時(shí)間:2023-06-05 15:43:54
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類比推理是一種重要的思維手段,可以解決很多難題。類比推理是人類的重要能力,幾乎一切智能活動(dòng)都涉及到類比,人們通過(guò)類比進(jìn)行理解、推理、學(xué)習(xí)和概括。類比推理與演繹推理和歸納推理的思維過(guò)程不同,它是由“特殊過(guò)渡到特殊”的推理,也就是說(shuō),類比推理是根據(jù)兩個(gè)或兩類對(duì)象有部分屬性相同,從而推出它們的其他屬性也相同的推理方法。客觀世界的任何對(duì)象(現(xiàn)象)之間都有著普遍的聯(lián)系,當(dāng)一個(gè)對(duì)象具有另一個(gè)對(duì)象的許多屬性時(shí),就可以推斷這兩個(gè)對(duì)象可能還有其他屬性相同,這就是類比推理存在的客觀基礎(chǔ)。
類比推理作為一種特殊類型的推理,并非出自人們的自由創(chuàng)造、隨意比附;在現(xiàn)實(shí)中其存在是有客觀基礎(chǔ)的,這個(gè)基礎(chǔ)就是客觀事物之間具有的共同性與差異性。但是正如世界上找不到兩片相同的樹(shù)葉一樣,客觀事物之間也存在著差異性,這使得我們并不能根據(jù)它們?cè)谀承┓矫娴南嗤蛳嗨疲捅厝坏赝瞥鏊鼈冊(cè)诹硪恍┓矫娴膶傩砸蚕嗤蛳嗨啤R虼耍惐韧评硎且环N或然性推理,也就是說(shuō),即使其前提是真的,由于其結(jié)論超出了前提所斷定的范圍,其結(jié)論并不必然為真。
二、類比教學(xué)法概述
類比推理在教學(xué)中被大量使用。類比教學(xué)法就是類比推理的具體運(yùn)用。所謂類比教學(xué)法就是利用類比方式進(jìn)行教學(xué),即在教學(xué)過(guò)程中把新知識(shí)與記憶中結(jié)構(gòu)相類似的舊知識(shí)聯(lián)系起來(lái),通過(guò)類比,從已知對(duì)象具有的某種性質(zhì)推出未知對(duì)象具有的相應(yīng)性質(zhì),從而尋找解決問(wèn)題的途徑。類比是由已知探索未知的一種重要方法。它可以是概念性類比,通過(guò)概念類比來(lái)揭示概念的本質(zhì)性和非本質(zhì)性,進(jìn)而建立新的概念;也可以是過(guò)程性類比,通過(guò)過(guò)程性類比展示知識(shí)的發(fā)生、發(fā)展、形成的過(guò)程,從而理解知識(shí)的來(lái)龍去脈,形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò),使學(xué)生抓住問(wèn)題的本質(zhì),加深對(duì)問(wèn)題的理解;也可以是方法性類比,它可以借助別人發(fā)明創(chuàng)造的方法,通過(guò)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行多角度、多方面的類比探討與研究;也可以是知識(shí)的橫向與縱向類比,探求問(wèn)題的變式與不變式。
三、類比教學(xué)法的意義和作用
1.有助于教師建構(gòu)生動(dòng)、真實(shí)的情境,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。類比教學(xué)法是創(chuàng)設(shè)真實(shí)生動(dòng)情境的最有效工具之一。教師運(yùn)用類比法創(chuàng)設(shè)的問(wèn)題情境,能有效地促使學(xué)生發(fā)現(xiàn)新知識(shí)、新方法。學(xué)生在類比教學(xué)情境中,可以將要探索的問(wèn)題與已有經(jīng)驗(yàn)聯(lián)系起來(lái),找到類比的對(duì)象,進(jìn)而運(yùn)用對(duì)此類比對(duì)象的知識(shí)等進(jìn)行分析比較,建構(gòu)類比以尋求規(guī)律,作出猜想并找出證明思路。有老師在講授“除法的初步認(rèn)識(shí)”一課時(shí),先通過(guò)故事類比引出主題,激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。其具體教學(xué)過(guò)程如下。老師先給同學(xué)講了一個(gè)故事。一天,猴媽媽去超市買了6個(gè)又大又甜的桃子回來(lái)。剛進(jìn)家門,猴哥哥和猴弟弟就蹦著跳著跑了過(guò)來(lái),嘴里喊著:“媽媽,我要吃好吃的!”猴媽媽趕緊說(shuō):“別急,媽媽給你們分一分。”猴媽媽給了猴哥哥一個(gè)桃子,把剩下的5個(gè)桃子給了猴弟弟。這時(shí),猴哥哥跳了起來(lái),喊著:“媽媽偏心,不公平!”猴媽媽只好又在猴弟弟的桃子里拿了一個(gè)給猴哥哥。猴哥哥大哭大叫起來(lái):“媽媽不公平,不公平!只疼弟弟,不疼我。”猴媽媽實(shí)在沒(méi)有辦法了,只好又在猴弟弟的桃子里拿了一個(gè)給了猴哥哥。猴哥哥數(shù)了數(shù)自己的桃子,又?jǐn)?shù)了數(shù)弟弟的桃子,高興地拍著手說(shuō):“媽媽終于公平了。”故事講完后,老師問(wèn)學(xué)生:為什么前兩次分桃子,猴哥哥說(shuō)“不公平”?為什么最后猴哥哥說(shuō)“媽媽終于公平了”?然后通過(guò)課件展示引出當(dāng)堂課學(xué)習(xí)的主題――平均分。
在上面的教學(xué)中,教師運(yùn)用類比的思想設(shè)計(jì)教案,創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境,要求學(xué)生把當(dāng)前學(xué)習(xí)內(nèi)容所反映的知識(shí)盡量和自己已經(jīng)知道的知識(shí)相聯(lián)系,并對(duì)這種聯(lián)系加以認(rèn)真的思考,引發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。這樣將原有的知識(shí)結(jié)構(gòu)與新知識(shí)的學(xué)習(xí)有機(jī)地結(jié)合起來(lái),促進(jìn)了新舊知識(shí)的相互滲透,從而自覺(jué)地建構(gòu)出當(dāng)前所學(xué)知識(shí)的意義。
2.幫助學(xué)生理解抽象的事物和概念,掌握科學(xué)的思維方法。類比教學(xué)法就是把學(xué)生不容易理解的問(wèn)題通過(guò)類比變得容易理解,把學(xué)生容易混淆的知識(shí)點(diǎn)通過(guò)類比變得清晰,把學(xué)生難于記憶的知識(shí)通過(guò)類比變得容易記憶,使學(xué)生在學(xué)習(xí)知識(shí)的過(guò)程中,提高發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、處理問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。實(shí)踐表明,把類比法應(yīng)用于教學(xué),不僅可以增強(qiáng)教學(xué)效果,有效地提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力,更重要的意義在于可以使學(xué)生逐漸掌握類比聯(lián)想的科學(xué)思維方法。
有老師在進(jìn)行“物質(zhì)的量”教學(xué)時(shí),將“物質(zhì)的量”與質(zhì)量、時(shí)間等其他物理量進(jìn)行比較,減少學(xué)生對(duì)概念的陌生感,促進(jìn)了學(xué)生對(duì)概念的理解。教學(xué)中教師從四個(gè)方面對(duì)“物質(zhì)的量”進(jìn)行類比。(1)量的類比:揭示“量”的含義,有了對(duì)“量”這個(gè)上位概念的理解,再把同處下位的“物質(zhì)的量”與其他熟悉的基本量進(jìn)行類比闡釋,有利于增強(qiáng)對(duì)陌生概念的熟悉感和親切感;(2)單位的類比:在理解了量的含義的基礎(chǔ)上,通過(guò)定量類比其他計(jì)量單位的方法,來(lái)認(rèn)識(shí)摩爾這個(gè)物質(zhì)的量的單位,就能夠理解得深刻;(3)集合思想的類比:物質(zhì)的量及其單位摩爾是具有集合思想的概念,這完全是由于認(rèn)識(shí)客觀物質(zhì)的需要而提出的,與生活中的“打”、“盒”相似;(4)摩爾質(zhì)量的類比:運(yùn)用類比方法來(lái)推出1摩爾其他物質(zhì)的質(zhì)量,這樣的處理會(huì)使問(wèn)題的解決更簡(jiǎn)單一些。經(jīng)過(guò)這樣的類比,學(xué)生對(duì)摩爾這個(gè)概念的內(nèi)涵就清楚了:摩爾就是“一堆”,一堆數(shù)量就叫一摩爾,它實(shí)際上是物質(zhì)的量的單位,說(shuō)白了就是粒子“堆”數(shù)的單位。
