浅谈核心素养视角下高中物理实验教学中类比教学的实施策略

唐漪

摘 要：物理是一門实验性学科，实验是物理课堂教学中不可或缺的重要组成部分。类比方法是一种利用事物间某些相似性从已知事物的规律推断另一种事物规律的科学思维方法，也是认识自然的一种重要方法，在物理学的研究和中学物理的教学中都有十分广泛的运用。文章以类比教学法为抓手探寻物理课堂中类比教学法的实施策略，以提升高中学生的物理核心素养为主要目的，为学生的终身物理学习奠定坚实的基础，使学生成为一个全面发展的人。

关键词：核心素养;高中物理;类比教学;实施策略

著名的哲学家康德曾经说过“当励志无法得到可靠的论证时，类比法往往能引导着人类形成正确的认识”。类比法如今广泛地运用于高中物理教学中。类比法的运用有利于学生夯实物理基础知识，提升物理学习和实验能力，升华学生的情感，使学生有社会担当意识，从而形成物理学科的核心素养。

一、高中生物理核心素养的概述

“素养”在《现代汉语词典》中的解释主要包括两个方面：一指平日的修养，如艺术修养;二指通过学习或者培训获得的能力、技能，如军事修养。所以与传统教育注重知识内容传授不同，素养是一种后天养成具有永久性的品质。

核心素养又被称为关键能力。《中国学生发展核心素养》中将核心素养定义为“学生在接受相应学段的教育过程中，逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力”。

学科核心素养即学生通过课程学习掌握的能够利用具有该学科特色的思维处理事情的能力。物理学科核心素养主要包括“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面。本文所要培养的物理核心素养主要是通过学生的实验学习，让学生在获得物理实验的基本理论知识的基础上，提升学生的基本能力，包括实验操作能力、实验创新能力和数据处理分析能力等，从而让学生养成良好的科学研究习惯，形成良好的科学探究精神，有高度的社会责任感。而这些正是当前高中物理教学中容易被忽视的内容。

二、类比教学法的概述

（一）类比教学法的定义

类比这种科学方法最初是由亚里士多德提出来的，也被称作类推。在《现代汉语词典》中，类比的定义是：“一种推理方法，根据两种事物在某些特征上的相似，做出它们在其他特征上也可能相似的结论。”

在逻辑学中，类比可以用以下公式表示：

A对象中有：a，b，c，d

B对象中有：a´，b´，c´

则在B对象中可能有d´

公式中A和B是进行分类的两个或两类事物，a，b，c，d和a´，b´，c´，d´分别指A和B的属性（如成分、性质、结构、形态、规律等），a，b，c，d和a´，b´，c´，d´一一对应。进行类比推理的必要前提，是两个或者两种事物之间必须要有一定的相似性。逻辑学研究中，两个事物之间已知的相似的特征或者属性，叫作类比的肯定因子，已知的不同的特征或者属性，叫作类比的否定因子。还存在另外一些特征或者属性，是否相似不能够确定，这些则被称为中性因子。很明显，类比方法，是将肯定因子作为依据，排除掉否定因子，并且想办法确定中性因子。在类比的过程当中，如果能够将某些中性因子归入肯定因子的范围，并且能够得到验证，那么，这个类比过程是成功的;否则，这个类比过程就是失败的。

（二）类比教学策略

1989年，乔治亚大学的Glynn提出了一个可以用来指导类比教学的方法：Teaching—With—Analogy（类比教学方法）。主要有六个步骤：1.说明要研究的概念或规律;2.明确学生对类比对象的熟悉程度;3.分析研究对象和类比对象之间的相关特征;4.找出研究对象和类比对象间的相似之处;5.总结归纳出研究对象的特征;6.明确研究对象和类比对象间不相符之处。在Teaching—With—Analogy提出之后，Treagust和Harrison经过一系列相关的教学实验之后，提出了Focus，Action，Reflection教学策略，即注重关注、行动和反思的类比教学策略。主要是三个方面：1.关注要研究的对象，关注授课学生的具体情况，关注类比对象;2.行动，找出研究对象和类比对象之间的相似之处和不同之处;3.反思，及时反思类比得到的结论效果如何？学生是否容易接受？类比过程是否还能再进行改进和提高？

新课程标准已经提出学生在经历高中物理学习之后必须具备“物理核心素养”即“物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任”，注重学生自主探究能力的培养和提高，在教学中既要让学生掌握知识，又要注重培养学生的能力，而能力的培养又需要经过实践和特殊的方法才能达到，其中，类比就是一种重要的科学方法。

（三）类比教学的意义

大自然的各类事物由于各自具有的独特性而显得丰富多彩，在各不相同的事物之间又因为各种各样的联系性而显得和谐有序。事物的独特差异性要求我们在发现和研究事物时，要能够做到区别对待。而事物之间的联系性，则要求我们在发现和研究事物时，能够在已知事物的基础上由此及彼地发现新事物、研究新规律、开辟新领域。

类比方法是一种利用事物间某些相似性从已知事物的规律推断另一种事物规律的科学思维方法，也是认识自然的一种重要方法。类比建立在已有的认知的基础上，能够帮助去认识新的事物。类比也能帮助人们启发思维，开阔视野，能为人们解决许多科学问题提供重要的线索，所以在物理学的研究和中学物理的教学中都有十分广泛的运用。

作为一名物理教学工作者，笔者认为，我们不仅要善于传授物理学各类知识，对学生授以“鱼”，更要能够善于通过物理概念和物理规律的讲解和传授，向学生引入各种科学研究的方法，让学生更能掌握获取“鱼”的方法，对学生授以“渔”，让学生能够独立地去研究问题，自觉学习其他学科，甚至对他们今后迈进社会、走上工作岗位也产生积极的影响。

