第一篇：畢業(yè)論文-類比法在物理教學(xué)中的應(yīng)用[大全]

類比法在物理教學(xué)中的應(yīng)用

東北師大 0509物理教育專業(yè) 劉繽藻

摘要：本文述了：類比方法的概念、特點、分類；它在物理學(xué)史及中學(xué)物理教學(xué)上的作用；類比方法的局限性；教學(xué)中的實踐應(yīng)用和運用類比法教學(xué)的注意問題。說明類比這種研究方法在中學(xué)物理教學(xué)中有降低初高中物理教學(xué)的臺階、可以幫助學(xué)生突破知識難點、可以提高課堂教學(xué)效益、可以培養(yǎng)學(xué)生的類比思維和創(chuàng)新能力的作用。學(xué)生能掌握類比這種研究方法對其終身學(xué)習(xí)和發(fā)展都具有重要的意義。

關(guān)鍵詞：類比方法 物理教學(xué) 思維創(chuàng)新

前 言

物理學(xué)是一門基礎(chǔ)科學(xué)，是自然科學(xué)和技術(shù)科學(xué)的基礎(chǔ)，對促進(jìn)經(jīng)濟(jì)與社會的發(fā)展具有重要作用。物理學(xué)的研究方法對于探索自然現(xiàn)象具有普遍意義。類比方法是一種重要的物理思維方法，它可以使知識條理化，把抽象的知識形象化，把復(fù)雜的問題簡單化；它能幫助學(xué)生融會貫通所學(xué)的知識，提高學(xué)生分析、解決問題的能力，同時能較好的培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維和創(chuàng)新能力。因此，在教學(xué)中有意識的滲透或傳授類比方法，使學(xué)生受到熏陶和訓(xùn)練，使學(xué)生自覺不自覺地逐步掌握和運用類比方法，為以后的終身學(xué)習(xí)奠定良好的方法基礎(chǔ)。

一、類比方法及其常見分類

1、什么是類比法

類比法是通過兩個或兩類研究對象進(jìn)行比較，找出它們之間相同點和相似點，并以此為根據(jù)把其中某一個或某一類對象的有關(guān)知識和結(jié)論，推移到另一個或另一類對象上，從而推論出它們也可能有相同或相似的結(jié)論的一種邏輯推理和研究方法。其結(jié)論必須由實驗來檢驗，類比對象間共有的屬性越多，則類比結(jié)論的可靠性越大。

與其它思維方法相比，類比法屬平行式思維的方法。與其它推理相比，類比推理屬平行式的推理。無論那種類比都應(yīng)該是在同層次之間進(jìn)行。亞里士多德在《前分析篇》中指出：“類推所表示的不是部分對整體的關(guān)系，也不是整體對部分的關(guān)系?！鳖惐韧评硎且环N或然性推理，前提真結(jié)論未必就真。要提高類比結(jié)論的可靠程度，就要盡可能地確認(rèn)對象間的相同點。相同點越多，結(jié)論的可靠性程度就越大，因為對象間的相同點越多，二者的關(guān)聯(lián)度就會越大，結(jié)論就可能越可靠。反之，結(jié)論的可靠性程度就會越小。此外，要注意的是類比前提中所根據(jù)的相同情況與推出的情況要帶有本質(zhì)性。如果把某個對象的特有情況或偶有情況硬類推到另一對象上，就會出現(xiàn)“類比不當(dāng)”或“機(jī)械類比”的錯誤。

2、類比法的特點

類比法的作用是“由此及彼”。如果把“此”看作是前提，“彼”看作是結(jié)論，那么類比思維的過程就是一個推理過程。古典類比法認(rèn)為，如果我們在比較過程中發(fā)現(xiàn)被比較的對象有越來越多的共同點，并且知道其中一個對象有某種情況而另一個對象還沒有發(fā)現(xiàn)這個情況，這時候人們頭腦就有理由進(jìn)行類推，由此認(rèn)定另一對象也應(yīng)有這個情況?，F(xiàn)代類比法認(rèn)為，類比之所以能夠“由此及彼”，之間經(jīng)過了一個歸納和演繹程序即：從已知的某個或某些對象具有某情況，經(jīng)過歸納得出某類所有對象都具有這情況，然后再經(jīng)過一個演繹得出另一個對象也具有這個情況?，F(xiàn)代類比法是“類推”。

類比法的特點是“先比后推”?！氨取笔穷惐鹊幕A(chǔ)，“比”既要共同點也要“比”不同點。對象之間的共同點是類比法是否能夠施行的前提條件，沒有共同點的對象之間是無法進(jìn)行類比推理的。

3、類比法分類

根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)，類比法可以分為以下不同類型：

⑴根據(jù)類比中對象的不同，類比可分為個別性類比、特殊性類比和普遍性類比等類型 ⑵根據(jù)類比中的斷定不同，類比可分為正(肯定式)類比、負(fù)(否定式)類比和正、負(fù)(肯定否定式)類比等類型

⑶根據(jù)類比中的內(nèi)容不同，類比可分為性質(zhì)類比、關(guān)系類比、條件類比等類型 ⑷根據(jù)類比中的前提和結(jié)論中的對象不同，類比可分為同類類比和異類類比等類型。同類類比又可分為“以己推人”式類比、“以人推己”式類比、“以人推人”式類比、“以物推物”式類比等類型；異類類比又可分為“以人推物”式類比、“以物推人”式類比等類型。⑸根據(jù)思維方向，類比可分為單向類比、雙向類比和多向類比等類型。

⑹根據(jù)結(jié)論的可靠程度，類比可分為科學(xué)類比和經(jīng)驗類比等類型。此外，根據(jù)對象的多少，類比還可分為完全類比和不完全類比等類型。

二、類比法在物理學(xué)史上的作用

物理學(xué)史上，常用的類比方法有等效類比、關(guān)系類比、協(xié)變類比、模型類比、對稱類比等。類比被譽(yù)為科學(xué)活動中的“偉大的引路人”，在很多關(guān)鍵時刻，科學(xué)家巧妙地運用了類比推理，提出科學(xué)假說，從而獲得巨大成功?？档略f過：“每當(dāng)理智缺乏可靠論證的思路時，類比這個方法往往指引我們前進(jìn)”。法拉第了解到奧斯特發(fā)現(xiàn)電流能產(chǎn)生磁場后，就很自然地進(jìn)行了逆向思考和對稱類比推理，通過探索、研究、實驗，終于發(fā)現(xiàn)磁場中獲得電流的方法，使電磁學(xué)得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展。麥克斯韋不僅注意到物理現(xiàn)象、定律之間以及物理現(xiàn)象、定律與其他事物之間的局部相似性，而且考慮到數(shù)學(xué)形式的類比，運用協(xié)變類比法，他創(chuàng)造性地建立了電磁學(xué)方程，建立了完整的電磁場理論。

三、類比法在中學(xué)物理教學(xué)中的作用

學(xué)生往往習(xí)慣于形象思維，缺乏抽象思維和邏輯推理能力，因此對抽象的物理概念難于接受和理解。在教學(xué)中運用類比方法可以引導(dǎo)學(xué)生自己獲取知識；有助于提出假說，進(jìn)行推測，有助于提出問題并設(shè)想解決問題的方向；類比可激發(fā)學(xué)生探索的意向，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探索，使學(xué)習(xí)成為學(xué)生自覺積極的活動，發(fā)展學(xué)生的思維能力。

類比方法在中學(xué)物理教學(xué)中的具體作用主要有以下幾個方面：

1、降低初、高中物理教學(xué) “臺階”的作用

初中物理教學(xué)基本上是建立在形象思維基礎(chǔ)上的，它以生動的自然現(xiàn)象和直觀的實驗為依據(jù)，從而使學(xué)生通過形象思維獲得知識。初中物理中的大多數(shù)問題看得見、摸得著。進(jìn)入高中后，物理教學(xué)便從形象思維向抽象思維領(lǐng)域過渡，其知識性、邏輯性、抽象性和應(yīng)用性都要強(qiáng)，學(xué)生在學(xué)習(xí)時感到難以適應(yīng)。大多數(shù)學(xué)生感覺由初中到高中物理學(xué)科的跨度比較大，存在著“臺階”問題。其中高中物理采用了較多抽象思維和邏輯推理的方法，是這個臺階存在的重要原因之一。