3.有助于發(fā)展學(xué)生求異性思維的能力,從而深化對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解。批判性思維是思維品質(zhì)的一個(gè)重要方面。在教學(xué)實(shí)踐中,創(chuàng)設(shè)恰當(dāng)?shù)念惐惹榫常梢砸l(fā)學(xué)生的深入思考,經(jīng)過(guò)對(duì)事物多角度的分析批判性分析之后,會(huì)對(duì)事物產(chǎn)生更全面、深刻的認(rèn)識(shí)。類比不僅是事物之間相似性的比較,也可以從思考“同”中開(kāi)始,在思考“異”中推進(jìn),在類比的斷裂中,發(fā)現(xiàn)出新的意義來(lái)。有老師在講授余光中的《鄉(xiāng)愁》時(shí),要求學(xué)生把這首詩(shī)同席慕容的《鄉(xiāng)愁》相類比,找出兩者的不同,通過(guò)這樣的類比,學(xué)生發(fā)現(xiàn)席慕容的《鄉(xiāng)愁》單純是思鄉(xiāng)卻沒(méi)有對(duì)祖國(guó)的思念,而余光中的《鄉(xiāng)愁》則把家愁與國(guó)愁粘連一起,更有凝重感。由此可見(jiàn),類比可以在一個(gè)平面上加以展開(kāi)或者收斂,但是只有把類比的事物中不可比的一面解釋出來(lái),思路才能向深度突進(jìn)。
4.有利于培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。在教學(xué)中,很多新知識(shí)都是在原有知識(shí)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的,因而在這些新知識(shí)中多少都會(huì)帶有舊知識(shí)的痕跡,在新授課時(shí),通過(guò)對(duì)舊知識(shí)的回憶類比給學(xué)生創(chuàng)造“最佳思維環(huán)境”,可以使學(xué)生猜想出新授知識(shí)的內(nèi)容、結(jié)構(gòu)、研究思想與方法,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,變被動(dòng)聽(tīng)為主動(dòng)學(xué)。有老師在講授“球及其性質(zhì)”一部分時(shí),先是請(qǐng)同學(xué)回憶圓的定義,通過(guò)先行組織者構(gòu)建新知識(shí),搭建起新舊知識(shí)之間的橋梁,尋求新舊知識(shí)之間的聯(lián)系,進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生自己得出球面的定義,由于定義中將球的定義與圓的定義進(jìn)行了對(duì)比,使學(xué)生認(rèn)識(shí)到圓與球之間的區(qū)別與聯(lián)系,在后續(xù)知識(shí)的學(xué)習(xí)中自然由圓的性質(zhì)聯(lián)想出球的類似性質(zhì)。這樣,學(xué)生通過(guò)細(xì)心類比,在課堂上能主動(dòng)駕馭學(xué)習(xí)內(nèi)容,自覺(jué)地抓住問(wèn)題的本質(zhì),從而“再創(chuàng)造”新知識(shí)。這樣的類比教學(xué),激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,使他們敢于猜想,善于挖掘,大膽證實(shí),學(xué)生獲得的知識(shí)遠(yuǎn)比單純教師的講授記憶深刻。
四、運(yùn)用類比教學(xué)法注意的事項(xiàng)
類比教學(xué)模式是一種很有效的教學(xué)手段,但類比推理是一種或然性推理,得到的結(jié)論有一定的偶然性,不一定是科學(xué)的。若類比使用不當(dāng),可能產(chǎn)生認(rèn)識(shí)上的錯(cuò)誤,增加后續(xù)的教學(xué)難度。這是因?yàn)轭惐仁挛镩g只是在某方面的相同或相似,甚至是在某些特定條件下的相同或相似,而不能泛泛認(rèn)為二者的所有屬性都可以不加任何約束的一一對(duì)應(yīng)。因此,“限制不明”的“類比”會(huì)使學(xué)生在界定不清的情況下,因分不清誰(shuí)是誰(shuí)非,而將二者的概念、性質(zhì)等混淆,造成知識(shí)的負(fù)遷移,導(dǎo)致出錯(cuò)。因而類比教學(xué)的運(yùn)用有一定的局限性,教師在運(yùn)用類比教學(xué)法時(shí)一定要注意。
1.類比要恰當(dāng)。類比不能局限于表面相似性,更不能“望文生義”,否則有可能會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的預(yù)測(cè)與結(jié)論。比如學(xué)習(xí)“速度”的概念之后,常常是借助研究“速度”的方法,類比引入“密度”、“壓強(qiáng)”、“功率”、“電阻”等物理量,如果沒(méi)有說(shuō)明類比的特征依據(jù),學(xué)生只會(huì)注意公式的形式,在類比模仿中產(chǎn)生很多歧義,如有些學(xué)生認(rèn)為物質(zhì)的密度與質(zhì)量成正比、與體積成反比;認(rèn)為導(dǎo)體的電阻是由電壓和通過(guò)的電流決定的。
2.類比的運(yùn)用要考慮到學(xué)生的年齡特征。類比推理是一種非常抽象的能力,年齡小的學(xué)生和沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生對(duì)于這種復(fù)雜的過(guò)程可能會(huì)深感困難,他們很難將類比中相關(guān)的部分與不相關(guān)的部分區(qū)分開(kāi)來(lái),容易錯(cuò)誤地理解類比中的關(guān)系。
在語(yǔ)法課上,我結(jié)合自己做學(xué)生的體驗(yàn)和同學(xué)們的心理和思維方式摸索嘗試著將不能避開(kāi)也不該避開(kāi)的重要語(yǔ)法簡(jiǎn)化。
一、共性
我們生活的是一個(gè)三維一體的世界――時(shí)間、空間和物質(zhì)。英語(yǔ)學(xué)習(xí)也包含在這三個(gè)方面。如下所示:
[][]
如圖所示,在時(shí)間上,分為過(guò)去、現(xiàn)在和將來(lái)(因?yàn)檫@是從宏觀的角度區(qū)分,故此在它們前面加上“一般”?肀硎就ǔG榭觶?;空間上,我們就涉及到英語(yǔ)中的方位介詞(in, on, to, between...and, above, over, under, below);物質(zhì)上,環(huán)繞我們世界中的各種事物可分為可數(shù)名詞(即可以數(shù)得清的)和不可數(shù)名詞(數(shù)不清的)。透過(guò)這個(gè)詮釋,使同學(xué)們至少有了一個(gè)系統(tǒng)的認(rèn)知。
二、個(gè)性
提及動(dòng)詞形式的各種變化也令同學(xué)們很是“頭痛”,由于受到漢語(yǔ)的干擾,就必須在此提示同學(xué)們英漢的差異.例如:
1.我看見(jiàn)你;
2.我昨天看見(jiàn)你;
3.我五年前看見(jiàn)你;
4.我在電影院看見(jiàn)你;
5.我媽經(jīng)常看見(jiàn)你;
6.我明天會(huì)看見(jiàn)你。
顯然,漢語(yǔ)是一種“加詞”現(xiàn)象,無(wú)論是時(shí)間或是人稱的變化,動(dòng)詞的外形都不會(huì)受其影響(正如例句所示,“看見(jiàn)”始終保持不變).而在英語(yǔ)中則不然,請(qǐng)看:
1.I saw you yesterday.
