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    物理新课程标准中将“过程与方法”列为教学目标的三维之一,其目的是让学生通过物理概念和规律的学习,了解物理学的研究方法,尝试用研究方法解决一些相关的问题,提升自主学习能力。研究方法是服务于特定认知活动,用于提高认知活动效率的技能,是在认知活动过程中运用的,方法的学习应结合学科知识进行。物理学的很多研究方法是在习题教学中才得以充分体现,或者是教师让其显性化,而在平时的新课教学中,许多老师只有过程而无显性化的方法教学,这很难达成“过程与方法”的教学目标。 关键词类比推理法;物理教学;训练 中图分类号G633.7文献标识码A文章编号1674-9324(2012)02-0177-02 如何在物理新课教学中进行方法教学呢?下面以类比推理法为例,通过教学案例来领会方法教学,通过练习应用方法。 一、以物理知识教学为载体,进行类比方法教学 教学案例【教学内容】电势能。由于实际教学中在获得带电体在电场中具有电势能的结论时,运用了类比推理,所以可结合具体知识的学习来进行类比推理法的教学。 【教学目标】教学目标一此环节请学生猜测带电体在电场中具有电势能。学习后,学生可以陈述与电势能相关命题的内容。通过该部分学习可以实现课程标准中“知识与技能”目标。教学目标二理解类比方法,并能简单运用。学习后,学生能陈述类比方法的运用条件以及基本结构,在适用场合学习运用。通过该部分学习可以实现课程标准中“过程与方法”目标。 【教学教程】 步一运用类比推理。“电势能”这个主题教学中,在获得“带电体在电场中具有电势能”这一结论时,选择运用类比推理。师请问电场知识的学习,让我们知道带电体在静电场中有哪些特点?生一受电场力的作用。生二如果带电体在静电场中移动,电场力对它要做功,且电场力做功与路径无关,只与始末位置有关。师请问带电体在静电场中是否有电势能呢?(学生思考)师请同学们回忆一下,以前学过的哪种情况跟带电体在静电场中有相同或相似的特性?生物体在重力场中的情况。因为物体在重力场中受重力作用;在重力场中移动物体时重力对其做功,且做功与路径无关,只与初末位置有关。师物体在重力场中是否具有势能呢?生具有重力势能。师那么,现在你们认为带电体在静电场中具有电势能吗?生(受到启发,作出合理地推测)可能也有。师为什么?生因为带电体在静电场中与物体在重力场中有很多相同或相似的特征,那么完全有可能具有“势能”这一相同的特征。(教师作出总结陈述) 步二引导学生反省。在本主题物理知识的教学结束后,教师要有意引导学生反省自己,在获得“带电体在静电场中具有电势能”这一结论时所运用的方法。学生反省,分析得出这一结论是通过与物体在重力场的情况进行比较得出的。它们的特性如表1所示。 由此推测带电体在静电场中可能具有一种势能——电势能。 步三引导学生回忆类比推理的其他应用实例。在过去的学习中,学生得出的一些结论也用到类比推理。如“形成电流的条件之一是有电压(电位差)”类比于“形成水流的条件要有水位差”;“电荷周围有电场”类比于“磁体周围有磁场”等等。物理学家在研究物理过程中也用到类比推理,如库仑根据牛顿的万有引力定律提出库仑定律,“库仑定律”类比于“万有引力定律”。引导学生得出结论的方法和过程,并用图表表示出来。例如,获得“形成电流的一个必要条件是电压”这一结论时,所用方法结构如下 步四引导学生总结归纳类比推理法的一般特征。依据两个或两类不同的对象在某些特征、性质上的相近性或相似性,把相关信息从一个对象推移到另一个对象,从而推出在另一个对象也可能相似的一种推理方法,其基本模式是甲对象中有a、b、c、d;乙对象中有a'、b'、c',那么,乙对象中可能有d'。 步五课后实践。教师要求学生课后从已学习过得物理知识、其他学科的学习活动、自己的日常生活中寻找类比推理的实例,学习陈述下列三个方面研究对象,类比对象;两对象有哪些相近(或相似)之处,用表格罗列;对比推知类比对象可能也有这一特征、属性。