在物理学的研究和发展中，类比的方法有着广泛并且重要的应用，很多重要的物理规律的发现都直接或者间接运用到了类比的方法。很多著名的物理学家也是因为创造性地运用了类比的方法和思想，才取得了卓越的研究成果。

笔者认为，在中学物理教学中，广大物理教师应该把类比教学策略合理科学高效地运用到日常的教学中去，去激发学生学习物理的兴趣，提高其学习物理的能力。笔者发现，在现在的教学研究中，越来越多的研究者已经开始关注这个问题，并且也进行了很细致科学的研究工作，主要论述“类比在物理学发展中的运用”“类比在物理教学中的运用”等方面，都提出了自己的见解和系统总结了自己的观点和看法。笔者此次在众多研究者的研究基础上，期待更进一步探讨“类比策略在中学物理教学的应用”，希望能够突破已有的思维，找到自己的独特见解和争取做出新的研究成果。

三、类比教学法在物理教学中实施策略的思考

（一）物理实验应注意的问题

第一，物理是一门自然科学，物理实验是对客观事实的验证和探究，应注意科学性问题。物理实验的实施不仅要符合目前高中学生的认知水平，还要做到符合物理现象的实际。科学问题是物理实验的基础问题，也是一切物理实验成功开展的先决条件。

第二，可操作性问题。大道至简，任何一所学校无论条件多么的优越或如何简陋，都要以在不影响物理研究学习的基础上，化繁为简，清晰展现。这主要表现在时间上恰到好处，材料用量上的恰如其分，实验安全性的可控而且还要适合于课堂展示。

（二）通过类比教学法培养学生物理核心素养

第一，通过类比法夯实学生的物理基础知识

利用类比教学法夯实学生的物理基础知识，就是从学生已有的物理知识和经验出发，从身边熟悉的事物或物理现象出发，通过联想和想象来理解和构建新知识。在具体的物理教学中有很多形式，如：对已有的概念的构建。高中物理概念是对物理想象的高度概括和抽象的提炼。很多学生理解起来往往比较困难，因此教师在教授中可以通过类比掌握其相关内容。如“点电荷”概念的理解，我们可以让学生通过类比电场强度的定义来帮助学生理解。

用新旧知识的对比加深学生对新知识的理解，在初中物理中我们就学过有关重力的相关知识，比如：地球上存在着重力，地球上所有的物体都受到地球对它的吸引力即物理学中所说的重力，到了高中学习电场的概念比较抽象，学生难以理解，教师可以运用类比的方法把地球的重力场比作电场，让学生迅速掌握其要领，从而达到事半功倍的效果。

第二，通过跨学科知识的类比融合，提升学生的实验能力

“他山之石可以攻玉。”物理是众多自然科学分支中的重要的一支，教师在物理教学中完全可以借助其他学科的学习成果和丰富经验来提升学生能力，特别是实验能力。比如：在实验中为了减少误差，我们通常需要多做几次取平均值，也可以增加实验的样本容量，这都是相融相通的。再比如：物理中的饱和汽，学生会误以为是大气中液态不再蒸发从而保持饱和状态的一种现象。类比生物学中植物的根尖对水的吸收，当土壤中的溶液浓度等于根毛细胞内的溶液浓度时，这两种溶液我们称之为等渗溶液，即渗透压相同，那么此时的根是不是既不吸水也不失水呢？其实不是，而是既吸水也失水，只不过细毛细胞吸收的水和失去的水在量上基本保持平衡。这样一来物理知识一目了然了，学生必能轻松掌握物理饱和汽的精髓。这些类比既加深了学科间的横向联系，又激发了学生学习物理学科的兴趣。

第三，通过把物理知识和生活相融合，培养学生的科学精神和社会责任意识

高中的学生已经具备一定的物理学学习基础，也有一定的生活常识的积累。初步形成了自己的人生观和价值观，但是还不成熟，需要教师在教学专业知识中予以不断升华，其实这个过程是相互促进的，在升华学生情感的过程中也加深学生对物理知识的理解，衔接融合得恰如其分，则教学效果事半功倍。如在学习高中物理弹簧振子振动时，学生难以理解振子向平衡位置运动的变化的现象。教师可以类比学生的成长过程中身高的变化快慢来加以说明。我们从呱呱坠地到成为一个发育成熟的成年人，身高在不断变化，不断长高，那么不同年龄阶段长高的速度一样吗？很显然，不一样。那么什么时候快？什么时候慢呢？我们的经历告诉我们，当我们接近成年，尽管我们的身高有可能还在上升，但是增高的速度明显放缓，当生长停滞，我们将达到一生中最高的高度。我们类比可知加速度在减小，但长度在增加。这就很容易理解加速度减小，只意味着增量在减小，但物体的运动速度还是在增加，这就是物理学中的变加速运动。也可以以国家的每年的经济增长率来加以说明，说明这是自然规律。我们同学在今后的工作和学习中要尊重自然规律，充分运用自然规律来为人类服务，而不是逆自然规律而行，这必将走不通。生活中我们也要顺应历史潮流，与时俱进，方可在人生长河中勇立潮头，成为时代的弄潮儿。

結束语

为了学生的终身发展奠基，在高中阶段要提升学生的物理学科核心素养。教学方法中类比方法是一个比较好的科学方法，简单、高效、易操作，是众多物理教学法中值得大家去深入研究的教学法之一，充分运用类比法不仅为教师减负，为学生学习增效，更是教学改革和人生发展的需要。

参考文献

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