基于“类比推理”的初中物理课堂教学策略微探

2016-09-10魏坚

中学物理·初中 2016年1期

关键词：水压类比推理电流

魏坚

物理是一门理性思维要求非常高的学科，类比推理是最为常见的科学方法，在物理课堂教学过程中使用“类比推理”有助于促进知识的内化.

1“类比推理”的内涵与特征

什么是类比推理？

类比推理就是从一个对象推论出另一个对象的过程.在初中物理教学中，可以是由一个概念推向另一个概念，也可以是由一種问题的解决方法推向另一种问题的解决方法.

类比可以分为“正类比与反类比”、“性质类比与关系类比”等几种类型.

类比推理具有怎样的特征呢？

因为“类比推理”的内涵是引导学生观察和比较不同事物或物理现象之间的相同或相似属性，由此展开推理，类比推理与传统的演绎和归纳相比有如下几个特征：

特征1：从思维过程上看，类比推理的方式有两种：或从个别到个别的推理，或从特殊到特殊的推理，在这一点上与演绎、归纳是有区别的.

特征2：从应用范围上看.类比推理有着更为广泛的应用，因为，演绎和归纳虽然在思维路径上截然相反，不过他们仅仅试用与同类对象之间的推理，但是类比推理则不是，两类事物的类比可以风马牛不相及，例如电压教学可以类比于水压，电流类比于水流.

特征3：前提与结论具有特殊性.由于是从个别到个别、或从特殊到特殊的推理方式，因此，我们这种推理方式前提与结论之间必然有一种特殊的线索联系，当然在类比的过程中其类比指向也不是严格、唯一指定的.例如，功率与速度可以从定义上进行正类比，当然也可以和压强的定义进行反类比.

2类比推理的一般过程

学习都有一定的过程与方法，对于类比推理也不例外，在概念学习过程中，我们在使用类比推理时，通常从表层相似关[HJ1.6mm]系出发，重整走向逻辑相似关系，最终实现对多个概念认识的深化，通常要经过如下几个相互联系的过程，笔者绘制简图如图1所示.

除了有概念学习的类比外，我们在解决复杂物理问题时，也可以类比（图2）.当然，由于学生能力存在差异，所以在解决复杂物理问题时能到达的阶段也存在着差异，而且在不同的阶段也会有不同的表现形式.

3类比推理在初中物理教学中的实践案例

案例1电压的概念教学

电压是初中物理一个重要的概念，学生虽然熟悉，但是很难理解其本质，如果这个概念不能讲透，那么对学生进入高中后学习电势、电势差、电势能有较大的影响，笔者基于学生的认知基础和这一概念本身的特点，进行了如下的类比推理.

类比分析：

（1）电流概念的类比

回归到学生的生活，用学生熟悉的现象如“日光灯会发光，电脑会正常工作”都需要有电流，生成问题：“电流是如何产生的呢？”

这个问题的解决，学生实际上是有生活可以类比的，笔者将“水流”作为电流的类比对象.以此为基础进行拓展：PPT投影水流的形成过程，将水泵与电源进行类比；阀门与电键进行类比；由前面学习的液体内部的压强知识出发，找到水流的产生原因是水位差导致了压强差形成水流，那么这个是否可以类比呢？由此联系从水压类比得到电压.

（2）稳定、持续的电流的类比

有了前面类比的基础，这里学生很自然地将问题转向对如下两个问题的思考，由此类比得到结论：

类比问题1：水在什么情况下能够产生定向流动？

类比问题2：如何实现水流的不间断流动？

（3）电压大小的类比

对于电压的高低问题，学生有一定的生活经验，那就是 2节电池串联的电压比1节电池的电压高，生活中电压值有220 V、36 V、1.5 V等，那么，电压高低是怎么回事呢？是否可以类比.

对于这个问题，笔者借助于演示实验进行了类比推理.

倒水产生的水压作用在涡轮上，学生观察倒水的位置越高，涡轮的转速越快，学生自主归纳得到水压发生变化导致了转速加快，而水压为什么会发生变化呢？因为倒水的高度即“势”发生了变化，那么，对于电压呢？也应该与“势”有关，这样在初中阶段就给学生有了一个科学的印象，而不是生硬地让学生记忆.

案例2功率的概念教学

对于功率这个概念，笔者将其与速度概念的建构进行类比，同时采用了可视化的教学手段，深化学生的认知.

速度是怎么定义的？比值定义法v=[SX（]s[]t[SX）]，意义是什么？相同的时间比移动距离；或相同的距离比时间，如果时间和距离都不相同，则比较单位时间内移动的距离，反映的是物体位置变化的快慢，运动的快慢.在这部分内容的教学过程中通常是用赛跑的图片和学生构建概念的.

那么，功率概念的建构呢？笔者将速度概念定义的过程借助于PPT呈现出来，帮助学生实现概念的建构.