在教學(xué)中做好新舊知識的同化可以減少學(xué)生學(xué)習(xí)的困難。教師應(yīng)當(dāng)在備課時細(xì)致捉摸高中教材所研究的問題跟初中教材曾研究的問題，在言語、方法、思維特點等方面進(jìn)行類比，找出存在的差別和內(nèi)在的聯(lián)系，明確新舊知識之間的聯(lián)系與差異，確定課堂教學(xué)中如何啟發(fā)與指導(dǎo)，使學(xué)生能利用舊知識來同化新知識，順利的達(dá)到知識的遷移。

教學(xué)難點的突破，是教學(xué)中的一個重要環(huán)節(jié)。其突破方法是：先依托已經(jīng)掌握的一些基本的物理模型，如兩小球的碰撞模型、人船模型、爆炸模型等，然后再把將待研究的問題與類似的已知規(guī)律的物理模型或物理過程進(jìn)行比較，找出其“相當(dāng)”的物理量，然后直接套用有關(guān)公式，使問題順利解決決。因此，運用類比法解決物理問題時，經(jīng)?？梢院喕蠼膺^程。例 在學(xué)習(xí)電場強(qiáng)度E=F/q這個概念時，可以先復(fù)習(xí)部分電路的歐姆定律，對公式R=U/I，在初中時，學(xué)生已經(jīng)知道R與U并不成正比，與I也不成反比，它是物體本身的一種屬性，給導(dǎo)體加電壓的目的是為了檢測其電阻阻值的大小，對電阻即使不加電壓，它對電流的阻礙作用也是一樣存在的；電場中某點電場強(qiáng)度E是確實存在的一種物質(zhì)，與在該點有沒有引入檢驗電荷、檢驗電荷的電性、電量等無關(guān)，它是由產(chǎn)生這個電場的電荷決定的。通過這樣類比，把學(xué)習(xí)電場強(qiáng)度的方法與學(xué)習(xí)電壓的方法進(jìn)行同化，使學(xué)生容易接受新知識。

2、提高課堂教學(xué)效益的作用 不同的物理知識之間有許多相同或相似的特征，他們遵守著相同或相似的物理規(guī)律，對它們的研究所采用的物理方法也受其特征的制約。在中學(xué)物理知識在中，電磁學(xué)知識有一相同特征是其抽象性，因此在學(xué)習(xí)這部分知識時，常用它們與力學(xué)知識之間的相似性，采取類比法進(jìn)行教學(xué)，可以收到事半功倍的效果。

在平常的物理學(xué)習(xí)中，學(xué)生往往會覺得物理知識看得懂，也聽得懂，但做起題來就是容易出錯。究其原因，學(xué)生缺乏知識的系統(tǒng)化，所學(xué)的知識是零散的，沒有融會貫通，所以學(xué)習(xí)效果并不好。如果在平時的課堂教學(xué)中，要有意識的運用類比方法。如，彈簧的串聯(lián)1/K=1/K1+1/K2，電容器的串聯(lián)1/C=1/C1+1/C2，電阻的并聯(lián)1/R=1/R1+1/R2，電阻的串聯(lián)R=R1+R2，彈簧的并聯(lián)K=K1+K2，電容器的并聯(lián)C=C1+C2。把它們聯(lián)系起來，形成知識體系，對學(xué)生的學(xué)習(xí)就能起到事半功倍的作用。還有象v—t圖象的面積為位移、F—t圖象的面積為沖量、P—V圖象的面積為氣體做功、U—I圖象的面積為電流做功的功率，機(jī)械波—電磁波—光波---物質(zhì)波的類比等等。運用類比法把相關(guān)的物理知識聯(lián)系起來，可以幫助學(xué)生理解、記憶、掌握這些相關(guān)知識，從而提高課堂教學(xué)效益。

3、培養(yǎng)學(xué)生的類比思維、提高創(chuàng)新能力的作用

高、初中教材提供了很多利用類比的素材，教師在教學(xué)中應(yīng)不失時機(jī)地引導(dǎo)學(xué)生對新知識進(jìn)行恰當(dāng)?shù)念惐?，抓住知識系統(tǒng)中同類要素的聯(lián)系，按照知識本身的結(jié)構(gòu)規(guī)律通過類比遷移，不僅可以使學(xué)生以快速的獲取知識，深刻地領(lǐng)會和掌握知識，而且還能使學(xué)生產(chǎn)生一種對問題的敏感性，迅速抓住問題的要害，找出解決問題的途徑，這對于學(xué)生形成思維能力、提高素質(zhì)都有很大的作用。

為了使教育面向未來，培養(yǎng)適應(yīng)未來變革的人才，在加強(qiáng)基礎(chǔ)知識教學(xué)的同時，要培養(yǎng)學(xué)生善于從自然界或者已有知識中，尋找與創(chuàng)造對象相類似的東西，加以模擬，并創(chuàng)造出新的東西來。

在運用類比方法培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力時，首先要讓他們了解類比方法在物理學(xué)的發(fā)展過程中經(jīng)常起著啟示、探索、開路和創(chuàng)新的作用，許多新概念、新規(guī)律、新理論的提出借助于類比。如：盧瑟福通過α粒子散射實驗知道：在原子中有一個僅占原子體積小部分(約十萬分之一)但卻具有絕大部分質(zhì)量（99.97%）的核,而核外電子只有極小的質(zhì)量；這種模型與太陽作為太陽系的核心，它占有太陽系總質(zhì)量的99.87%，但體積卻只占有大陽系空間的極小部分，而且原子核與電子之間的吸引力，以及大陽與行星之間的萬有引力，都遵從與距離的平方成反比的規(guī)律。于是他運用類比方法把原子內(nèi)部的情況和太陽系的結(jié)構(gòu)進(jìn)行類比，太陽系是由處于核心的太陽和環(huán)繞它運行的一系列行星構(gòu)成的，因此，盧瑟福于1911年提出了原子是由電子環(huán)繞帶正電荷的原子核組成的這樣一個原子核結(jié)構(gòu)的行星模型假說。

通過類比，介紹知識的新領(lǐng)域，提出新的問題，把創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)和開發(fā)引向科學(xué)的前沿。高中教材在介紹磁單極子的內(nèi)容時，就采用了類比的方法：帶電體周圍有電場；磁體周圍有磁場；同種電荷互相排斥，異種電荷互相吸引，這是它們的相似之處。但它們又不完全相似，在電現(xiàn)象里有電荷，正負(fù)電荷可以單獨存在，在磁現(xiàn)象里有沒有磁荷？磁單極子是否存在？科學(xué)研究的新課題就是這樣通過類比提出來的，提出來后再通過實驗來尋找，通過實驗來驗證。

類比法可使知識條理化，它能分清概念和規(guī)律之間的相似和差異，從而發(fā)展知識的“空缺”，指引了研究的方向。門捷列夫元素周期表就是通過分析歸納抓住各元素的質(zhì)量排列和電荷數(shù)排列，把它們的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)作類比，從而發(fā)現(xiàn)了“空缺”，再有目的、有方向地尋找這些“空缺”對應(yīng)的元素，并且獲得了巨大的成功。我們的中學(xué)物理最后介紹了基本粒子，現(xiàn)在基本粒子已達(dá)到幾百種，這些基本粒子是不是同一層次，什么是它們排列的主線，它們之間存在著什么規(guī)律，可以建立什么樣的模型和理論，這正是當(dāng)代科學(xué)家進(jìn)攻的前沿陣地之一，這些問題的解決，類比法自然要發(fā)揮它的巨大作用