教师在教学活动中要引导学生反思获得某结论的思维过程,让学生通过前面的学习、实践活动把握类比推理方法的形式和运用条件,让学生认识并感知这一过程,使方法从无意识变为有意识。 二、借物理习题进行类比推理法训练 为了体现新课程的理念,探究性试题在以后的高考中会越来越频繁地出现,这类试题其中的一个重要特点是探究方法,如例1.(2005上海理综卷)关于原子结构,汤姆生提出葡萄干蛋糕模型、卢瑟福提出行星模型……都采用了类比推理的方法。下列事实中,主要采用类比推理的是(A)人们为便于研究物体的运动而建立的质点模型。(B)伽利略从教堂吊灯的摆动中发现摆的等时性规律。(C)库仑根据牛顿的万有引力定律提出库仑定律。(D)托马斯-杨通过双缝干涉实验证实光是一种波。 【解析】类比方法是中学阶段学生必须了解的一种推理方法。这类题考查考生是否掌握探究物理问题的一般方法,提高探索与研究物理问题的能力。 为研究物体运动而提出质点模型是物理学中的建模,不是推理方法。由吊灯的摆动发现摆的等时性是对客观规律的提炼和总结,也不是推理。而由库仑力和万有引力遵循相类似的规律,如力的大小都与距离平方成反比等,可推得库仑力的计算公式形式上应与万有引力一致,即都是平方反比力,从而得出库仑定律,这种由两个不同事物在某一性质上的类似而推得它们在其他性质上也可能相同或相似的推理方法就是类比推理法。杨氏双缝干涉实验则是用实验验证光的某些性质,是物理学研究的方法,并不是一种推理。例2.如图所示,半径R=10m的光滑凹球面容器固定在地面上,有一小球(可视作质点)在距容器最低点P10cm的C点由静止滑下到第二次通过P点时所经历的时间为多少? 【解析】本题中的研究对象小球是在受重力、弹力作用下做变速曲线运动,若抓住物体受力(变力)做?兹<5°往复运动的本质特征,便可进行模型类比,即把小球在光滑凹球面上的运动类比为单摆模型,这样就可以根据单摆周期公式T=2π■得t=■T=■■。 以上例子说明,正确运用类比法可以降低学生认识理解新知的难度,加强对新知的记忆,提高易混知识的鉴别。因此,教师要善于应用类比的方法进行教学和教会学生应用类比的方法进行学习和记忆。 总之,类比法推理是借助于比较熟悉的事物特征从特殊到特殊,去认识理解、掌握另一个有相似性的对象某一特征,应用类比推理可以在两个不同知识领域之间进行知识迁移。通过此法的学习,可以为学生知识建构提供支持条件和认知工具与策略,使学生乐学思学、理解更深刻,利于学生逐步形成科学思维模式,培养创新意识,为学生终身发展打下基础。 三、两点思考 1.物理学中的方法很多,就推理方法就有归纳推理、演绎推理、类比推理、概率推理等等。本文之所以以类比推理为例来谈方法教学,是因为每年的高考物理试卷中都有相当数量的试题是着重考查学生的推理能力的,而且考查往往渗透在各种不同的题型中。现在的问题是很多同学缺乏推理意识,该推理时不知道推理,甚至不会推理。这与我们老师平时的无“方法”教学有关,平时的教学很少讲方法,学生在应用时能想到方法吗?方法教学可以结合学科知识,在认知过程中将其显性化,让学生习得。 2.应当指出的是,类比推理法是一途径短捷的推理方法,它是立足已知认识未知的一种有效的试探性方法,颇具有创造意识,但也有其一定的局限性。进行类比的两事物必须具有可比性,即在某些属性上具有相似性,否则将可能导致错误的结论。因为类比推理仅是根据简单比较而进行的推理,并不具体分析属性间联系的性质,因此得到的结论也并不具有逻辑必然性,其结论仍需要经过实践的检验。 参考文献 [1]物理选修3-1[M].北京人民教育出版社,200418-19. [2]陈刚,舒信隆.新编物理教学论[M].上海华东师范大学出版社,2006.

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