2.I saw you 5 years ago.
3.I see you.
4.I saw you at the cinema.
5.My mother often sees you.
6.I will see you tomorrow.
英語(yǔ)的謂語(yǔ)動(dòng)詞的形式會(huì)隨時(shí)受到時(shí)間或是人稱的變化而在詞形上發(fā)生改變的。
三、幾處關(guān)鍵點(diǎn)
1.詞匯的觀察歸納和總結(jié)
漢語(yǔ)的一個(gè)詞有原義,比喻義和引申義。在英語(yǔ)中這一現(xiàn)象也廣泛存在。例如:hand(原義是“手”;引申義是“用手,接手,把握”;比喻義是“助手,幫手”)。又如key(原義是“鑰匙”;引申義是“關(guān)鍵”)。
2.介詞釋義的直觀法
介詞的“介”,就是媒介,連接的意思。正如,我們生活中的“中介公司”一樣起著搭橋的作用。正是介詞將不及物動(dòng)詞和名詞或是代詞完美的結(jié)合起來(lái)。動(dòng)詞分為兩類――及物動(dòng)詞和不及物動(dòng)詞.對(duì)于不及物動(dòng)詞加介詞這種現(xiàn)象可以那同學(xué)們來(lái)做個(gè)比喻.例如,男生A就是一個(gè)不及物動(dòng)詞,這就像他的性別一樣是天生的,不能改變的;而一個(gè)女生B是名詞或是代詞。若是他們共同完成一項(xiàng)任務(wù),可以聯(lián)手但是不允許直接手拉手,那么他們中間就得連接個(gè)東西――繩子,棒子,皮帶,絲巾,鞋帶等可以連接之物。這個(gè)東西就是介詞,然而要選擇什么東西有男生來(lái)決定――這正如介詞的選擇由動(dòng)詞決定一樣。另外一個(gè)男生C是天生的副詞,他和男生A就可以直接連接,摟著脖子或是抱著腰都行――這就反映不及物動(dòng)詞和副詞直接連接的特點(diǎn)。同時(shí),使同學(xué)們感受到在英語(yǔ)的學(xué)習(xí)中識(shí)別一個(gè)詞的詞性很重要(詞性就是一個(gè)詞的性別),否則,就會(huì)“男女不分”了。
同樣,可以運(yùn)用這樣的例子來(lái)比喻,在英語(yǔ)中有一類動(dòng)詞后一定要搭配名詞或是動(dòng)名詞的現(xiàn)象.比如,這類動(dòng)詞后的位置只接納男同學(xué)(代指名詞);如果女同學(xué)要通過(guò)只能喬妝改扮(即指在要連接的動(dòng)詞后加上-ing)才能通過(guò)。
這樣運(yùn)用同學(xué)們身邊的人來(lái)舉例說(shuō)明,學(xué)生感到語(yǔ)法的解釋不但直觀而且生動(dòng)有趣。
3.五大基本句型
句子成分的辨別總令同學(xué)們?cè)评镬F里。不妨,讓我們?cè)诮虒W(xué)中運(yùn)用漢語(yǔ)語(yǔ)法來(lái)展示。選擇句子時(shí)先從簡(jiǎn)短又典型的句子開(kāi)始。如:①我是人。(主系表――由于這是與漢語(yǔ)語(yǔ)法分類不同的特殊句型,故此最先提出來(lái)講);②我哭了。(主謂);③我恨你。(主謂賓);④我教你英語(yǔ)。(主謂雙賓);⑤我打你個(gè)鼻青臉腫。(主謂賓賓補(bǔ))。
當(dāng)同學(xué)們能辨別漢語(yǔ)中簡(jiǎn)單的句子各自屬于哪一類后,可以請(qǐng)他們自己造各種句子,之后再換成英語(yǔ)來(lái)辨別.有必要提示的是:
首先,在辨別任何一個(gè)句子時(shí),現(xiàn)將時(shí)態(tài)抹去不管.如:I am crying. 中劃線部分省去不考慮。
類比法指對(duì)兩個(gè)或兩種對(duì)象進(jìn)行比較和研究,將這兩者的共性和特性進(jìn)行列舉和分析,再通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的總結(jié)和整理之后得出其中的某個(gè)或是某類對(duì)象理論和規(guī)律,并以此推斷另一個(gè)或另一類的對(duì)象。然后,對(duì)它們之間的相通性和相似性進(jìn)行研究的邏輯推理和研究方法。其實(shí)很多人都知道“知識(shí)遷移”是現(xiàn)代教育心理學(xué)的一個(gè)重要理論,其通過(guò)學(xué)習(xí)的知識(shí)和方法對(duì)未來(lái)的知識(shí)進(jìn)行影響和產(chǎn)生作用。當(dāng)然,這類影響和作用自然具有兩面性,當(dāng)其發(fā)揮積極作用時(shí)稱之為正遷移,而發(fā)揮消極作用則稱之為負(fù)遷移。在高中物理教學(xué)過(guò)程中,這類相似性和共性往往會(huì)發(fā)生在不同的范圍,因此,這類知識(shí)也常常運(yùn)用類比法和遷移的理論進(jìn)行學(xué)習(xí),通過(guò)已知系統(tǒng)的物理規(guī)律尋找未知系統(tǒng)的物理規(guī)律,促進(jìn)知識(shí)的正遷移效果,盡量減少負(fù)遷移效果,對(duì)教學(xué)產(chǎn)生事半功倍的效果。
一、類比思維的意義
類比思維是用一種類比推理的方式靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí),將邏輯梳理清晰,在大腦中通過(guò)抽象的類比來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)新事物的解答。它也是一種舉一反三的能力,知道一件事物的實(shí)質(zhì),相應(yīng)的根據(jù)彼此的相關(guān)性,可以推導(dǎo)出未知事物所具有的性質(zhì),關(guān)鍵在于要有聯(lián)系已知的能力,類比法對(duì)未知做出判斷。類比思維是具有創(chuàng)造性的,要求有較強(qiáng)的創(chuàng)新能力來(lái)支持類比思維方式的形成;同時(shí)類比思維作為一種抽象的思維方式,它需要將抽象具體化形成形象的表達(dá)方式,將原本只觀察表面看似毫無(wú)聯(lián)系的兩個(gè)事物聯(lián)系起來(lái),尋找出相似的特征,得到未知領(lǐng)域的新成果。
二、高中物理教學(xué)中類比法的簡(jiǎn)述
類比法,也就是通過(guò)兩個(gè)或者兩個(gè)以上類別的事物比較,讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)其中的相同點(diǎn)以及不同點(diǎn),在此基礎(chǔ)上,將其中的一個(gè)或者一類事物的知識(shí)體系推演到另一類事物上,得出推論,論證這兩類事物是相似還是相同,類比法屬于這樣一種邏輯推理和研究方法。知識(shí)遷移的概念來(lái)源于現(xiàn)代教育心理學(xué),關(guān)于知識(shí)遷移已有的定義是人類已經(jīng)形成的認(rèn)知結(jié)構(gòu),包括知識(shí)、技能、方法以及態(tài)度這幾個(gè)方面對(duì)學(xué)習(xí)新知識(shí)的影響。知識(shí)遷移符合唯物論辯證法中一切事物都普遍存在聯(lián)系的觀點(diǎn),可以使一個(gè)人在已有知識(shí)的基礎(chǔ)上構(gòu)建新的知識(shí),并使前后知識(shí)發(fā)生作用,產(chǎn)生積極或者消極的相互影響。這其中積極影響稱為正遷移,消極影響稱為負(fù)遷移。《高中物理教學(xué)大綱》中存在許多同一前提有不同問(wèn)題,相似形式的教學(xué)內(nèi)容,對(duì)于高中生來(lái)說(shuō)不容易理解記憶。如果教師能夠讓學(xué)生學(xué)會(huì)類比法,運(yùn)用遷移理論找到知識(shí)之間的相似性,去學(xué)習(xí)新的物理規(guī)律,可以提高學(xué)習(xí)效率。
