培养初中生类比思维能力的教学策略

李武军

创新能力培养是初中生物理核心素养的重要方面。类比思维是一种创新性思维，在初中阶段加强对学生类比思维能力的培养，对学生创新能力的发展具有重要意义，而初中物理学习内容为培养学生的类比思维能力提供了丰富的载体。

本研究从理论和实践两个方面进行了较为深入的探索。我们认识到，模型法是培养学生类比思维能力的重要方法。在理论研究和实践研究相结合的基础上，立足课堂教学实际，以培养学生的核心素养作为切入点，从形成物理观念、启迪探究灵感、提升物理实验能力、促进能力迁移、优化课堂教学环境五个方面，提出以下关于培养初中生物理类比思维能力的教学策略。

一、运用类比思维形成物理观念

（一）運用理想化模型帮助学生建立物理观念

理想的光滑平面、理想的滑轮、理想的杠杆、轻质小球、点光源等都是初中物理教材中常见的理想化物理模型。运用理想化的物理模型是研究物理问题的常用方法，可以更好地揭示物理现象的本质和规律，帮助学生建立物理观念。运用理想化的物理模型建立新的物理观念，是一个类比思维形成的过程。例如，我们把眼睛的结构简化为凸透镜、把远处物体发出的光线看成平行光线、把近处物体发出的光线简化为点光源发出的光线等，就是利用理想化的物理模型分析问题。再如，初中物理教材中液体内部压强计算公式就是用理想化的物理模型导出的。这是一个运用理想化的物理模型探索物理规律的典型例子，先在观察和实验的基础上归纳出液体压强定性的规律，然后建立理想模型。在这一过程中，不但用理想化的模型验证了由实验归纳出的液体压强的定性规律，而且通过对理想模型的研究得出液体压强的计算公式。

（二）运用物理模型类比帮助学生建立物理观念

教师运用日常生活中熟悉的物理模型进行类比有利于学生建立新的物理观念。日常生活中的例子生动形象，有利于帮助学生实现类比迁移。日常生活中一些看似与所学知识毫无联系的例子，经过认真思考，能够与所学的物理知识形成远类比（不同学科不同范畴的事物之间的类比属于远类比），实现知识迁移，促进学生深层次理解所学物理知识。例如，用拔河比赛与摩擦起电进行类比，把电荷定向移动形成电流与操场上学生沿跑道朝同一方向跑步进行类比，电压和水压相类比，太阳系的行星结构模型与原子的结构模型相类比。

（三）运用情景化模型类比帮助学生建立物理观念

在本次研究中，我们应用情景化模型类比对学生进行类比思维能力的培养。

例如，在建立速度的概念时，可以利用龟兔赛跑的故事引入如何比较物体运动快慢的问题，然后再由百米赛跑中计时员和观众比较运动员运动快慢的方法类比出比较物体运动快慢的方法。其中，龟兔赛跑是一个提出问题情景模型，百米赛跑中计时员和观众比较运动员运动快慢的方法是一个解决问题情景模型，运用这两个情景化问题模型进行类比，学生就会比较容易地建立起速度的概念。

二、运用类比思维启迪探究灵感

物理类比具有启发功能，在探究问题的过程中对启迪学生有重要作用。在本次研究中，我们运用类比思维的这一功能对学生进行了类比思维能力的培养。例如，在导入新课法拉第电磁感应定律时，教师设问：“奥斯特发现了电流的磁效应，电流能够产生磁场，那么磁场是否也能产生电流呢？”学生会回答：“磁能生电。”这里是运用简单共存类比启迪学生发现问题。事实上，在更多的情况下，我们并不是特别关心类比能说明一些什么道理，得出一些什么样的推论，而是让类比作为我们行动的“发动机”——这正是类比的启发作用之所在。学生探索新问题的时候，这样的“发动机”是必不可少的。

三、运用类比思维提升物理实验能力

在本次研究中，我们从以下三个方面运用类比对学生进行了物理实验能力的培养。一是学生参与实物模型的制作，提升实验能力。物理模型是在类比的基础上形成的，运用物理模型可以模拟物理功能，是研究物理问题的重要方法之一。例如，眼睛的结构模型、潜水艇模型、船闸模型、条形磁铁的磁场模型等。二是建立物理实验思维方法模型，提升学生物理实验设计能力。例如，控制变量法思维模型等。三是重视学生小实验，促进学生实验能力迁移。

四、运用问题模型类比促进解题能力迁移

在本次实验研究中，我们认为学生解题的过程就是一个运用未知问题模型和已知问题模型进行类比的过程。学生解题困难的原因主要有两个方面。第一个方面是在平时的学习中没有建立或没有正确建立相应的物理概念模型、物理规律模型及问题模型（例题）。第二个方面是根据所要解决问题的情景不能建立相应的物理模型。解决上述问题的方法有以下两种：一是进行变式训练帮助学生建立典型的物理概念模型、规律模型及例题模型。如杠杆模型、滑轮模型、连通器模型、斜面功能模型、串并联简单电路模型等。二是培养学生的审题能力。首先要尽量弄清楚题中所给的条件及其关系，其次要厘清问题表征，最后要建立所要解决问题的问题模型。

五、构建有利于学生培养类比思维的课堂环境

类比思维是学生在学习和解决新问题的过程中，利用已有的知识和经验，对所学习的内容进行解释，对所要解决的问题提出假设和创建模型的思维过程，是实现知识迁移的过程，同时也是一个主动建构知识体系的过程。因此，在培养学生类比思维的教学中，学生是学习的主人，教师是学生学习的引导者。教师要为学生锻炼类比思维创造一个宽松的课堂环境，根据类比思维的机制，精心设计教学过程，采用启发式、探究式、支架式等教学模式，鼓励学生积极思考，大胆探索，利用已有的知识和生活经验，大胆进行类比，实现知识的迁移，培养创新意识，体会到创新的快乐。

课堂教学是学生进行类比思维训练的主阵地，只有构建适宜类比思维的课堂环境，才能实现培养学生类比思维的目标。

（本文系2020年度河南省基础教育教学研究项目课题“核心素养视域下培养初中生物理类比思维能力的研究”的阶段性成果。课题编号：JCJYC20060722）

（责编 桑 涛）