一種思維能力的形成單有了解是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，它要經(jīng)過反復(fù)的運用、訓(xùn)練才能形成。因此，在教學(xué)中要挖掘素材，指導(dǎo)學(xué)生注意抓住相關(guān)現(xiàn)象的本質(zhì)特征，教會學(xué)生用類比的方法進(jìn)行思考，并用類比方法解決問題，學(xué)生經(jīng)過一定的熏陶、訓(xùn)練之后，一般都能較好的掌握類比方法，并由此提高創(chuàng)新能力。創(chuàng)新能力的培養(yǎng)主要是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。創(chuàng)造性思維能力主要包括發(fā)散思維、收斂思維、靈感思維、直覺思維、形象思維等。

四、類比方法的局限性

類比是一種重要的推理方式，是人們認(rèn)識新事物或有所新發(fā)現(xiàn)的重要思維方式。但類比不是一種嚴(yán)密的推理，類比推理的結(jié)果是否正確，還需要經(jīng)過實驗來驗證。自然界中的各種事物既存在著相似性也存在著差異性，而不同事物之間差異性的存在卻恰恰限制了類比的范圍，所以由類比所得的結(jié)論不一定都是可靠的。這是因為：①事物之間的統(tǒng)一性和差異性是類比推理的客觀基礎(chǔ)，同一性提供了類比的根據(jù)，而差異性則限制了類比的結(jié)論。根據(jù)相似屬性進(jìn)行類比推理時，推出的屬性如果正好是它們的差異性，類比的結(jié)論就會產(chǎn)生錯誤。②類比的邏輯根據(jù)是不充分的，類比是以對象之間的某些相似性為依據(jù)的，從兩個對象之間在某屬性方面的相似或相同，并不能得出它們在其它屬性方面也必然相似或相同的結(jié)論，因為相似性和推出的屬性之間不一定有必然的聯(lián)系。而類比推理是允許在不知道它們之間是否有必然聯(lián)系的前提下進(jìn)行的。因此，同樣是運用類比推理得出的結(jié)論，有的可以是對的，有的可以是錯的。

經(jīng)驗告訴我們，掌握的相似屬性越多，推出的結(jié)論的可靠性越高，而相似屬性越是本質(zhì)的屬性，則類比推出的結(jié)論可靠性越高。所以自然界的各種事物存在的相似性是人們運用類比進(jìn)行推理的客觀依據(jù)，一個物理理論不僅要能夠反映客觀事物的定性關(guān)系，還能夠反映它們的定量關(guān)系，不僅能夠概括描述客觀事物現(xiàn)已存在的已知東西，還能夠預(yù)言未知的東西，也就是說定量化與可演繹是一個成熟的物理理論不可缺少的方面。數(shù)學(xué)方程就具有定量與可演繹特征，因此解決物理問題必須用數(shù)學(xué)方法，沒有數(shù)學(xué)方法就沒有物理理論的科學(xué)表達(dá)，成熟的物理理論要用數(shù)學(xué)方程來表達(dá)。而同一個數(shù)學(xué)方程可以描述差別很大的不同的物理過程，這是一個數(shù)學(xué)公式的普遍性。因此，不同事物的屬性，數(shù)學(xué)方程式及其定量描述上有相似的地方，才可以比較；根據(jù)其相以的部分，推知其未知部分可能也是相似的，若超出方程式限制范圍進(jìn)行類比得到的結(jié)論就不一定可靠了。

五、恰當(dāng)運用類比方法進(jìn)行教學(xué)

1、運用共存類比

簡單共存類比是以簡單關(guān)系為推理中介的類比思維。這種類比最簡單，在引入新課時運用得最多，學(xué)生最容易接受。在高中物理教材中，引入磁場概念時便運用了簡單共存的類比思維。

我在教學(xué)中，充分發(fā)揮教材的這一方法，結(jié)合學(xué)生的實際情況進(jìn)行教學(xué)。首先，把電場與磁場有關(guān)的相似屬性列出：如電荷與電荷之間有相互作用力，磁極與磁極之間也有同名磁極相斥、異名磁極相吸的現(xiàn)象；這樣由電荷周圍存在電場，可以類比推出磁極周圍也應(yīng)存在磁場；由電荷間作用力不能直接發(fā)生，需要電場傳遞，可以類比推出磁極間相互作用力也不能直接發(fā)生，傳遞磁極間的相互作用也要靠一種場--磁場；由電場是一種物質(zhì)，可推知磁場也是一種物質(zhì)。

2、運用因果類比

因果類比是根據(jù)相類比的兩個對象各自屬性之間可能具有相同的因果關(guān)系而進(jìn)行的類比推理。在“電流的形成”的教學(xué)中，我用“水流的形成”相類比，推出“電流的形成”。我先說一句俗語的上句：“人往高處走 ?? ”學(xué)生就很自然地接著說：“水往低處流?！蔽荫R上引導(dǎo)學(xué)生思考：怎樣才能形成水流呢？經(jīng)過學(xué)生的思考和討論，得出：水流的形成是由于水有高度差（水往低處流）。我笑著說：“別忘了還應(yīng)該要有水！”于是學(xué)生得出結(jié)論：形成水流的條件是有水和高度差。接著，我用水流跟電流類比，推出電流形成的條件，過程如下：

教師：水流可以說是水的定向移動，而電流是電荷的定向移動，它們之間很類似。形成水流的第一個條件是要有水，電流呢？

學(xué)生：要有電荷。（此處運用了簡單共存類比）

教師：確切地說，是要有自由電荷。那么，自由電荷在什么情況下會定向運動呢？ 學(xué)生：受到電場力。

教師：對！自由電荷在什么地方會受到電場力呢？ 學(xué)生：電場。

教師：在電路中，電池的兩極間有電壓，即有電勢差。當(dāng)導(dǎo)體的兩端與電池的兩極接通時，它的兩端就有了電壓，導(dǎo)體中就有了電場。這樣，導(dǎo)體中的自由電荷在電場力的作用下定向移動，形成了電流。所以，跟水流的形成相類比，形成電流的另一個條件是什么？

學(xué)生：還要有電勢差（電壓）。這樣，通過水流的形成跟電流的形成相類比，抓住主要的特征，由此及彼，由因到果，類推出電流形成的條件，學(xué)生既容易理解，又不容易遺忘。

3、運用對稱類比

對稱類比是根據(jù)兩個對象屬性之間的對稱關(guān)系進(jìn)行的類比?？陀^世界中也確實存在著許多的對稱關(guān)系（例如：物體形狀或幾何形體的對稱性、正負(fù)電荷與南北磁極的對稱性、粒子與反粒子的對稱等），這也是進(jìn)行對稱類比的基礎(chǔ)。在電磁感應(yīng)的教學(xué)中，我列出電與磁的對應(yīng)的特征：正負(fù)電荷與磁南北磁極相對應(yīng)；電荷的相互作用與磁極的餓相互作用相對應(yīng)；電場與磁場相對應(yīng)。接著提出一個問題：電流有磁效應(yīng)，也就是說“電”可以生“磁”，那么，“磁”可不可以生“電”呢？根據(jù)電跟磁的對稱性，學(xué)生很自然地想到：“磁”應(yīng)該也可以生“電”！。

4、運用性質(zhì)類比

是指對象各個屬性之間的關(guān)系僅僅在于它們都是同一對象的屬性．

例

“多普勒效應(yīng)”最初是關(guān)于聲音傳播的定律，多普勒把光和聲進(jìn)行了類比，指出“多普勒效應(yīng)”不僅適用于聲波，也適用于光波．哈勃等天文學(xué)家根據(jù)“多普勒效應(yīng)”解釋了天文學(xué)上的“紅移現(xiàn)象”進(jìn)而得出宇宙大爆炸理論．

例 人們依據(jù)聲現(xiàn)象的一些特性與光現(xiàn)象特性進(jìn)行類比

聲現(xiàn)象具有： 直線傳播 反射 折射 干涉 波動的特性

光現(xiàn)象具有 直線傳播 反射 折射 干涉 ？

所以光可能也具有波動的特性．這一結(jié)論被后來的研究和實驗所證實．

5、運用關(guān)系類比

它是根據(jù)兩個對象各自屬性之間可能具有的相同因果關(guān)系而進(jìn)行的類比推理． 例 牛頓發(fā)現(xiàn)的萬有引力定律，把天體力學(xué)與地上的力學(xué)統(tǒng)一起來，實現(xiàn)了物理學(xué)發(fā)展史上的第一次大綜合，這其中就要應(yīng)用關(guān)系類比的方法，高山上用力拋出的石頭，初速度越大，則拋出越遠(yuǎn)，如果速度足夠大，則石頭可能繞地球運轉(zhuǎn)而不落向地面，搖動系著繩子的石頭，則石頭可做圓周運動；而天上的月亮能作圓周運動，也可能象石頭一樣是受向心力作用，而這一向心力就是月亮與地球間的引力，從而導(dǎo)致萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)．

