例谈温故而知新法在大学物理教学中的应用

牛超英+华雪侠

摘要：本文对类比法和猜想法的课堂教学模式进行了一定的研究，一定深度地挖掘类比法和猜想法中温故而知新的含义，提出了我们在教改中所实施的方案，结合探究式教学模式，使类比法和猜想法更易于操作。

关键词：温故而知新；类比法；猜想法；素材；模型

中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）01-0221-02

从已经掌握的技术知识和学科知识经验及生活经历，经教师的适当引导，学生比较容易得到较为准确的结论判断，进而完成从经验到概念、从概念到知识点的结论的过程，即从熟知或已有的知识体系出发，经引导而产生新的概念或知识点的过程。

一、类比法

通过类比相似的知识体系或知识经验而产生的新的知识结论的方法，即类比法。这类问题往往具有相似性，因此，比较容易得到新的知识结论。比如，电场的有源性，可从“饮水思源”等类比中悟出：从电场线是由电荷产生的基本概念推出，在静电场中通过任一闭合曲面的电通量不等于零就意味着该曲面内有产生电场线的源即电荷的结论。

1.构建教材中的类比元素设计类比模型。为了在授课过程中取得预期的效果，就得选取合适的素材作为比较，同时还应设计适合的引导方法，方能在授课中应用自如、见到成效。我们称之为“构建类比元素设计类比模型”。可按以下步骤进行：（1）建构教材中的可类比的知识点或知识系统为可类比“元素”或“模型”；（2）设计与可类比“元素”相适应的类比素材；

（3）调研类比素材与学生已掌握的知识结构是否相适应；（4）设计类比素材与可类比“元素”间的引导系统。

2.师生合作完成探究。在上述工作完成之后，探究过程可按以下不同情况分别进行：（1）概念性探究，此类探究比较简单往往一步到位。例如：在进行了真空中静电场的有源性探究之后，真空中磁场的无源性的探究就水到渠成了，往往不等你话音落地，学生的答案就已经出来了。（2）“理论”性探究，此类问题比较复杂，得经过逻辑推理、运算等方能得到答案，因此，需要分步引导才能完成。例如：（定轴转动刚体）转动定理一节的引导及探究过程是在教师的提问和学生的回答的互动过程中，可按如下过程分步进行（所问问题均可画图说明或多媒体演示）：第一步复习直线“运动定理”；第二步以个别简单、具有连接“线量”和“角量”的公式作为突破口得到相应的“角量”公式；第三步通过类比得到其他“角量”公式、定理等。

二、猜想法

在教师的引导下，学生由已掌握的知识经验和逻辑判断提出新的结论，即从旧知识体系中演变出的几条路径中，猜想出新的知识点或知识体系的结论的方法，就是猜想法。比如，学生在教师从牛顿第二定律F=■（F为质点所受外力，p为质点的动量）中力与动量间的数学关系中及力与力矩对“平动”和“转动”作用规律的相似性的引导下，可以猜想出刚体做定轴转动时的角动量定理为：M=■（M为刚体所受外力矩，为刚体的动量矩）。

（一）设计背景资料完善“数据”模型

猜想的关键是最后一步，因此，前期的准备工作就显得十分重要。所以补充资料完善“数据”模型为顺利引导完成前期的探究做足准备。

设计背景资料完善“数据”模型可按以下步骤进行：（1）构建具有启发式或可类比的素材；（2）加工素材设计背景资料，完善“数据”模型；（3）研究“数据”模型间的逻辑关系；（4）按逻辑顺序设计引导系统。

例如：“光的波粒二象性”一节的探究过程可按上述步骤为：（1）选取粒子间的相互作用规律作为具有启发或可类比的素材；（2）把粒子间的作用扩展为“同种类物质”间的作用（规律）；（3）“数据”模型为“粒子间的作用”、“同种类物质间的作用”、“不同种类物质间的作用”及“选取的物质种类如花粉等”，上述“逻辑”顺序为；“选取的物质种类如花粉等”、“同种类物质间的作用”、“不同种类物质间的作用”及“粒子间的作用”；（4）按上述逻辑顺序设计“数据”模型的引导、“数据”模型间的引导及必要的模拟“史实思维”引导作为引导系统。

