运用类比方法 提升思维品质

罗智荣

摘   要：类比法是通过形象和熟悉的事物对抽象或不确定的事物进行归类比较，可以比较直观地推理出新的事物的特征或规律的方法。适当地应用类比方法可以帮助学生建立物理模型，理解物理概念或规律，培养创造性思维等。结合物理课堂教学实践谈类比法在不同授课阶段的应用：导入新课时应用类比法可吸引学生注意力，提高学生学习兴趣;授课过程，巧用类比是突破难点、建构概念、形成规律的一种有效手段;复习巩固阶段应用类比法还可帮助学生深化理解，加强记忆。

关键词：初中物理;类比法;应用

类比是逻辑学中的一种推理方法，利用联想思维把两件事物在某些属性上相同或相似的规律点来推断他们在其他方面存在相同或相似的规律[ 1 ]。物理学科某些知识存在着一定的相似性，表现在物理规律，物理模型，物理现象的教学内容和探究方法等方面。教学中采用类比方法，既是推理法也培养良好的物理思维品质。可以有效激活原有的认知，顺利搭建新旧知识的思维连接，降低感知的难度，促进知识的有效转移，从而触类旁通，同时激发学生的探求欲望，唤醒学生的创新意识。适当地应用类比手段可以帮助学生理解物理概念，定义或规律，建立物理模型，培养创造性思维等方面有重要作用。

1  在引入新课和总结归纳阶段应用类比

1.1  利用类比法建立概念

在“认识浮力”这个探究实验，对于漂在水面的物体，比如乒乓球有受到水的浮力作用，这个学生好理解。引导学生用二力平衡的知识来确定这个与重力等大，反向，共线的力就是浮力。那么在水中会下沉的铁块有没受到浮力呢？这里可以做个类比：用弹簧测力计钩住一钩码静止，此时弹簧测力计的示数大小为物体的重力。如果此时用手上托钩码，观察到弹簧测力计的示数减小，因为钩码受三个力：竖直向下的重力，竖直向上的拉力，还有一个竖直向上的手的托力。接着把钩码浸到水中，观察弹簧测力计的示数在减小，那么就可以分析此时钩码在水中受到类似手托钩码一样的一个向上的力。这个力就是水施的浮力。所以即使是在水中下沉的物体，也有受到浮力。浮力的概念：浸在液体中的物体受到向上的力，这个力叫做浮力。

1.2  利用类比法帮助记忆

在学完“物态变化”这章时，记忆每种物态变化过程的吸热和放热。可以用类比方法帮助学生记忆。把物质的三种状态按密度大小阶梯式排列，一般来说密度较小的气体在最上层，密度较大的固体在最底层（如图1），物态往上层变化（熔化，汽化，升华）类比人爬楼梯上楼都要能量才能上去，因此都需要吸热;反之物态往下层变化（液化，凝固，凝华）则需放热。

又如电阻定律的学习，在总结归纳或复习记忆阶段也可以用这种类比加强记忆，导体越长越细学生就联想到道路长而窄，电子流动时阻碍大，就记住导体越长越细电阻就大，反之短而粗电阻小。温度越高，分子运动越剧烈，阻碍越大，电阻变大。

2  在概念和规律教学中应用类比

2.1  应用用类比法进行推理分析

例如：磁场是什么？它真的有吗？

实验演示：将一条磁铁靠近静止的小磁针，让学生观察小磁针的变化情况，可看到小磁针发生偏转[ 1 ]。

得到结论：小磁针受到了力

类比分析：用嘴吹小磁针使其转动，原理是因为空气对小磁针有力的作用;用手拨弄小磁针使其转动，原理是手对小磁针有力的作用;用磁铁去靠近小磁针使其转动，原理是靠近的磁铁对小磁针有力的作用。

得出结论：磁体与小磁针没有接触，但是存在着力的作用。实验表明磁体间存在着某种物质，尽管在常态下是看不见摸不着，但可利用实验去感知它的某些物质特性。

2.2  应用类比法进行难点突破

“比热容”这节课的难点就是比热容概念的建立，要让学生理解比热容大小的实质，探究质量相同的水和煤油两种物质的吸热能力不同，即在对比相同的热源和相同的加热时间下，比较两种物质的温度上升情况。实验观察到水的温度上升的比煤油少，得出结论水的吸热本领强，水的比热容大。可以接着用类比的思路进行分析帮助学生理解：