6、運用協(xié)變類比

協(xié)變類比也稱數(shù)學(xué)相似類比，它根據(jù)兩個對象可能具有屬性之間的某種協(xié)變關(guān)系（定量的函數(shù)關(guān)系）進(jìn)行的類比推理。也就是說：兩個對象有若干屬性相同或相似，并且在兩者數(shù)學(xué)方程式相同或相似的情況下，推論在其他方面的屬性也相同或相似。德布羅意在1924年提出物質(zhì)波公式的推理過程：光具有粒子性和波動性，所以實物料子也具有粒子性和波動性：所以實物粒子也可能具有方程式E＝hv，λ＝h／mv，此數(shù)學(xué)關(guān)系式被1927年的電子衍射實驗所證實；庫侖在電磁學(xué)研究中從牛頓的萬有引力定律公式F∝m1m2／r中，聯(lián)想到電荷之間的相互作用力也應(yīng)遵從F∝q1q2／r2這一基本的電作用規(guī)律，于是就把庫侖力的定量關(guān)系類比于萬有引力公式，而得出F∝q1q2／r。

例如：圖線教學(xué)中，V–t圖線下的面積表示位移，F(xiàn)–t圖線下的面積表示沖量，I–t圖線下的面積表示電量，P–V圖線下的面積表示功，F(xiàn)–S圖線下的面積表示功。通過這些圖線的類比，學(xué)生們對圖線的物理意義有了深刻的認(rèn)識。如果要求電容器的帶電量，我們可以作電容器的放電電流I隨時間t的變化規(guī)律圖線，再由圖線面積求電量Q。在恒定電流一章中有兩個U–I圖，一個是對定值電阻兩端電壓隨流經(jīng)它的電流的變化規(guī)律的描述，遵循部分電路歐姆定律，導(dǎo)體電阻不同則圖線斜率不同；另一個是全電路中，路端電壓隨整個電路的總電流變化的規(guī)律。它們的研究對象不同，變化規(guī)律不同，物理意義也不同。通過類比能較好地弄清它們的使用條件和變化規(guī)律，使用起來也不會出現(xiàn)差錯

2六、運用類比法值得注意的幾個問題

1.正確對待類比推理的或然性

“任何比喻都是蹩腳的?！鳖惐确椒ǜ扔鞣椒ê茴愃?，也存在著不足的地方：由類比所得出的結(jié)論都具有一定的或然性，有時會出現(xiàn)錯誤。從兩個對象之間在某些方面的相同或相似，并不一定得出它們在其他屬性方面也必然相同或相似的結(jié)論。我運用類比方法時都注意到這個問題。

2.通俗不俗，科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)

選做類比的材料應(yīng)當(dāng)通俗，盡可能利用學(xué)生已有的知識，熟知的事物。但是，類比的材料不能太庸俗了，要和思想教育協(xié)調(diào)，取材要適合國情。例如，有的國外教材，以賭場里賭徒們的輸贏類比機(jī)械能守衡，雖然十分形象，也很貼切。但是這個類比對我國來說是低級庸俗的，不宜采用。通俗易懂與科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)是辨證統(tǒng)一的關(guān)系。通俗而不易懂，易懂而不嚴(yán)謹(jǐn)就失去了科學(xué)性。這里指得是相對某一層次、學(xué)生的某一認(rèn)識階段的科學(xué)性，這里說的嚴(yán)謹(jǐn)，其中包括類比格式的嚴(yán)謹(jǐn)，要求相類比的兩個事物間相似點一一對應(yīng)，而且要對應(yīng)得當(dāng)，類比推理才有說服力。

3.防止機(jī)械類比

應(yīng)用類比的首要問題就是研究兩類事物的可比性，即使是兩個可以進(jìn)行類比的事物，也不可能所有屬性處處相似，點點對應(yīng)。它們之所以是兩個事物，必存在差異性。在進(jìn)行類比時，有時要告訴學(xué)生兩事物間哪些方面可比，哪些方面不可比，避免機(jī)械類比的錯誤。對本身就比較直觀，與生活聯(lián)系較緊的物理概念與物理現(xiàn)象等，沒有必要非用類比，用了反倒顯啰嗦，沖淡主題，使教學(xué)重點得不到突出。

4.要有針對性

教學(xué)中類比要用得好、用得巧，必須具有針對性。即：（1）針對不同的學(xué)生選用不同的類比材料。例如，教師比喻說：二極管的單向?qū)щ娦跃拖笞赃x商廠入口處的門，許進(jìn)不許出。城市的學(xué)生可能明白，可農(nóng)村的學(xué)生卻不知道自選商場是怎么回事。（２）要針對物理教學(xué)內(nèi)容和目的。如果教學(xué)內(nèi)容比較抽象，呆板。適于運用一些較輕松活潑的類比。如果教學(xué)內(nèi)容具有較嚴(yán)密的邏輯性，與前面的知識有些必然的聯(lián)系，運用類比比較合適（如重力場和電場的類比）；在進(jìn)行單元或總復(fù)習(xí)時運用系統(tǒng)類比將會收到較好的效果。（３）要針對課堂氣氛。在課堂教學(xué)中，如果學(xué)生的注意力都很集中．他們對教師所授知識能順利接受，此時用不用無關(guān)緊要。用多了，用得不當(dāng)，反而會產(chǎn)生負(fù)作用，影響學(xué)習(xí)效果。如果教師發(fā)現(xiàn)課堂上多數(shù)學(xué)生精神疲憊，就應(yīng)當(dāng)采用一些風(fēng)趣幽默的類比來活躍氣氛，振奮學(xué)生的精神。運運用類比方法主要是為了教給學(xué)生一種物理思維的方法和接受、理解知識的一種方式。實踐證明，恰當(dāng)?shù)剡\用類比，物理課堂會更有氣氛，學(xué)生的學(xué)習(xí)的興趣會很濃，更重要的是學(xué)生對所學(xué)的知識不容易遺忘，而且學(xué)會“舉一返三”、“觸類旁通”。

結(jié) 論

綜上所述，類比方法類比法是借助于事物之間的相似性,通過比較將已經(jīng)掌握的知識推移到新的研究對象的學(xué)習(xí)方法，在物理教學(xué)中運用類比方法可以引導(dǎo)學(xué)生自己獲取知識；有助于提出假說，進(jìn)行推測，有助于提出問題并設(shè)想解決問題的方向，類比可激發(fā)學(xué)生探索的意向，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探索，使學(xué)習(xí)成為學(xué)生自覺積極的活動，學(xué)生自覺不自覺地逐步掌握和運用類比方法，較好的培養(yǎng)了學(xué)生的邏輯思維和創(chuàng)新能力，為以后的終身學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

1、夏艷紅，類比法在物理教學(xué)中的應(yīng)用，《山西廣播電視大學(xué)學(xué)報》2004年02期

2、劉慶賀，類比在初中物理教學(xué)中的應(yīng)用，中學(xué)物理教學(xué)參考2005．7

3、寧蘊玉，中學(xué)物理教學(xué)中注重加強(qiáng)科學(xué)方法的教育，教育理論與實踐2005.8

4、滑文革，研究性學(xué)習(xí)導(dǎo)論，吉林教育出版社2001.8

5、李祖超，創(chuàng)造性思維與創(chuàng)新教育，物理教學(xué)2004.6

6、李長華;類比法在物理學(xué)中的應(yīng)用[J];淮北煤炭師范學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2004年04期;94-97