三、高中物理教學(xué)中類比法的使用
共存類比指將兩個(gè)或者兩個(gè)以上的知識(shí)點(diǎn),進(jìn)行溝通聯(lián)系的推理過(guò)程。一般來(lái)說(shuō),在引入新課時(shí),學(xué)生感到學(xué)習(xí)困難的一個(gè)重要原因就是對(duì)已授知識(shí)遺忘較快,而對(duì)新授知識(shí)又難以完全理解,而有效運(yùn)用共存類比法,組織“溫故知新”,可以溝通新舊知識(shí)點(diǎn),有效導(dǎo)引新課教學(xué)。
比如,學(xué)習(xí)電場(chǎng)“引入試探電荷以定義電場(chǎng)強(qiáng)度概念”時(shí),考慮到有些學(xué)生一下子接觸這樣的抽象定義方法會(huì)有些“吃勁”,教學(xué)設(shè)計(jì)中可將電場(chǎng)和空氣中的風(fēng)進(jìn)行類比,風(fēng)是由于空氣的流動(dòng)所形成的,既看不見(jiàn)也摸不著,但是一種客觀存在,“那么我們?nèi)绾闻袛嗨惺茱L(fēng)力的大小與方向呢”?一般會(huì)借助“風(fēng)中物體的受力情況”,比如觀察風(fēng)中小旗向哪個(gè)方向飄動(dòng),就可以判斷出風(fēng)力方向,又可以根據(jù)小旗在風(fēng)中飄動(dòng)的激烈程度,判斷出風(fēng)力的大小。而電場(chǎng)也是一樣,它存在并迷漫于電荷周圍,也是一種看不見(jiàn)摸不著的物質(zhì),我們?nèi)绾味x電場(chǎng)的大小與方向呢?采用借助類似“小旗受力”檢測(cè)的辦法,如以放入電場(chǎng)中的試探電荷所受的靜電力的大小和方向來(lái)定義場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng)弱與方向,進(jìn)而明確定義電場(chǎng)強(qiáng)度的研究思路。借助于此類比法,我們還可以對(duì)試探電荷做出進(jìn)一步的約束,如“我們可不可以用一面非常大的旗子的受力來(lái)判斷風(fēng)力的大小和方向呢”“不行,如果旗子非常大,由于旗子本身的存在,就會(huì)改變?cè)瓉?lái)所處位置風(fēng)力的流向與大小”,由此類比,我們同樣要對(duì)試探電荷做出科學(xué)約束。
學(xué)習(xí)物理過(guò)程中,這一類方法的運(yùn)用很多,如學(xué)生很難理解電勢(shì)能這一抽象概念,我們可以用重力勢(shì)能進(jìn)行類比;彈性勢(shì)能、動(dòng)能的研究方法可以和重力勢(shì)能的研究方法加以類比;定義電容器電容時(shí)可以運(yùn)用水容器進(jìn)行類比,等等,使學(xué)生在學(xué)習(xí)新概念時(shí),能對(duì)一些從沒(méi)見(jiàn)到過(guò)的知識(shí)少一分恐懼,多一分親近。共存類比法究其實(shí)質(zhì)就是將一些抽象的原理、概念變得具體、形象、簡(jiǎn)單。所以,它在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用十分普遍。
四、類比法在開(kāi)發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性思維中的應(yīng)用
運(yùn)用類比法教學(xué),不但可以幫助學(xué)生理解知識(shí),建立知識(shí)網(wǎng)絡(luò),使知識(shí)條理化,還可以培養(yǎng)和開(kāi)發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。隨著物理教學(xué)的深入,學(xué)生掌握的知識(shí)逐漸形成網(wǎng)絡(luò),這里有知識(shí)的橫向式拓寬,也有遞進(jìn)式的深入,學(xué)生的知識(shí)和能力就產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍,學(xué)生創(chuàng)造性思維的發(fā)展也就寓于其中了。在這過(guò)程中,類比法是揭示這些知識(shí)內(nèi)在聯(lián)系的好方法。例如,圖線教學(xué)中,v-t圖線下的面積表示位移,F(xiàn)-t圖線下的面積表示沖量,I-t圖線下的面積表示電量,P-V圖線下的面積表示功,F(xiàn)-S圖線下的面積表示功。通過(guò)這些圖線的類比,學(xué)生對(duì)圖線的物理意義有了深刻的認(rèn)識(shí)。
【關(guān)鍵詞】 初中數(shù)學(xué);類比法;教學(xué)意義;應(yīng)用策略
在初中數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)中,面對(duì)大量的習(xí)題,學(xué)生常常會(huì)產(chǎn)生厭煩的情緒,在這種情緒的作用下,學(xué)生的學(xué)習(xí)效果也不好. 因此,初中數(shù)學(xué)教師在教學(xué)過(guò)程中,應(yīng)該注重樹(shù)立學(xué)生的數(shù)學(xué)類比思想,將相類似的題目進(jìn)行有效的歸納、整理,從中發(fā)現(xiàn)這些題目的異同點(diǎn),再利用所學(xué)的相關(guān)知識(shí)發(fā)現(xiàn)新的知識(shí)與理論,以此培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力與邏輯推理能力. 一、初中數(shù)學(xué)背景下類比法教學(xué)的意義
類比思想是初中數(shù)學(xué)教學(xué)中的一種重要的解題思想,它是將新舊事物之間相類似的部分進(jìn)行有效的對(duì)比,并從中找到解題的方法,實(shí)現(xiàn)解決問(wèn)題的目的. 這是一種創(chuàng)造性的數(shù)學(xué)思想,也是一種簡(jiǎn)單的解題方法,在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中具有重要的意義. 本文將從類比法應(yīng)用的不同類型進(jìn)行探討. 首先,知識(shí)與知識(shí)類比. 在初中生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程中,已經(jīng)學(xué)過(guò)對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行有效的整理與分析,但是對(duì)于知識(shí)點(diǎn)之間的類比,還是需要教師指導(dǎo)完成. 