◇云南师范大学物理与电子信息学院 张 丽 徐晓梅
摘要：文章通过文献调研，结合教学实践梳理了类比法在高中物理教学中三个方面的具体运用以及类比法在高中物理教学运用中要注意的问题。
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关键词 ：类比法；高中物理教学；运用；注意问题
中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2014）12-0084-02
高中物理教与学的困难较大，许多学生对物理不理解、死记硬背、生搬硬套，学习只是停留在字面、表象、僵化的理解；加上物理学中有表象相似，但本质不同的物理概念、定理以及对同一物理量有许多公式，且各个公式的使用前提也不同，如果学生没有清晰地认识物理知识，就会形成学得越多，越糊涂，越容易对物理产生悲观的态度。实践证明，在高中物理教学中，类比法的恰当运用，可以有效解决一些物理教与学的困难。本文结合教学实践梳理了类比法在高中物理教学中三个方面的具体运用。
一、生活经验与物理规律的类比
力对物体做功问题在物理知识链条中是相当重要、基础的一环，它的缺失或不足会严重阻碍后续许多知识的学习。同时，它对高中生来说又是比较抽象、多变的，尽管如此，我们在生活哲理中依然可以看到它的身影。
1.功在生活中和物理学中的概念类比。在生活中，我们常常会评论一个人对社会和他人的功劳有多少。一个人在某方面功不可没，意味着什么呢？当然是他在哪一方面付出了许多辛劳，并且取得了显赫成绩。生活中的辛劳好比物理中的力，成绩则与力的方向上物体运动的位移相似。一个人如果没有做出什么成绩，那么尽管他付出多少，也不会有人认为他有功劳，如果一个人不劳动，没有成绩也是当然的，功劳也就没有。所以，辛劳和成绩是功劳两个不可缺少的因素。类似的，在物理学中，力和物体在力方向上发生的位移，是做功的两个不可缺少的因素，功的大小是由力的大小和物体在力方向上的位移的大小确定的，W=F·S·cos?兹。有了这一基本类比对象，我们就可以更深入地展开力对物体做功问题的类比。
2.无功劳也有苦劳与W=0情况的类比。有的人常说：“我对单位没有功劳也有苦劳啊！”这也就相当于做功中当力与位移夹角?琢=90o ，cos?兹=0，W=0时的情况，这表明在力方向上没有位移，这也是生活中常见的现象：有时人们对一件事情付出了许多劳力，但最终没有取得任何的效果。
3.事半功倍与0＜?琢＜90o，W＞0情况的类比。学生往往认为收获与付出不成比例，更有人闻鸡起舞却名落孙山，这时老师会指点迷津：“你的学习方法不对。”换言之，就是你出的力当中有有效的，也有无效的，总体来说与你想要的成绩出现偏离，所以就算出了很多力，也只会取得一点成绩，最终事半功倍。这与物理学中，当力与位移夹角0＜?琢＜90o，cos?兹＞0，W＞0，力做正功，但是W≠F·S，这表明将力正交分解为位移方向上和垂直方向上的两个力，只有有效力即位移方向上的力才会做功，所以最终W=F·S·cos?兹。
4.南辕北辙与90o＜?琢≤180o，W＜0情况的类比。大家都听说过“南辕北辙”的故事，目标在南边，主人公却一个劲地挥鞭向北，这完全是在出反力，只能得到与想要的截然相反的结果，所以他做的功是阻碍了其目标的达成，是负功。物理学中也总结了这一现象，当力与位移夹角90o＜?琢≤180o，-1≤cos?兹＜0，W＜0这表明将力正交分解，除了与位移垂直的无效力，就只有与位移方向完全相反的力，力出得越多，做的负功就越多。物理学本身就是来源于生活，也用于解释生活，离开了生活中的物理现象，物理便成了无源之水，无本之木，可以说，生活经验为物理学的学习提供了肥沃的土壤和有用的材料。
二、新旧知识类比
力对物体做功公式W=F·S·cos?兹只适用于恒力做功，而实际问题中变力做功是常见的，如何解决变力做功问题是学习中的一个难点。变力做功中有一种特殊情况，力和位移成线性关系即F=k·x，换言之，力是均匀变化的，这与我们熟知的匀变速直线运动的计算思维如出一辙。