7、曹肇基;類比在核物理中的應(yīng)用 [J];大學(xué)物理;2001年12期

第二篇：初中物理教學(xué)“類比法”的應(yīng)用

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初中物理教學(xué)“類比法”的應(yīng)用

作者：李曉鋒

來源：《理科考試研究·初中》2013年第10期

物理知識和規(guī)律包羅萬象，概念的外顯形式抽象且深奧，對于初學(xué)物理的初中學(xué)生而言理解上存在著一定的難度，如果處理不好，容易影響學(xué)生學(xué)習(xí)物理的信心和興趣，如何提升初中物理教學(xué)的有效性呢？筆者認(rèn)為類比法是行之有效的教學(xué)方法，符合物理教學(xué)規(guī)律，應(yīng)該從學(xué)生熟悉的事物、現(xiàn)象和方法出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生分析知識之間的相同或相近的方面，或用相同的方法進(jìn)行科學(xué)的推理，從特殊到特殊，再推向一般地進(jìn)行物理問題的思考，本文從建立概念、科學(xué)推理、習(xí)題解決三個角度就初中物理教學(xué)如何應(yīng)用“類比法”進(jìn)行簡單的分析，望能有助于教學(xué)實踐

第三篇：國培論文-----淺談類比法在初中物理學(xué)習(xí)中的應(yīng)用

淺談“類比法”在初中物理學(xué)習(xí)中的應(yīng)用

內(nèi)容摘要：“掌握一種科學(xué)方法勝過解答十個問題”。對科學(xué)方法的學(xué)習(xí)和考查體現(xiàn)著一種新的教學(xué)理念，通過科學(xué)方法的學(xué)習(xí)使學(xué)生養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣，在解決問題時能嘗試運用各種物理學(xué)研究方法，不斷提高科學(xué)素質(zhì)。物理新課程提出三維教學(xué)目標(biāo)，其中過程與方法是主要目標(biāo)之一，要落實三維教學(xué)目標(biāo)，教師必須認(rèn)真分析教材，充分挖掘教學(xué)內(nèi)容中蘊含的物理學(xué)方法要素。

關(guān)鍵詞：類比、遷移、深化和理解

類比法是指由一類事物所具有的屬性，可以推出與其類似事物也具有這種屬性的思考和處理問題的方法。在物理教學(xué)中就是把抽象的難于理解的物理概念、規(guī)律同學(xué)生已經(jīng)熟悉的物理概念、規(guī)律或其他生活現(xiàn)象進(jìn)行類比.若我們在物理學(xué)中能注意將一些相互之間存在聯(lián)系的相關(guān)知識和一些雖然不存在直接聯(lián)系，但在結(jié)構(gòu)或分析方法上存在相似的知識靈活、合理的運用類比法對比遷移學(xué)習(xí)，一定能收到事半功倍的效果。下面談?wù)勊诮虒W(xué)中的運用。

一、應(yīng)用類比法學(xué)習(xí)和掌握測量儀器或儀表的使用類知識

在初中物理教材中用到的測量儀器和儀表很多，它們在使用時大都存在著很多相同或相似之處，如刻度尺、量筒、溫度計、彈簧測力計等常用測量儀器和電流表、電壓表等儀表在使用前都需要先觀察其單位、測量范圍、最小刻度（分度值）等物理量。故在學(xué)習(xí)了刻度尺的使用后，再學(xué)習(xí)其它常用測量儀器或儀表的使用方法是就可以通過學(xué)生自己看書和觀察這些儀器或儀表，通過類比自己找出使用這些儀器或儀表前應(yīng)觀察的物理量。又如在使用各種儀器或儀表測量過程中對視線和記錄數(shù)據(jù)的要求，使用各種儀器或儀表時應(yīng)注意的的事項，彈簧測力計、電流表、電壓表的校零等，都存在相同或相似之處。若在學(xué)習(xí)過程中能靈活、恰當(dāng)?shù)剡\用類比法通過對比遷移學(xué)習(xí)和掌握這些知識，不僅能收到事半功倍的教學(xué)效果，更有利于培養(yǎng)我們應(yīng)用類比思想自學(xué)知識的能力。

二、應(yīng)用類比法學(xué)習(xí)各種物理量的物理意義和定義相似的物理概念及相應(yīng)表達(dá)式

初中物理教材中涉及的速度、電流、功率、密度和壓強(qiáng)等物理量都是通過比較“單位時間”、“單位面積或單位體積”上另一物理量的大小來表示其物理意義和定義的。故在學(xué)習(xí)掌握了“速度”的物理意義、定義方法和物理表達(dá)式后，再學(xué)習(xí)上述其它幾個物理量時都可以應(yīng)用類比法進(jìn)行自學(xué)和深化理解。這樣不僅能幫助我們輕松自如的掌握這些知識，而且對培養(yǎng)我們的發(fā)散思維和知識遷移能力都會大有益處。

三、應(yīng)用類比法學(xué)習(xí)和深化理解相同模式的物理公式中各物理量之間的比例關(guān)系

初中物理內(nèi)容中涉及到的模式相同的物理公式很多，如速度公式、功率公式和歐姆定律表達(dá)式等都與數(shù)學(xué)模型“C=a/b”的表達(dá)形式相同，并且除“ρ=m/v”和“v=s/t”等公式需附加條件外，其它公式都完全符合“C=a/b”模型中各量之間的比例關(guān)系。故在學(xué)習(xí)這些公式中各物理量之間的比例關(guān)系時，除“ρ=m/v”等需附加條件的公式要特別記住和正確理解外，其它公式都可以類比數(shù)學(xué)模型“C=a/b”中各量之間的比例關(guān)系進(jìn)行討論和分析。

四、應(yīng)用類比法學(xué)習(xí)和深化理解表達(dá)形式相似的單位名稱的物理意義

由于一些物理量及表達(dá)式的表達(dá)模式相同或相似，故其單位名稱在讀法和表達(dá)形式上也存在相同或形似之處。如速度的單位“m/s”、壓強(qiáng)的原始單位“n/㎡”、功率的原始單位“J/s”等的讀法和物理意義都可以在學(xué)習(xí)了速度單位后通過類比遷移學(xué)習(xí)其它單位的讀法及物理意義。這樣既有利于我們對已有知識的復(fù)習(xí)、鞏固和深化理解，更有利于培養(yǎng)和提高我們的自學(xué)能力。

五、應(yīng)用類比法學(xué)習(xí)意義相關(guān)的的物理概念

在初中物理學(xué)習(xí)中我們經(jīng)常遇到“兩個概念在一系列屬性上存在著相同或相似，而且已知其中的一個概念還具有其它屬性”的相關(guān)概念。在學(xué)習(xí)這類物理概念時，我們可以根據(jù)已學(xué)過概念的定義來源、定義內(nèi)容及影響因素等通過類比兩個概念的共同和不同點，自己嘗試著 出將要學(xué)習(xí)的物理概念內(nèi)容和其它應(yīng)掌握的知識。如在學(xué)習(xí)“分子動能、分子勢能和內(nèi)能”等有關(guān)能的概念及影響因素時，可以在復(fù)習(xí)從宏觀上定義的動能、勢能和機(jī)械能等概念的基礎(chǔ)上，通過與以前學(xué)過的這些相關(guān)概念進(jìn)行類比，總結(jié)歸納出分子動能、分子勢能和內(nèi)能等物理概念的內(nèi)涵及影響因素，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步理清這兩種能量的區(qū)別與聯(lián)系，從而加深對這些相關(guān)概念的理解應(yīng)用。在《電和磁》一章中，探究“電生磁”和“磁生電”產(chǎn)生的條件時，學(xué)生往往會容易混淆。教師要引導(dǎo)學(xué)生在探究過程中找出兩種現(xiàn)象的異同，明確兩種現(xiàn)象的共同點是導(dǎo)體都要放入磁場中；區(qū)別是“電生磁”的條件是給導(dǎo)體通電，結(jié)論是導(dǎo)體在磁場中運動，而“磁生電”的條件是導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運動，結(jié)論是導(dǎo)體中產(chǎn)生電流。兩者的條件和結(jié)論恰好相反。教學(xué)中，采用類比法讓學(xué)生比較異同，在對比兩種現(xiàn)象形成過程的同時，得出“差異產(chǎn)生于因果關(guān)系”的結(jié)論，抓住了問題的關(guān)鍵，促進(jìn)了學(xué)生的理解和運用。