初中數(shù)學(xué)教師通過(guò)創(chuàng)設(shè)有效的教學(xué)情境,引導(dǎo)學(xué)生將兩個(gè)相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)作比較,可以使學(xué)生在比較中記憶新知識(shí),鞏固舊知識(shí),提高學(xué)習(xí)效果. 其次,知識(shí)與實(shí)踐類比. 初中數(shù)學(xué)教學(xué)中,教師常常會(huì)將生活實(shí)踐中的事例引入到課堂中,以幫助學(xué)生理解相關(guān)知識(shí)或者數(shù)學(xué)理論. 因此,數(shù)學(xué)知識(shí)理論與生活實(shí)踐之間是存在著一定的聯(lián)系的,有效地將兩者聯(lián)系起來(lái),可以提高學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)理論的理解效率,也可以促進(jìn)學(xué)生樹(shù)立將數(shù)學(xué)知識(shí)應(yīng)用到生活實(shí)踐中的意識(shí),提高學(xué)生數(shù)學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力. 最后,數(shù)學(xué)與其他學(xué)科類比. 數(shù)學(xué)作為學(xué)生學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)工具性學(xué)科,培養(yǎng)學(xué)生各種解題能力,這也為其他學(xué)科的學(xué)習(xí)提供了基礎(chǔ). 所以在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中,教師也可以將數(shù)學(xué)與其他學(xué)科之間類似的部分進(jìn)行類比,這能有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,開(kāi)闊學(xué)生的知識(shí)視野,促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)造性解決問(wèn)題能力的形成.
二、初中數(shù)學(xué)背景下應(yīng)用類比法教學(xué)的策略
初中數(shù)學(xué)教學(xué)過(guò)程中,教師應(yīng)用類比思想進(jìn)行教學(xué),不僅可以有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,提高學(xué)習(xí)效率,還可以促進(jìn)學(xué)生數(shù)學(xué)綜合實(shí)踐能力的培養(yǎng). 因此,初中數(shù)學(xué)教師可以靈活運(yùn)用各種教學(xué)方法,提高學(xué)生利用類比方法解決問(wèn)題的意識(shí),進(jìn)而在不斷學(xué)習(xí)與練習(xí)中,促進(jìn)學(xué)生類比能力的發(fā)展.
1. 創(chuàng)設(shè)各種教學(xué)情境,提高學(xué)生類比意識(shí)
在教師進(jìn)行初中數(shù)學(xué)課堂教學(xué)過(guò)程中,教師可以通過(guò)創(chuàng)設(shè)各種教學(xué)情境,來(lái)向?qū)W生滲透類比思想,提高學(xué)生的類比意識(shí). 只有學(xué)生具備了利用類比方法解決問(wèn)題的意識(shí),才有可能有效地運(yùn)用類比方法,提高數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)效率.
2. 挖掘類比素材,激發(fā)學(xué)生類比解題的興趣
初中數(shù)學(xué)教材中有很多相聯(lián)系的知識(shí)點(diǎn),教師可以利用這些知識(shí)點(diǎn)之間的相關(guān)性,組織學(xué)生觀察、思考,進(jìn)而指導(dǎo)學(xué)生通過(guò)分析得出結(jié)論,使學(xué)生體驗(yàn)成功的喜悅. 教師還可以在課外生活中或者其他學(xué)科中挖掘數(shù)學(xué)類比素材,啟發(fā)學(xué)生從知識(shí)的延伸、相似、互逆等方面思考,并在比較中發(fā)現(xiàn)未知知識(shí)或者理論,激發(fā)學(xué)生類比解題的興趣,提高解題效率與學(xué)習(xí)效果. 比如,講解“軸對(duì)稱圖形”知識(shí)時(shí),教師可以將教材中的圖形與生活中的事例相類比,通過(guò)觀察與思考,理解軸對(duì)稱圖形即是一個(gè)圖形沿一條直線折疊,直線兩旁的部分能夠完全重合的圖形.
3. 為類比法的應(yīng)用提供環(huán)境基礎(chǔ),合理利用類比方法
初中數(shù)學(xué)教師在編寫教案時(shí),可以將類比法貫穿于整個(gè)課堂教學(xué)過(guò)程中,營(yíng)造輕松、愉悅的教學(xué)環(huán)境,為類比法的應(yīng)用提供環(huán)境基礎(chǔ),使學(xué)生隨時(shí)都能夠感受到類比法應(yīng)用的優(yōu)勢(shì),并在教師的講解與不斷練習(xí)中,增強(qiáng)利用類比法解題的意識(shí),促進(jìn)類比能力的形成與發(fā)展,進(jìn)而提高教學(xué)效果與學(xué)習(xí)效果. 比如,在講解“相似三角形的判定條件”時(shí),可以利用全等三角形與相似三角形相類比,讓學(xué)生親自動(dòng)手裁剪出全等三角形與相似三角形,營(yíng)造一個(gè)輕松的、愉悅的教學(xué)環(huán)境,使學(xué)生通過(guò)有效的比較、思考,得出相似三角形的判定方法,即是將全等三角形中兩邊及其夾角對(duì)應(yīng)相等換成兩邊對(duì)應(yīng)成比例且?jiàn)A角相等,三邊對(duì)應(yīng)相等換成三邊對(duì)應(yīng)成比例,就能判定兩個(gè)三角形是相似三角形.
總而言之,初中數(shù)學(xué)作為學(xué)生學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)課程,也是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算、邏輯推理、空間想象等能力的重要課程,所以初中數(shù)學(xué)教師應(yīng)該積極探討創(chuàng)新的教學(xué)思想與有效的教學(xué)方法,以提高數(shù)學(xué)教學(xué)效果與學(xué)生的學(xué)習(xí)效果. 經(jīng)過(guò)不斷實(shí)踐證明,類比法在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中可以幫助學(xué)生提高解決問(wèn)題的效率,促進(jìn)學(xué)生數(shù)學(xué)綜合實(shí)踐能力的發(fā)展. 相信,隨著類比法在初中數(shù)學(xué)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,它所起到的作用也將越來(lái)越重要.
