(gòu)、相互作用和運(yùn)動(dòng)的一些基本原理，了解物理學(xué)的基本觀點(diǎn)和思想”。但教學(xué)的過(guò)程不能僅僅是知識(shí)的呈現(xiàn)，而是要引導(dǎo)學(xué)生在“提出問(wèn)題→猜想假設(shè)→驗(yàn)證猜想→得出結(jié)論”的過(guò)程中主動(dòng)探究物理規(guī)律，從中更深刻的理解物理原理，掌握物理研究的基本方法，體驗(yàn)科學(xué)研究的過(guò)程。類比思想為探究教學(xué)提供了重要的思維手段。而中學(xué)生的思維方法是以形象思維為主，抽象思維相對(duì)比較差。雖然物理是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，給人的感覺(jué)好象是比較實(shí)在，但是，物理的規(guī)律（概念、定義、定律等）是對(duì)實(shí)驗(yàn)、事物實(shí)體等經(jīng)過(guò)抽象化而形成的。學(xué)生往往覺(jué)得物理規(guī)律很抽象，

6、很難以理解和接受，而物理實(shí)驗(yàn)對(duì)于中學(xué)階段的學(xué)生來(lái)說(shuō)還不可能很熟練的運(yùn)用。在這種情況下，要順利引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探究就變得很困難。運(yùn)用類比方法教學(xué)，以舊帶新，能引導(dǎo)學(xué)生的思維從形象提高到抽象，把陌生的、未知的物理對(duì)象和熟悉的、已知的物理對(duì)象進(jìn)行對(duì)比。特別是在資料少，還不足以進(jìn)行歸納推理和演繹思維的情況下，類比更是得天獨(dú)厚，它可以啟發(fā)思路，提供線索，幫助學(xué)生在探究的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律之間的聯(lián)系，有效地提出假設(shè)，科學(xué)地進(jìn)行邏輯論證，也能促進(jìn)學(xué)生加快、加深對(duì)新的物理規(guī)律的理解、記憶及應(yīng)用。三．類比思想在物理規(guī)律探究教學(xué)中

7、的應(yīng)用方法物理規(guī)律的表現(xiàn)形式主要有三種：文字描述、物理公式、物理圖象。文字描述直接闡述物理規(guī)律的基本性質(zhì)，物理公式是對(duì)物理規(guī)律簡(jiǎn)潔但抽象的一種數(shù)學(xué)表現(xiàn)方式，物理圖象形象、生動(dòng)地展現(xiàn)物理變量之間的變化關(guān)系。在物理規(guī)律教學(xué)中，我們可以根據(jù)物理規(guī)律的這三種表現(xiàn)形式將類比思想分為性質(zhì)類比、公式類比、圖象類比三種類型?，F(xiàn)以高中物理必修2中《探究彈性勢(shì)能表達(dá)式》一節(jié)為例展開分析。方法一：性質(zhì)類比物理規(guī)律的性質(zhì)反映了物理運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生原因和基本特點(diǎn)。在探究彈性勢(shì)能的表達(dá)式教學(xué)中，我們通過(guò)分析實(shí)際生活中具有彈性勢(shì)能物體的事例和

8、小型輔助實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生感受彈性勢(shì)能，體會(huì)彈性勢(shì)能的產(chǎn)生原因和特點(diǎn)，并提出“彈性勢(shì)能可能與哪些因素有關(guān)”的猜想。但對(duì)“怎樣來(lái)求彈性勢(shì)能表達(dá)式”學(xué)生卻無(wú)從下手，這時(shí)教師給予適當(dāng)引導(dǎo)。我先簡(jiǎn)單介紹物理中類比思想的特點(diǎn)，并投影開普勒的名言：“類比是我最可靠的老師，因?yàn)樗鼈兘o我們揭開了自然界的各種秘密”，以提示學(xué)生用類比思想進(jìn)行探究。接著讓學(xué)生分組討論，引導(dǎo)學(xué)生回顧以前所學(xué)的重力勢(shì)能的探究過(guò)程：①重力勢(shì)能與什么物理量有關(guān)（質(zhì)量