六、通過類比聯(lián)想學(xué)習(xí)和深化理解抽象的物理概念或規(guī)律

類比聯(lián)想是指由一事物引起的和諸事物在形態(tài)性質(zhì)上形似的另一事物的一種相似性聯(lián)想。初中物理教材中有不少概念或規(guī)律因為不能通過直接觀察或?qū)嶒灚@得，故在學(xué)習(xí)和掌握這類概念或規(guī)律時往往感到很抽象。如電源的作用、電壓的概念和影響電阻大小的因素等概念或規(guī)律，看不見也摸不著。若我們在分析和理解這些概念或規(guī)律時與我們“能直接觀察到的抽水機(jī)的作用、水壓模擬實驗和水渠對水流的影響”等物理現(xiàn)象進(jìn)行類比聯(lián)想，一定能對幫助我們理解和掌握這些抽象物理概念和規(guī)律產(chǎn)生異想不到的作用。還可以這樣類比學(xué)習(xí)電流、電壓、電阻。水在水管中沿著一定的方向流動，水管中就有了水流；電荷在電路中沿著一定方向移動，電路中就有了電流。水在水管中流動時，水管兩端必須要有一定的壓力差，簡稱“水壓”；同樣，電荷在電路中定向流動時，電路兩端也需要電壓。水在水管中流動會受到阻力，同樣，電荷在導(dǎo)體中定向移動也會受到阻力，導(dǎo)體對電流的阻礙作用叫電阻。看見，提出“電壓（電動勢）”、“電流”和“電阻”的概念，受了水流的啟發(fā)，運用了類比的方法。再如聲音在空氣中傳播類比水波提出了聲波。發(fā)聲體振動產(chǎn)生的聲波跟水波的傳播相似，用一支鉛筆不斷輕點水面，水面就會形成一圈一圈的水波，不斷向遠(yuǎn)處傳播,因此聲音以波的形式傳播著。還有再學(xué)習(xí)分子運動論時，應(yīng)用了理想化模型法把組成物質(zhì)的分子設(shè)想成球形；用類比方法把分子之間既有引力又有斥力，想象成被彈簧連著的小球。當(dāng)分子間的距離小時，作用力表現(xiàn)為斥力；當(dāng)分子間的距離稍大時，作用力表現(xiàn)為引力。

綜上所示，類比法是借助于事物之間的相似性，通過比較將已經(jīng)掌握的知識推移到新的研究對象的學(xué)習(xí)方法，在物理教學(xué)中應(yīng)用類比法可以引導(dǎo)學(xué)生自己獲取知識；有助于提出假設(shè)，進(jìn)行推測，有助于提出問題并設(shè)想解決問題的方向；類比法可以激發(fā)學(xué)生探索的意向，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探索，是學(xué)習(xí)成為學(xué)生自覺積極的活動；學(xué)生逐步掌握類比法并加以應(yīng)用，可以較好地培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維和創(chuàng)新能力，為以后的終身學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：王較過《初中物理中的科學(xué)方法》

第四篇：《控制變量法在初中物理教學(xué)中的應(yīng)用》

“控制變量法”在初中物理教學(xué)中應(yīng)用

毛甸子學(xué)校 姜麗

一、研究背景

控制變量法，指的是當(dāng)研究多個因素之間的關(guān)系時，往往先要控制其它幾個因素不變，集中研究其中一個因素變化所產(chǎn)生的影響。

而在我們初中物理教學(xué)研究領(lǐng)域中，會經(jīng)常運用控制變量法。例如在學(xué)生剛剛接觸物理的時候，教科書就開始介紹這種方法的使用了。學(xué)生剛剛邁入速度的學(xué)習(xí)，就要求掌握控制時間相同，比較路程；或者控制路程相同，比較時間。以及后來學(xué)習(xí)聲音的特性，研究響度，音調(diào)的因素；影響蒸發(fā)的因素；阻力對物體運動的影響...我們都要運用到控制變量法。它是我們進(jìn)行科學(xué)研究、解決問題的重要方法和手段，是學(xué)生探究學(xué)習(xí)中必須掌握的基本方法、技能。

二、研究目標(biāo)

進(jìn)行“控制變量法在初中物理教學(xué)中應(yīng)用”的課題研究，有助于達(dá)到以下幾點目標(biāo)：

1、依據(jù)現(xiàn)代教育學(xué)和教育心理學(xué)的理念、新課程理念，控制變量法，它遵循學(xué)生的心理特點和認(rèn)知規(guī)律，指導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)方法能夠抓實學(xué)生的基礎(chǔ)，使學(xué)生可以不斷學(xué)習(xí)，善于總結(jié)。

2、而教師則可以以求真、務(wù)實的態(tài)度，扎實的工作，夯實學(xué)校的教育科研基礎(chǔ)，促進(jìn)學(xué)校內(nèi)涵的發(fā)展，提高教師的專業(yè)水平。在教學(xué)過程中，也是教師能力提升的過程。研究控制變量法對教師的教學(xué)能力是又一次的提高。

3、符合中學(xué)生的心理特點和學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，優(yōu)化了教學(xué)過程，提高教學(xué)效率。學(xué)生是課堂的主人，掌握了一定的學(xué)習(xí)方法，可以讓學(xué)生對物理的學(xué)習(xí)充滿樂趣，更熱愛學(xué)習(xí)物理。

4、重視德育教育，并注意培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力。有利于發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，便于提高學(xué)生的觀察能力、實驗?zāi)芰?、思維能力和自學(xué)能力，是現(xiàn)代教育的必然趨勢。學(xué)習(xí)不僅僅是為了考試而學(xué)習(xí)，更重要的是適應(yīng)新時代的生存環(huán)境。熱愛物理，熱愛生活。掌握更多的方法，讓學(xué)生對生活更加熱愛，掌握生活的技巧。體現(xiàn)出教育的社會化。在探究過程中控制變量法是一種主要的研究方法，深入研究控制變量法在初中物理教學(xué)中的應(yīng)用有助于更好的開展探究性教學(xué)，提高學(xué)生運用科學(xué)探究的方法，主動去獲取知識發(fā)現(xiàn)科學(xué)理論的探究能力，從而形成科學(xué)概念。

三、研究對象、方法

課題研究對象：初中學(xué)生，主要實驗對象為八年級學(xué)生。

課題研究方法：采用行動研究法、調(diào)查法、實驗法等方法來進(jìn)行研究。從學(xué)生對控制變量怎樣運用的培養(yǎng)方法上側(cè)重研究。

1、運用群體優(yōu)化法，課題組成員分工負(fù)責(zé)研究內(nèi)容，有分有合。

2、調(diào)查法：通過聽課、問卷調(diào)查等手段搞清目前初中物理課堂教學(xué)現(xiàn)狀。

3、資料法：利用圖書館和校園網(wǎng)，查閱有關(guān)資料，借助前人的理論和經(jīng)驗，指導(dǎo)我們的實驗研究，為課題研究提供豐富詳盡的背景資料，并更新了課題組成員的教育觀念。

4、經(jīng)驗總結(jié)法：重視資料積累，及時撰寫階段性小結(jié)。積極參加市級教研活動，論文、教案評比活動；在校內(nèi)開展公開課觀摩學(xué)習(xí)。邊實踐邊研究邊總結(jié)。

四、研究內(nèi)容及措施

（一）課題研究的主要內(nèi)容

1、教師學(xué)習(xí)有關(guān)控制變量法在初中實驗教學(xué)中應(yīng)用的理論文章，課題研究成功與否，與課題研究成員的素質(zhì)有很大的關(guān)系。為提高課題研究人員的素質(zhì)，盡快掌握教育研究方法，我們將組織成員認(rèn)真學(xué)習(xí)課題研究方案、自學(xué)相關(guān)理論知識。掌握控制變量法在初中物理教學(xué)中的特點、要求與優(yōu)勢。從而恰當(dāng)?shù)氖褂每刂谱兞糠ㄟM(jìn)行教學(xué)。使教師在理論的高處對任務(wù)型教學(xué)有了一個全新的認(rèn)識，從而使研究在教學(xué)理論的指導(dǎo)下進(jìn)行，避免盲目性。