【參考文獻(xiàn)】
[1]曹莉萍. 類比法在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 淮陰師范學(xué)院教育科學(xué)論壇, 2006(04).
[2]松萬(wàn)軍. 淺談初中數(shù)學(xué)類比思想的教學(xué)策略[J]. 課程教材教學(xué)研究(中教研究),2009(Z6) .
【關(guān)鍵詞】類比法 C語(yǔ)言教學(xué) 數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 鏈表 數(shù)組
【 基金項(xiàng)目】防災(zāi)科技學(xué)院重點(diǎn)教研項(xiàng)目2012A04;防災(zāi)科技學(xué)院第一批精品建設(shè)課程。
【中圖分類號(hào)】TP313 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089(2013)06-0136-02
形象類比法屬于講授教學(xué)方法的一種,即借助于兩類不同本質(zhì)事物之間的相似性,通過(guò)比較,形象地將一種已經(jīng)熟悉或掌握的特殊對(duì)象推移到另一種新的特殊對(duì)象上去的推理手段,也是教學(xué)中創(chuàng)設(shè)真實(shí)生動(dòng)情景的有效工具之一[1]。
在自然界中,數(shù)據(jù)元素之間的邏輯結(jié)構(gòu)關(guān)系存在兩種不同的表示方法:順序映象和非順序映象,并由此得到在計(jì)算機(jī)中兩種不同的物理存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)表示:順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)。順序存儲(chǔ)方法是把邏輯上相鄰的結(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)在物理位置相鄰的存儲(chǔ)單元里,結(jié)點(diǎn)間的邏輯關(guān)系由存儲(chǔ)單元的鄰接關(guān)系來(lái)體現(xiàn),由此得到的存儲(chǔ)表示稱為順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)是一種最基本的存儲(chǔ)表示方法,通常借助于程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的數(shù)組來(lái)實(shí)現(xiàn)。鏈接存儲(chǔ)方法它不要求邏輯上相鄰的結(jié)點(diǎn)在物理位置上亦相鄰,結(jié)點(diǎn)間的邏輯關(guān)系是由附加的指針字段表示的。由此得到的存儲(chǔ)表示稱為鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu),鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)通常借助于程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的指針類型來(lái)實(shí)現(xiàn)。
數(shù)據(jù)的物理存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)對(duì)初學(xué)者來(lái)說(shuō)非常抽象,文章提出了形象類比法將抽象概念形象化,幫助學(xué)生很好的掌握數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的物理存儲(chǔ)概念。
一、順序存儲(chǔ)和鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)的創(chuàng)建
如何來(lái)理解順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu),分別以一維數(shù)組和單鏈表為例,用一個(gè)形象的例子來(lái)說(shuō)明空間是如何來(lái)分配的。
假如現(xiàn)在一個(gè)有20個(gè)人的班級(jí)的全體同學(xué)出去旅游幾天,首先解決的就是住宿問(wèn)題,內(nèi)存就像一個(gè)很大的賓館,這20個(gè)人有兩種入住的的方法。
1.1建立數(shù)組
第一種,假設(shè)目前是旅游淡季,20個(gè)同學(xué)在賓館里要了連續(xù)的20個(gè)房間,然后按學(xué)號(hào)的順序入住在這20間房間里,用C程序語(yǔ)言描述為:
int a[20];// 內(nèi)存連續(xù)的分配20個(gè)int大小的空間
1.2建立單鏈表
第二種,假設(shè)目前是旅游旺季,沒(méi)有連續(xù)的20個(gè)房間,還要保證在知道第一個(gè)學(xué)生的房間號(hào)的情況下,能找到所有其他學(xué)生的房間號(hào),那么如何分配呢?首先給1號(hào)學(xué)生分配一個(gè)房間,把1號(hào)學(xué)生的房間號(hào)告訴班主任;然后給2號(hào)學(xué)生分配一個(gè)房間,把2號(hào)學(xué)生的房間號(hào)告訴1號(hào)學(xué)生;再給3號(hào)學(xué)生分配一個(gè)房間,把3號(hào)學(xué)生的房間號(hào)告訴2號(hào)學(xué)生……最后當(dāng)所有學(xué)生的都入住進(jìn)去之后,單鏈表就形成了。建立一個(gè)含有20個(gè)元素的單鏈表,用C程序語(yǔ)言描述為:
typedef struct Node
{ int data;
struct Node *next;
}List;
List *Create()
{ int a,i=1;
List *head,*p,*q;
p=(List *)malloc(sizeof(struct Node));//為第一個(gè)學(xué)生分配一個(gè)房間
scanf(“%d”,&p->data);
head=p;
while(i
{ q=(List *)malloc(sizeof(struct Node));//為后面的每一個(gè)學(xué)生分配一個(gè)房間
scanf(“%d”,&q->data);
q->next=NULL;
p->next=q;
p=q;
i++;
}
return head;
}
整個(gè)鏈表建立完成之后,返回單鏈表的首地址,也就是班級(jí)負(fù)責(zé)人記錄下1號(hào)學(xué)生的房間號(hào)。
二、數(shù)據(jù)的查找
2.1在一維數(shù)組中查找數(shù)據(jù)
如何在順序表中查找某一個(gè)元素呢?現(xiàn)在我們已經(jīng)知道第一個(gè)學(xué)生的房間號(hào),根據(jù)數(shù)組數(shù)據(jù)存放的特點(diǎn),即20個(gè)學(xué)生之間是連續(xù)的入住在賓館里,那么我們可以通過(guò)學(xué)號(hào)計(jì)算出任何一個(gè)學(xué)生的房間號(hào)。Loc表示某個(gè)元素的地址,那么:Loc(a[i])=Loc(a[0])+i;時(shí)間復(fù)雜度為O(1),所以數(shù)組是隨機(jī)存取結(jié)構(gòu),可以隨機(jī)存取數(shù)組中的任意一個(gè)元素。
2.2在單鏈表中查找數(shù)據(jù)