容纳热量的多少类比为容器容纳液体的多少;吸热多少类比为往容器中装液体体积的多少;温度高低类比为液体在容器中的高度。

取A、B两个底面积不同的两个烧杯（如图2所示）。

（1）往A、B两烧杯里倒入相同体积的溶液（如图3），比较两烧杯里液面高度，发现A烧杯液面高度比B烧杯面高度上升的少。因此很明显A烧杯比B烧杯可以容纳更多体积的溶液，A烧杯容积大。

甲、乙两种物质，吸收相同的热量，乙物质温度上升的比甲物质少，说明如果温度变化相同，乙物质可以吸收更多的热量。也就是乙物质比热容大。相同质量的水和煤油吸收相同的热量，水的温度上升的少，水的比热容大[ 1 ]。

（2）往A、B两烧杯里加溶液到相同高度（如图4），往A烧杯里加的液体的体积要比B烧杯里加的体积多才能达到相同高度，A烧杯装的液体的体积比B烧杯多。由此类比：相同质量的甲、乙物质，要上升相同的温度，乙吸收热量多，乙的比热容就大。

相同质量的水和煤油从相同初温上升到相同的末温，即如果上升相同的温度，水要加热需要更长的时间，说明水要比煤油吸收更多的热量，实验观察到水要加热更长的时间，说明水吸收更多的热量，由此水的比热容大。

总结：质量相同的不同物质吸收相同的热量，温度上升较小的物质比热容大。升高相同温度，吸收热量较多的物质比热容大[ 1 ]。

2.3  利用类比优化模型建构

（1）利用类比建构空间关系模型

地球同步卫星为啥相对地球是静止的，（绕地球轉动的周期与地球自转周期一样）对于一些文字理解能力弱的学生，只要建立一个简单的模型来类比就可以让学生事半功倍。可以用自己的脑袋比作地球，举起一手握拳放在眼前比作地球卫星，然后模拟地球自转一周，同步卫星也随着转一周。眼睛看到拳头的位置都没变化，卫星相对地球位置没有变化，相对静止的。

（2）利用类比建构微观结构模型

固体、液体、气体的结构形态及分子活跃的程度可以用学生上课的状态进行类比。固体的分子状态可类比在班级上课，只能在自己座位的同学们所处的状态;液体的分子状态可类比上体育课，活动范围大且还有课堂纪律要求的同学们所处的状态;气体的分子状态就可类比为放学时，可任意行动的同学们所处的状态。

电流的概念建立时，电子的定向移动可用人流进行类比。城市商业广场车水马龙，向四面八方走动就不能形成人流;重大节日里的游行人群，都向一个方向移动，就能形成人流。

声音以声波的形式传播，声波是怎样的呢？用可见的水波类比不可见的声波。

（3）利用类比建构过程模型

电磁感应产生感应电流的条件：要部分导体切割磁感线。可以把导体看作一把镰刀，磁感线比作麦秆。刀只有沿着与麦秆生长一致的方向才不会切割麦秆，其余方向运动都可以切割磁感线，可产生感应电流。

无线电波传递声音，图像等信号。“调制”和“解调”这两个过程不是很容易理解。也可以通过生活经验进行类比，用类比的方法让这问题变得通俗易懂，电磁波类比一列动车，各种信号类比旅客，旅客要去往某个地方，他买票上车类比“调制”（即低频信号搭上高频电磁波）。到了目的地旅客下车类比“解调”（有用的信号与载体电磁波分离）。

总之，进行类比教学时要突出两个对象的特征的相似性，而且必须有一个对象是学生所熟悉并易于理解的，这样类比在教学实践中才能收到较好的效果，真正提升学生的思维品质。

参考文献：

[1] 人民教育出版社，课程教材研究所，物理课程教材研究研发中心.义务教育教科书教师教学用书物理九年级全一册[M].北京：人民教育出版社，2018.