2、讓學(xué)生學(xué)習(xí)如何在實驗探究中使用控制變量法進(jìn)行研究，從而讓學(xué)生掌握這種科學(xué)的研究方法，并應(yīng)用于未來的實際生活中。學(xué)習(xí)是為了更好的生存。學(xué)習(xí)方法使人更加的聰慧，使人的發(fā)展更遠(yuǎn)。

3、把課題小組的研究活動與物理教研組的教研活動結(jié)合起來。每半學(xué)期課題組各成員安排一次“控制變量法”實驗公開課。討論這節(jié)課的成功和不足之處，各成員每人至少提出一項建議。這種比較實際的方式，有利于課題組成員的互相學(xué)習(xí)，互相切磋，共同研究，共同提高。

4、將“控制變量法”理論運用于實驗課堂教學(xué)的實踐中，從而取得一些經(jīng)驗，來提高學(xué)生的成績，在理論和實踐中，形成“控制變量法”實驗教學(xué)理念。運用于教學(xué)，學(xué)生運用于學(xué)習(xí)與生活當(dāng)中。

（二）課題研究的措施 1、9月～10月：準(zhǔn)備階段

（1）研討、制訂課題，組織實驗研究小組，確定實驗班。（2）召開課題研討工作啟動分工會議，收集資料，進(jìn)行理論學(xué)習(xí)。（3）擬定試驗研究方案。2、11月：調(diào)查階段。采用問卷調(diào)查法和對話調(diào)查法，對學(xué)生為什么不會運用、不善運用進(jìn)行調(diào)查，并進(jìn)行分析和思考；對學(xué)生進(jìn)行關(guān)于控制變量運用的問卷和訪談，了解學(xué)生對控制變量運用態(tài)度、看法。3、12月～1月：實施階段。根據(jù)制定方案，進(jìn)行實證性調(diào)查和研究；每一種同時，進(jìn)行實驗的比較，尋找原因；采用行動研究的方法。此過程是這個過程中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，學(xué)生對此方法的掌握情況以及應(yīng)用情況尤為重要。這是學(xué)生能力提升的過程，學(xué)習(xí)一種方法，更為關(guān)鍵的是將它應(yīng)用與學(xué)習(xí)與生活當(dāng)中。檢驗控制變量法的學(xué)習(xí)成果最為重要的就是觀察學(xué)生的學(xué)習(xí)方法。4、3月～4月：總結(jié)階段。收集和整理研究資料，分析和研究實驗情況，總結(jié)和提煉研究成果，寫一份有設(shè)計、有實施、有案例的關(guān)于學(xué)生物理探究教學(xué)中應(yīng)重視和加強(qiáng)控制變量法的運用的論文和一份調(diào)查報告。

五、研究成果

通過近半年的課題研究，課題組各成員的教學(xué)理念和教學(xué)方法得到了更新，教學(xué)能力和教學(xué)水平得到了提高，可以說教師與課題研究同步成長。學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)方法、動手能力得到了發(fā)展。通過問卷調(diào)查，學(xué)生對“控制變量法”已有一定的認(rèn)識，有些同學(xué)能應(yīng)用“控制變量法”來分析解決生活中的一些問題。經(jīng)過課題的研究，有效地促進(jìn)了教學(xué)質(zhì)量的提高，學(xué)生的綜合素質(zhì)得到了很大提高，個性特長得到了充分發(fā)揮。

六、研究反思

（一）通過“控制變量法”在物理教學(xué)中的應(yīng)用分析和研究，培養(yǎng)了學(xué)生分析問題的能力，學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)和學(xué)習(xí)興趣等非智力因素得到有效的開發(fā)；通過對實驗方案的設(shè)計和實驗操作，學(xué)生的科學(xué)探究能力得到一定的發(fā)展；

（二）“控制變量法”運用到物理教學(xué)，也對教師提出了更新、更高的要求，教師在課前需花大量的時間和精力對教學(xué)的目的、內(nèi)容和活動的形式等因素

充分考慮，且在課堂中要善于實驗激活課堂氣氛，關(guān)注學(xué)生實驗設(shè)計及操作技能，創(chuàng)設(shè)平等和諧的師生關(guān)系。

（三）作為基礎(chǔ)教育的初中物理教學(xué)，我們要結(jié)合學(xué)生的年齡特點和物理學(xué)科的特點，遵循認(rèn)知規(guī)律，盡力激發(fā)創(chuàng)造性思維的火花，為學(xué)生營造創(chuàng)新氛圍，讓學(xué)生在自主學(xué)習(xí)中掌握學(xué)習(xí)方法，熱愛學(xué)習(xí)。而教學(xué)不是唱獨腳在戲，離開“學(xué)”，就無所謂“教”，也就是說，教師必須確立學(xué)生的主體地位，樹立“一切為了學(xué)生的發(fā)展”的思想。教師千萬不能過高地估計自己學(xué)科的價值，而且也不能僅把學(xué)科價值定位在本學(xué)科上，而應(yīng)定位在對一個完整的人的發(fā)展上。

（四）新課程教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)中明確提出：廣大教師要學(xué)會轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)工作方式，重新構(gòu)建教學(xué)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變自身的角色定位，成為鼓勵學(xué)生學(xué)習(xí)的促進(jìn)者與合作者；而學(xué)生也要轉(zhuǎn)變以往的學(xué)習(xí)方式，從“要我學(xué)”變?yōu)椤拔乙獙W(xué)”，并在學(xué)習(xí)的過程中感受到成功的樂趣，提高自身的學(xué)習(xí)能力.因此，如何提高課堂教學(xué)的效率，是廣大物理教師不斷追求的目標(biāo)。

七、個人介紹

姜麗 女 1990年5月20 物理教師 現(xiàn)從教于八年級物理教學(xué)

第五篇：類比法在大學(xué)物理電磁學(xué)教學(xué)中的運用

類比法在大學(xué)物理電磁學(xué)教學(xué)中的運用

類比法在大學(xué)物理電磁學(xué)教學(xué)中的運用

一、引言

物理學(xué)作為自然科學(xué)的帶頭學(xué)科，是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的最重要基礎(chǔ)，而大學(xué)物理課程又是國內(nèi)高校理工科專業(yè)的基礎(chǔ)必修課程。它所闡明的物理學(xué)知識、基本概念、定理規(guī)律和研究方法，不僅是學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)專業(yè)課程和其他科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)，也是培養(yǎng)和提高學(xué)生科學(xué)素質(zhì)、科學(xué)思維方法和科技創(chuàng)新能力的重要途徑。湖北大學(xué)的“大學(xué)物理”課程作為一門公共基礎(chǔ)課程，面向全校理工科專業(yè)大學(xué)一年級的學(xué)生，目前采用的是馬文蔚主編的《物理學(xué)》（第六版）

教材，其中包含了力學(xué)、電磁學(xué)、振動和波、光學(xué)、熱學(xué)和近代物理學(xué)這六大板塊。其中電磁學(xué)板塊學(xué)習(xí)難度相對較大，往往會給初學(xué)者帶來許多困惑，所以如何通過適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法運用來促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)，提升教學(xué)效果，也是我在這篇文章中所要闡述的主題。

二、大學(xué)物理電磁學(xué)教學(xué)的概況

1.大學(xué)物理電磁學(xué)的知識特點：在馬文蔚《物理學(xué)》（第六版）的教材中，電磁學(xué)部分的內(nèi)容涉及到第五章《靜電場》，第六章《靜電場中的導(dǎo)體和電介質(zhì)》，第七章《恒定磁場》和第八章《電磁感應(yīng)和電磁場》，公式眾多，內(nèi)容繁雜，是本教材中難度較大的一個部分。之前學(xué)生在高中物理的課堂上學(xué)習(xí)電磁學(xué)，將主要的研究對象設(shè)置為帶電粒子和載流導(dǎo)線，研究的重點也放在了它們的受力和運動上，所以這更像是牛頓力學(xué)在電場和磁場中的一種體現(xiàn)而已，即電場和磁場中的力學(xué)。而大學(xué)物理學(xué)習(xí)電磁學(xué)，研究對象則從電荷和電流變成了由