如何在單鏈表中查找某一個(gè)元素呢?例如:如何查找4號(hào)學(xué)生的房間號(hào)?我們知道4號(hào)學(xué)生的房間號(hào)3號(hào)學(xué)生知道,而3號(hào)學(xué)生的房間號(hào)2號(hào)學(xué)生知道……所有我們要在單鏈表中查找某個(gè)學(xué)生的房間號(hào)必須從1號(hào)學(xué)生開(kāi)始,1號(hào)學(xué)生知道2號(hào)學(xué)生的房間號(hào),2號(hào)學(xué)生知道3號(hào)學(xué)生的房間號(hào)……。查找的時(shí)間復(fù)雜度為O(n)。用C程序語(yǔ)言表示如下:
List *Search(List *head,int i)//head 存放1號(hào)學(xué)生的房間號(hào),i待查找的學(xué)生的學(xué)號(hào)
{ List *p;
p=head;
while(i!=p->data) p-p->next;
return p; //返回i號(hào)學(xué)生的房間號(hào)
}
三、數(shù)據(jù)的插入和刪除
關(guān)鍵詞:類比,高中物理,概念教學(xué)
一、類比法應(yīng)用的內(nèi)容
1、新、舊知識(shí)類比
物理學(xué)是自然科學(xué)中的一門基礎(chǔ)科學(xué),它不僅有一定的知識(shí)內(nèi)容,而且這些內(nèi)容之間存在著必然的內(nèi)在聯(lián)系。將新、舊知識(shí)進(jìn)行類比,給學(xué)生以啟示,使學(xué)生易于掌握新知識(shí),同時(shí)也鞏固了舊知識(shí)。
如在學(xué)習(xí)靜電場(chǎng)一節(jié)內(nèi)容中,“電場(chǎng)”概念的建立是極為重要的,但由于此概念比較抽象,學(xué)生往往難以理解。可以用力學(xué)中所學(xué)重力場(chǎng)與之類比:地球周圍存在著重力場(chǎng),地球上所有物體都處于重力場(chǎng)中,都受到了地球的作用――重力。同樣,電荷的周圍存在著電場(chǎng),電場(chǎng)對(duì)處于其中的電荷有電場(chǎng)力的作用,(如:點(diǎn)電荷間的庫(kù)侖力的作用)。再由物體在重力場(chǎng)中具有了與地球位置有關(guān)的重力勢(shì)能,引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出,檢驗(yàn)電荷在電場(chǎng)中也應(yīng)具有與場(chǎng)源電荷位置有關(guān)的電勢(shì)能。如此類比,相當(dāng)于在新舊知識(shí)間架起了一座橋梁,讓學(xué)生能夠從已掌握的舊知識(shí)中順利地接受和理解新知識(shí)。
又如:場(chǎng)強(qiáng)E和電勢(shì)ψ這兩個(gè)描述電場(chǎng)的物理量,E、ψ與檢驗(yàn)電荷q有無(wú)關(guān)系呢?而牛頓第二定律M=F/a,當(dāng)物體受到的合外力為零時(shí),物體產(chǎn)生的加速度也為零,但物體的質(zhì)量為一定值;再有,歐姆定律中R=U/I,若電阻不接入電路中,U、I均為零,但電阻R卻一定。究其原因,蓋它們都是事物本身的物質(zhì)屬性。這種簡(jiǎn)單的類比,使學(xué)生頓悟:E、U是描述電場(chǎng)本身性質(zhì)的物理量,電場(chǎng)是客觀存在的,與檢驗(yàn)電荷無(wú)關(guān),而定義式:E=F/q、ψ=EP/q只是定義E、ψ和計(jì)算E、ψ大小的。
2、生活經(jīng)驗(yàn)與物理規(guī)律的類比
學(xué)生在日常學(xué)習(xí)生活中積累了一定的生活經(jīng)驗(yàn)。用學(xué)生身邊的事例進(jìn)行類比,可啟發(fā)學(xué)生的思維,調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,培養(yǎng)學(xué)生在生活中觀察和分析事物的能力。
如講電勢(shì)差時(shí),可用瀑布來(lái)作為例子,瀑布的水量越大,落到底部的動(dòng)能越大;而瀑布落差越大,落到底部的動(dòng)能也越大,動(dòng)能是由重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化獲得的,即瀑布的重力勢(shì)能與瀑布的水量、落差有關(guān)。讓學(xué)生自己類比得出:電勢(shì)能與電荷量和電勢(shì)差有關(guān):E=qu
介紹彈簧振子的振動(dòng)時(shí),振子向平衡位置方向運(yùn)動(dòng)為變加速運(yùn)動(dòng),學(xué)生不能理解加速度減小而物體速度增加這一現(xiàn)象,可用人的身高增長(zhǎng)作類比:人從出生到成人,其身高逐漸增高。當(dāng)人的年齡接近成人階段,其身高增長(zhǎng)速度將逐漸減慢,但人的身高卻仍在繼續(xù)增高,只是增高變緩了,而并非人越長(zhǎng)越短。當(dāng)身高停止增長(zhǎng),人的身高達(dá)到了他一生中的最大身高。學(xué)生從這一簡(jiǎn)單的類比中高很易理解:加速度在減小,只意味著速度的增量在逐漸的減少,但物體的速度值卻在增加,為變加速運(yùn)動(dòng)。 3、相關(guān)學(xué)科知識(shí)與物理知識(shí)的類比
自然科學(xué)分科龐雜,物理只是眾多學(xué)科之一,可以用其它學(xué)科的一些學(xué)生已學(xué)過(guò)的知識(shí)進(jìn)行類比,幫助他們理解一些物理現(xiàn)象和物理過(guò)程。
如講解飽和汽,學(xué)生往往認(rèn)為達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí),液體不再蒸發(fā)。這可與生物學(xué)中“根對(duì)水的吸收”類比:當(dāng)根細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞液的濃度與土壤溶液的濃度相等時(shí),相同時(shí)間內(nèi)進(jìn)出細(xì)胞膜的水分子數(shù)相等,為一動(dòng)態(tài)平衡。學(xué)生可從類比中得出結(jié)論:密閉在容器中的液體達(dá)到飽和汽狀態(tài)時(shí),單位時(shí)間內(nèi)液體蒸發(fā)產(chǎn)生的汽分子數(shù)和回到液體內(nèi)的汽分子數(shù)相等,也是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡。故宏觀上液體分子總數(shù)不再減少,汽分子數(shù)不再增加。
又如,學(xué)生在化學(xué)這門學(xué)科中詳細(xì)學(xué)習(xí)了物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu),知道了物質(zhì)不滅定律,類比就可以知道電荷守恒定律。
這樣類比,可以使學(xué)生領(lǐng)略“類比”這一重要的認(rèn)識(shí)問(wèn)題的方法,既加強(qiáng)了各學(xué)科間的橫向聯(lián)系,又激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣;既降低了某些物理新知識(shí)的教學(xué)難度,又增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)好物理的信心。
二、類比法應(yīng)用的范圍
1、應(yīng)用類比方法形成物理觀念
