巧用类比方法培养核心素养
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摘要：类比方法是一种重要的物理思维方法，它可以使知识条理化，把抽象的知识形象化，把复杂的问题简单化。本文采用将推理和科学实验相结合的策略，最终达到培养学生物理核心素养的目的。
关键词：类比方法;核心素养;由此及彼
中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1992-7711（2019）02-0047
物理学的研究方法对于探索自然现象具有普遍意义。类比方法是一种重要的物理思维方法，它可以使知识条理化，把抽象的知识形象化，把复杂的问题简单化;它能帮助学生融会贯通所学的知识，提高学生分析、解决问题的能力，同时能较好地培养学生的逻辑思维和创新能力。类比法是通过两个或两类研究对象进行比较，找出它们之间相同点和相似点，并以此为根据把其中某一个或某一类对象的有关知识和结论，推移到另一个或另一类对象上，从而推论出它们也可能有相同或相似的结论的一种逻辑推理和研究方法。
类比法的作用是“由此及彼”。如果把“此”看作是前提，“彼”看作是结论，那么类比思维的过程就是一个推理过程。古典类比法认为，如果在比较过程中发现被比较的对象有越来越多的共同点，并且知道其中一个对象有某种情况而另一个对象还没有发现这个情况，这时候人们头脑就有理由进行类推，由此认定另一对象也应有这个情况。
一、应用类比方法形成物理观念
当学习到一些极为抽象的物理概念，可以用学过的、形象化的事物去类比，那么往往会使学生在学习中豁然开朗，帮助学生理解和掌握新知识的作用，帮助学生加速认识新知识的过程。例如：电压这个概念不好理解，物量学专门引入水压来讲述这个概念，然后做一下水压的演示实验，拿出装满水的矿泉水瓶，下部侧面开孔，水满的时候射的远，水少的时候射的近。这种方法就是类比法。学习电容器的电容概念时，电容是个抽象的物理概念，若把电容器、电容、储存电荷类比容器、容积、储存物资（具体水杯存水），用水杯装水與不装水做一下演示实验。可以使学生轻松形成电容是反映电容器储存电荷的本领这个概念。继续类比引申：电容器储存电荷的特性如何表征呢？是否同水杯存水一样？一样的话，它涉及的是哪些物理量？学生自然会结合自身的知识体系思考、猜想，得出电容器的电容类似容器的容积一样由本身结构决定，加深“电容”概念的形成。再例如：学习电流的概念，电流是一个抽象的概念，与水的流动进行类比。
二、应用类比方法引进新概念
比如讲电场概念的时候类比风，风扇不需要和物体接触，通电后就能对物体产生力的作用，中间有我们看不见的物质——风。这是一种客观存在的物质，但是看不见、摸不着。我们之前学习过电荷间的相互作用规律，说明电荷间的相互作用也不需要接触，那么它们也通过看不见、摸不着的媒介而产生相互作用，这个媒介叫做电场。我们看外面有没有风，引入试探物体树叶，观察树叶有没有摇晃。用电风扇做演示实验，开的时候与关的时候前面放一些纸条，观察纸条的运动来说明有没有风。由此可以类比，看这里有没有电场，要引入一个试探电荷，观察这个电荷有没有受力。
例如讲磁感应强度的概念时，可这样引入：磁场和电场一样都是看不见、摸不着的特殊物质，磁场跟电场是否有相似的特性。在电场一章知道电场对放入其中的电荷有力的作用及描述这一特性（电场强弱）的物理量电场强度，利用比值方法定义了电场强度E=F/q。那么，磁场对放入其中的试探体有无力的作用及描述这一特性（磁场强弱）的物理量是什么？如何定义？通过实验发现研究磁场和研究电场类似，若知道放在磁场任何一处的任何电流的受力情况，这个磁场就研究清楚了。
三、应用类比推理活用物理规律
在教学中，应用类比方法帮助我们理解概念的例子比比皆是。例如：用做机械运动的物体的动能和势能类比物体分子无规则运动的动能和势能;电势差、电势、电场力做功、电势能类比重力场中的高度差、高度、重力做功、重力势能;等势面类比等高线;场的叠加类比波的叠加等等。利用类比法使抽象、陌生的概念变为具体、熟悉的知识，降低知识理解的难度，培养学生的物理核心素养。
在平常的物理学习中，学生往往会觉得物理知识看得懂，也听得懂，但做起题来就是容易出错。究其原因，学生缺乏知识的系统化，所学的知识是零散的，没有融会贯通，所以学习效果并不好。因此，在平时的课堂教学中，要有意识地运用类比方法。如，弹簧的串联1/K=1/K1+1/K2，电容器的串联1/C=1/C1+1/C2，电阻的并联1/R=1/R1+1/R2，电阻的串联R=R1+R2，弹簧的并联K=K1+K2，电容器的并联C=C1+C2。把它们联系起来，形成知识体系，对学生的学习就能起到事半功倍的作用。还有象v-t图象的面积为位移、F-t图象的面积为冲量、F-X的面积为功、I-t图像的面积为电量、P-V图象的面积为气体做功、U-I图象的面积为电流做功的功率，机械波-电磁波-光波——物质波的类比等等。运用类比法把相关的物理知识联系起来，可以帮助学生理解、记忆、掌握这些相关知识，从而提高课堂教学效益。
如果我们写出磁通量Φ的瞬时表达式：Φ=BS=B0a2sin2πt/T，可以发现，这种磁通量Φ的变化过程与线圈在磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动的磁通量Φ的变化过程相同。因此可以把本题所涉及的变化过程类比于：一个面积为a2的正方形线框在磁感应强度为B0的匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以角速度ω=2π/T做匀速转动，线圈中将产生交流电，则感应电动势的最大值为Em=B0Sω=B0a22π/T。
类比方法能使教学新颖、具体、生动，又能潜移默化地使学生学到物理思想方法，激发学生的探索精神。但是，类比推理是由个别到个别或一般到一般的不完全归纳推理。因为已知的相似属性和推出的相似属性之间不一定有必然的联系，所以从两个对象之间在某些属性方面的相似或相同，并不能得出它们在某些属性方面必然相似或相同的结论。可见，运用类比方法得出的结论不一定都是可靠的。
（作者单位：浙江省慈溪市观城中学 315300）
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