它們所產(chǎn)生的電場和磁場，但是場作為一種物質(zhì)，卻與我們之前研究的實物有著很大的不同：首先，實物集中在有限范圍內(nèi)具有集中性，而場分布范圍廣泛具有分散性；第二，對場的描述需要逐點進(jìn)行，不能像實物那樣只需作整體描述。所以研究對象的變化自然也帶來了研究方法的變化，描述場中各點性質(zhì)的基本物理量也就成為了我們討論的重點，所以才利用庫侖定律和電場強(qiáng)度疊加原理來計算電場強(qiáng)度，利用電場強(qiáng)度的路徑積分或電勢疊加原理來計算電勢，再利用畢奧-薩伐爾定律和磁感強(qiáng)度疊加原理來計算磁感強(qiáng)度。而從靜電場中的高斯定理和環(huán)路定理到磁場中的高斯定理和安培環(huán)路定理，對場的內(nèi)在物理性質(zhì)的分析也就成為了這兩章的核心內(nèi)容。

2.教學(xué)對象所面臨的困惑：在對電磁學(xué)各基本物理量的計算和對各基本定理的推導(dǎo)及應(yīng)用中，都要涉及到大量的高等數(shù)學(xué)微積分知識，于是這也讓其教

學(xué)對象――大學(xué)一年級的理工科學(xué)生產(chǎn)生了許多困惑。他們往往會在諸如電場強(qiáng)度疊加原理的積分公式、畢奧-薩伐爾定律的矢量公式、高斯定理的曲面積分公式和環(huán)路定理的環(huán)路積分公式等復(fù)雜公式面前迷失了前進(jìn)的方向，在滿PPT屏幕或滿黑板的公式推導(dǎo)和積分運算中喪失了學(xué)習(xí)的興趣，或錯誤地把大學(xué)物理當(dāng)成又一門高等數(shù)學(xué)課，認(rèn)為只要會計算微積分就能學(xué)好電磁學(xué)的知識，或沮喪地覺得自己高等數(shù)學(xué)沒有學(xué)好，因此大學(xué)物理也很難學(xué)的明白透徹。所以為了消除教學(xué)對象所存在的這些困惑，我們必須引入一些電磁學(xué)學(xué)習(xí)的基本方法，如微元法、補(bǔ)償法、對稱性分析法，以及接下來我們所要介紹的類比法。

三、類比法在電磁學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

1.類比法的介紹：類比法（Method of analogy）也叫“比較類推法”，是指由一類事物所具有的某種屬性，可以推測與其類似的事物也應(yīng)具有這種屬性的推理方法。類比對象間共有的屬性越多，則類比結(jié)論的可靠性越大。這是運用類比推理形式進(jìn)行論證的一種方法，與其他思維方法相比，類比法屬平行式思維的方法。無論哪種類比都應(yīng)該是在同層次之間進(jìn)行。亞里士多德在《前分析篇》中指出：“類推所表示的不是部分對整體的關(guān)系，也不是整體對部分的關(guān)系?！鳖惐确ǖ奶攸c是“先比后推”?！氨取笔穷惐鹊幕A(chǔ)，既要“比”共同點也要“比”不同點。對象之間的共同點是類比法是否能夠施行的前提條件，沒有共同點的對象之間是無法進(jìn)行類比推理的。類比法的作用是“由此及彼”。如果把“此”看作是前提，“彼”看作是結(jié)論，那么類比思維的過程就是一個推理過程。按照思維方向分類，類比又可分為單向類比、雙向類比和多向類比，而我們在大學(xué)物理電磁學(xué)教學(xué)中采用的正是雙向類比，將靜電場和恒定磁場這兩部分內(nèi)容作為類比的對象。

2.利用類比法來學(xué)習(xí)靜電場和恒定磁場：在靜電場和恒定磁場的學(xué)習(xí)中，我們發(fā)現(xiàn)許多物理量遵循著相類似的規(guī)

律，表現(xiàn)為描述此類規(guī)律的方程式有著相同的形式，例如電場強(qiáng)度與磁感強(qiáng)度，電位移矢量與磁場強(qiáng)度矢量，電偶極子與磁偶極子，電場強(qiáng)度通量與磁通量等。它們盡管物理本質(zhì)不同，但是所遵循的規(guī)律形式相類似。在分析此類物理問題時便可借助類比的方法，通過其中一個已知物理量的規(guī)律去推測相應(yīng)的另外一個物理量的規(guī)律，可以將學(xué)生從枯燥的數(shù)學(xué)推導(dǎo)中解脫出來，將更多的注意力放在物理概念本身的內(nèi)涵上。比如在學(xué)習(xí)磁感線的時候，我們便可以將其與電場線相類比。它們有許多共同點，都是對場的物理圖像做出了非常直觀的幾何化形象描述，可將抽象的朦朧電磁認(rèn)知化為直觀的清晰圖景，從中感受到場存在的直觀對稱和諧美。同樣的，由法拉第提出的“力線”，切線方向表示磁感強(qiáng)度（或電場強(qiáng)度）的方向，其密度則為磁感強(qiáng)度（或電場強(qiáng)度），而且任意兩條磁感線（或電場線）都不相交。但它們的不同點也很明顯：電場線總是始于正

電荷，終止于負(fù)電荷，不形成閉合曲線；而磁感線則是圍繞電流的閉合曲線，沒有起點，也沒有終點。磁感線與電場線的共同點決定了定量描述它們的物理量電場強(qiáng)度通量和磁通量表述形式相一致，而它們的不同點則決定了靜電場與恒定磁場性質(zhì)的巨大差異，由此得出的靜電場和磁場中的高斯定理分別表明了靜電場是有源場，而恒定磁場卻是無源場。

再比如在?W習(xí)磁介質(zhì)時，我們也可以通過與電介質(zhì)的類比將問題予以簡化。在電介質(zhì)中，束縛在介質(zhì)表面的是極化電荷，而在磁介質(zhì)的表面則存在磁化電流；我們用電介質(zhì)中單位體積內(nèi)分子電偶極矩的矢量和來表示電介質(zhì)的極化程度，定義為電極化強(qiáng)度P，又用磁介質(zhì)中單位體積內(nèi)分子的合磁矩來表示介質(zhì)的磁化程度，定義為磁化強(qiáng)度M。接下來通過數(shù)學(xué)推導(dǎo)，得出電介質(zhì)中的輔助矢量――電位移D和磁介質(zhì)中的輔助矢量――磁場強(qiáng)度H；最后再由此分別給出電介質(zhì)中的高斯定理和磁介

質(zhì)中的環(huán)路定理。它們的計算功能也很類似，前者可以用來求對稱分布電荷的電位移D和電場強(qiáng)度E，后者則可以用來求對稱分布電流的磁場強(qiáng)度H和磁感強(qiáng)度B。

四、結(jié)語

電磁學(xué)的發(fā)展，經(jīng)歷了庫侖、奧斯特、安培、法拉第、麥克斯韋等物理學(xué)大師們的不斷努力，才形成了最終的經(jīng)典電磁場理論，成就了物理學(xué)史上的第三次大綜合。這是人類一代代探知外在客觀、探知各種規(guī)律的一個永無止境的過程，是一個后人不斷補(bǔ)充、不斷修正乃至推翻前人認(rèn)識的不斷進(jìn)取的過程。而電磁學(xué)教學(xué)也在整個大學(xué)物理的知識體系中占據(jù)了相當(dāng)重要的地位，所以作為教學(xué)工作者，我們要不斷開拓教學(xué)新思路，通過新的教學(xué)方法實踐來培養(yǎng)學(xué)生興趣，促進(jìn)教學(xué)發(fā)展，為學(xué)生日后的專業(yè)課，如電磁場與電磁波，電介質(zhì)物理和鐵磁學(xué)的學(xué)習(xí)奠定良好的基礎(chǔ)。