（二）师生合作完成探究

在上述工作完成之后，探究过程可按以下不同情况分别进行：

1.“概念性”探究，此类探究比较简单。例如：应用牛顿第二定律解题思路的第一步探究过程为：

A教师问：应用牛顿第二定律解题时，首先应考虑什么？学生很可能无人应答！

B教师又问：力的三要素是什么？答曰：（力的）大小、（力的）方向及（力的）作用点；

C教师问：力的作用点作用在那里？答曰：物体上；

D教师问：那么，应用牛顿第二定律解题时，首先应考虑什么？答曰：物体。

2.“理论”性探究比较复杂，得经过逻辑推理、模拟类比等方能得到答案，因此，需要分步引导才能完成。例如：“光的波粒二象性”一节的引导及探究过程是在教师的提问和学生的回答的互动过程中，可按如下过程分步进行（所问问题均可画图说明或多媒体演示）：第一步以花粉为例进行“同种类物质间的作用”方式的简单讨论；第二步以波线上某质点为例进行“不同种类物质间的作用”方式的简单讨论；第三步粒子间的相互作用；第四步通过“同种类物质间的作用”的作用方式提出光具有“波粒二象性”的猜想。

（1）以花粉为例进行“同种类物质间的作用”方式的简单讨论

①教师问：在春天，空气中会有从许多植物上漂浮过来的微小颗粒，它们是什么？答曰：“花粉”；

②教师问：苹果“花粉”会不会落到梨树上？答曰：会的；

③教师问：于是苹果梨就诞生了，对吗？学生先是哄堂大笑，然后答曰：不会的；

④教师问：你们觉得其会产生结果的规律是什么？答曰：同类植物的“花粉”与其作用才会有结果；

⑤教师问：也就是说，同类物质具有明显的相互作用规律或特定的相互作用规律，是这样吗？答曰：是的；

（2）以波线上某质点为例进行“不同种类物质间的作用”方式的简单讨论

①教师问：波线上的某质点作什么运动？答曰：“振动”；

②教师问：振动的能量由什么来决定？答曰：震源的输出能量；

③教师问：如果震源的输出能量减小，该质点所获得的能量会如何？答曰：减小；

④教师问：此时该质点的振幅如何变化？答曰：减小；

⑤小结：波对粒子的作用使粒子表现的方式为振动，其能量或振幅的大小随波的输出能量的大小而变化。

3.粒子间的相互作用方式的简单讨论：

①教师问：粒子间的相互作用方式属于“不同种类物质间的作用”吗？答曰：不是，属于“同种类物质间的作用”；

②教师问：当两粒子碰撞结束后，如不考虑其他因素，其运动状态和能量均保持稳定吗？答曰：是的；

③教师问：如果不考虑其他因素，两粒子碰撞结束后，作何运动？答曰：匀速直线运动；

④小结：两粒子碰撞结束后，均作匀速直线运动其能量（机械能）的大小不再变化。

4.“波粒二象性”的猜想的探究：

①教师问：就目前你们所掌握的知识来判断，光属于粒子吗？答曰：不是，光属于“波”；

②教师问：在光电效应实验中，强弱不同但频率（满足红线频率条件）相同的光照射到金属表面上均能产生状态完全相同的实物“粒子”（电子）吗？答曰：是的；

③教师问：在这种情况下，你觉得光和粒子属于“不同种类物质间的作用”吗？答曰：不是的；

④教师问：也就是说光具有什么属性？答曰：粒子属性。

⑤全段小结：光既有波动性又有“粒子”性即光有“波粒二象性”。

三、总结

温故而知新是学生在学习知识、巩固知识及提高学习效率中必不可少的方法之一。其授课有很多种方式：类比法、猜想法、还原法、追踪溯源法、积木法及逻辑思维法等，其中类比法和猜想法是比较常见的两种方法，我们在这里的讨论只是抛砖引玉，希望大家能把这祖宗留下来的传承精髓发扬光大，挖掘出更多、更好的方式来为提高我们的教育质量服务。

参考文献：

[1]梁灿彬，秦光戎，梁竹健.电磁学[M].北京：高等教育出版社，1993.

[2]刘克哲，张承琚.物理学[M]北京：高等教育出版社，2005.

[3]张三慧.大学基础物理学[M].北京：清华大学出版社，2009.

Application Examples to Explain the Method to Review Old Knowledge Discovery of New Knowledge in the Teaching of University Physics

NIU Chao-Ying，Hua Xue-xia

（School of physics and Electronic Engineering，Xianyang Teacher's College，Xianyang，Shaanxi 712000，China）

Abstract：In this paper，through the study of analogy and guess the idea of classroom teaching mode，certain depth mining analogy method and guess method to review old knowledge to explore the meaning of new knowledge proposed we in the reform of the implementation of the scheme，with inquiry teaching mode，make the analogy method and guess method more easy to operate.

Key words：Review Old KnowledgeTo Explore New Knowledge；analogy method；guess method；material；model