三、一般现象的原理与特殊现象原理的类比
高中物理中自感现象其实是特殊的电磁感应现象，并且在此之前我们已经学习了电磁感应的一般现象和规律，所以可以用电磁感应现象的原理来类比自感现象原理，找出本质相同点和非本质的特殊点，并将小范围归入大范围中，再将自感纳入电磁感应的版图，从而扩充电磁感应的领土，这样以后就不用刻意去记自感的有关知识，只要记住电磁感应现象的一般原理和知识就能联想起来，最终达到一种概念规律的联想作用。
在学习自感现象之前，我们学习的电磁感应现象都是由于外界变化引起电路中磁通量变化而产生的，相对应的是，自感是由于自身流过电流的变化引起电路中磁通量变化而产生的。所以重新认识法拉第电磁感应定律，线圈中只要磁通量发生变化，就会产生感应电动势。这个磁通量的变化，可以是由外界变化引起的，也可以是由于流过自身的电流变化造成。由楞次定律对电磁感应的解释（原磁场引起的磁通量增加时感应电流产生反向的磁场，原磁场引起的磁通量减少时感应电流产生同向的磁场）来解释通电自感和断电自感现象。开关闭合时，流过电感线圈的磁通量增大，所以线圈产生与原电流反向的感应电流，所以与感应线圈同一支路的灯泡要慢一些达到正常发光；断开开关时，流过电感线圈的磁通量减少，线圈产生与原电流同向的感应电流，所以与感应线圈同一支路的灯泡要慢一些达到熄灭。自感的定义和自感的两种现象（通电自感和断电自感）就都归纳入了电磁感应的知识结构中，这样，以后就不用刻意去记自感的有关知识，只要记住电磁感应现象的一般原理和知识，就能联想起来，达到概念规律的联想作用。
根据外国研究者研究，在类比推理的过程中，把问题划分为源问题和目标问题。源问题是解决者熟悉的或已经学习过的问题或例子，即认知结构，原有图式。目标问题则是要解决的新问题。通过类比，人们比较出新旧事物的相同之处，并用原有知识即原有图式来解释新事物，解释成功后，自动将新知识添加到已有的图式之中，形成更延展的新图式，新事物、新知识就牢记于脑里。所以，类比法有利于学生学会梳理知识结构，在脑海里形成清晰、明朗的知识树，从而记忆牢靠，不易消退，为以后的学习打下良好的基础，最终形成良性循环。
四、类比法在高中物理教学运用中的注意问题
“授人鱼不如授人渔”，要注意引导学生学习类比法。类比法是一种科学的思维方法，在课堂上教师对类比法的使用，并不仅仅只是教授一个例子，而是教授学生类比这种科学的思维方式，通过一次次效仿教师，学生终将习得类比这种思维方式，而将它运用于实验研究、新课自学、期末总结等各方面。
类比也是有局限的，不能滥用类比法，类比推理是一种或然性推理，前提真，结论未必就真。要提高类比结论的可靠程度、可信度，就要尽可能地确认对象间的相同点，相同点越多，结论的可靠性程度就越大，因为对象间的相同点证据越多，二者的关联度就会越大，结论就可能越可靠，反之，结论的可靠性程度就会越小。此外，还应注意的是，类比前提中所根据的相同情况与推出的情况要带有本质性。如果把某个对象的特有情况或偶有情况硬类推到另一对象上，就会出现“牵强附会”、“类比不当”或“机械类比”的错误。因此，应当尽可能找到被比较对象之间本质的相似点：使比较的共同属性是这些对象最典型的属性，这些属性同需要研究对象的特殊属性密切联系；被选择来进行比较的特征应当具有多样性，并且应当是任意、随机地选择出来的。
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参考文献：
[1]Gick,M.L.,Holyoak,K.J.Schema Induction and Analogical Transfer.Cognitive Psychology,1983,15:1-38.
[2]高海.物理学发展中的类比法及其运用[J].雁北师范学院学报,2006,22(6):42.
（编辑：朱泽玲）