對(duì)于一些極為陌生、抽象的物理概念,如果用熟悉的、形象化的事物去類比,那么往往會(huì)產(chǎn)生“一語(yǔ)道破天機(jī)”的驚人作用,幫助學(xué)生加速認(rèn)識(shí)過(guò)程。例如:學(xué)習(xí)電容器的電容概念時(shí),電容是個(gè)陌生、抽象的物理概念。若把電容器、電容、儲(chǔ)存電荷類比容器、容積、儲(chǔ)存物資(具體水杯存水),可以使學(xué)生輕松形成電容是反映電容器儲(chǔ)存電荷的本領(lǐng)這個(gè)概念。繼續(xù)類比引申:電容器儲(chǔ)存電荷的特性如何表征呢?是否同水杯存水一樣?一樣的話,它涉及的是哪些物理量?學(xué)生自然會(huì)結(jié)合自身的知識(shí)體系思考、猜想,得出電容器的電容類似容器的容積一樣由本身結(jié)構(gòu)決定,加深“電容”概念的形成。
2、應(yīng)用類比方法引進(jìn)新概念
例如講磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念時(shí),可這樣引入:磁場(chǎng)和電場(chǎng)一樣都是看不見(jiàn)、摸不著的特殊物質(zhì),磁場(chǎng)跟電場(chǎng)是否有相似的特性。在電場(chǎng)一章知道電場(chǎng)對(duì)放入其中的電荷有力的作用及描述這一特性(電場(chǎng)強(qiáng)弱)的物理量電場(chǎng)強(qiáng)度,利用比值方法定義了電場(chǎng)強(qiáng)度E=F/q。那么,磁場(chǎng)對(duì)放入其中的試探體有無(wú)力的作用及描述這一特性(磁場(chǎng)強(qiáng)弱)的物理量是什么?如何定義?通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)研究磁場(chǎng)和研究電場(chǎng)類似,若知道放在磁場(chǎng)任何一處的任何電流的受力情況,這個(gè)磁場(chǎng)就研究清楚了。同樣利用比值定義了描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量磁感應(yīng)強(qiáng)度B=F/IL。應(yīng)用類比方法引進(jìn)“磁感應(yīng)強(qiáng)度”,降低了學(xué)生接受這一概念的難度。
3、應(yīng)用類比方法理解概念
關(guān)鍵詞: 類比法 歸納推理 演繹推理 數(shù)學(xué)教學(xué)
類比是數(shù)學(xué)猜想和思維創(chuàng)新的指南針。在自然科學(xué)發(fā)展史上,無(wú)論古代、近代,還是現(xiàn)代,類比在科學(xué)發(fā)現(xiàn)中都是一種被普遍應(yīng)用的方法。類比方法的應(yīng)用是隨著科學(xué)思維水平的提高而不斷發(fā)展的。這種發(fā)展具體表現(xiàn)在:從簡(jiǎn)單到復(fù)雜,從靜態(tài)到動(dòng)態(tài),從定性到定量的發(fā)展。
一、類比
1.類比的涵義
所謂類比是這樣的一種推理,它把不同的兩個(gè)(兩類)對(duì)象進(jìn)行比較,根據(jù)兩個(gè)(兩類)對(duì)象在一系列屬性上的相似,而且已知其中一個(gè)對(duì)象還具有其他的屬性,由此推出另一個(gè)對(duì)象也具有相似的其他屬性的結(jié)論。簡(jiǎn)稱類推、類比。它是科學(xué)研究中常用的方法之一。
類比是一種推理方法,根據(jù)兩種事物在某些特征上的相似,做出它們?cè)谄渌卣魃弦部赡芟嗨频慕Y(jié)論。
?相似或相同屬性是推理的依據(jù),即為前提。
?推出兩個(gè)事物的其他屬性相似或相同,即為推理結(jié)論。
?例如:
2.類比法的優(yōu)勢(shì)
*類比法不限于同類事物中比較
*類比法不限于事物的個(gè)數(shù)多少
*類比法可以比較本質(zhì)特征也可以比較非本質(zhì)特征
3.類比法的模式表式
M對(duì)象有a、b、c、d屬性
N對(duì)象有a、b、c屬性或a′、b′、c′屬性(表示相同或相似)
所以N對(duì)象可能有d或d′屬性
上述的“M”、“N”是指不同的對(duì)象:或是指不同的個(gè)體對(duì)象,比如地球與太陽(yáng);或是指不同的兩類對(duì)象,比如植物類與動(dòng)物類;或是指不同的領(lǐng)域,比如宏觀世界與微觀世界。類比推理的應(yīng)用場(chǎng)合是多種多樣的,有時(shí)也可以把某類的個(gè)體對(duì)象與另―類對(duì)象進(jìn)行類比,例如,為了弄清某種新藥物在人類身上的效用和反應(yīng)如何,往往是用某類動(dòng)物個(gè)體來(lái)做試驗(yàn),然后通過(guò)類比求得答案。
4.類比結(jié)論都是正確的嗎?
答案是否定的。
如果前提中確認(rèn)的共同屬性很少,而且共同屬性和推出來(lái)的屬性沒(méi)有什么關(guān)系,這樣的類比推理就極不可靠。這種類比稱為機(jī)械類比。
類比的結(jié)論是或然的。類比的結(jié)論之所以具有或然性主要是由于以下兩方面的原因;一方面是因?yàn)閷?duì)象之間不僅具有相同性,而且具有差異性。就是說(shuō),M,N兩對(duì)象盡管在一系列屬性(a、b、c)上是相似的,但由于它們是不同的兩個(gè)對(duì)象,總還有某些屬性是不同的。如果d屬性恰好是M對(duì)象異于N對(duì)象的特殊性,那么我們作出N對(duì)象也具有d屬性的結(jié)論,便是錯(cuò)誤的。例如,地球與火星盡管它們?cè)谝幌盗袑傩陨鲜窍嗨频模ㄌ?yáng)系的行星,存在著大氣層,適于生命存在的溫度,等等),但是地球上有生物,能不能說(shuō)火星上也有生物呢?不能,因?yàn)榛鹦沁€有不同于地球的特殊性。近年來(lái)航天的科學(xué)考察表明,火星上并未發(fā)現(xiàn)什么生物。另一方面,對(duì)象中并存的許多屬性,有些是對(duì)象的固有屬性,有些是對(duì)象的偶有屬性。比如,血液循環(huán)是人體的固有屬性,而吃了雞蛋產(chǎn)生過(guò)敏反應(yīng),這是個(gè)別人身上的偶有屬性。如果作出類推的d屬性是某一對(duì)象的偶有屬性,那么另一對(duì)象很可能就不具有d屬性。
類比,作為一種推理方法,它是通過(guò)比較不同對(duì)象或不同領(lǐng)域之間的某些屬性相似,從而推導(dǎo)出另一屬性也相似。它既不同于演繹推理從一般推導(dǎo)到個(gè)別,又不同于歸納推理從個(gè)別推導(dǎo)到一般,而是從特定的對(duì)象或領(lǐng)域推導(dǎo)到另一特定對(duì)象或領(lǐng)域的推理方法。
盡管類比推理可以在某類個(gè)體對(duì)象與另一類對(duì)象之間進(jìn)行,但是類比推理卻不能在某類與該類所屬的個(gè)別對(duì)象之間進(jìn)行。如果以為類比推理是歸納推理和演繹推理的壓縮,那就錯(cuò)了。類比推理只能在兩個(gè)不同對(duì)象或不同領(lǐng)域中進(jìn)行過(guò)渡。
有人認(rèn)為存在著這樣一種類比推理:
S類的某一個(gè)體具有屬性a,b,c,d。
S類具有屬性a,b,c。
所以,S類具有屬性d。
這種觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的,因?yàn)檫@是憑主觀想象用類比推理的模式去描述了一個(gè)實(shí)際上是歸納概括的邏輯過(guò)程。誠(chéng)然,無(wú)論是歸納推理還是類比推理都是已有知識(shí)的外推和擴(kuò)展。但是不能因此而混淆了兩種推理方法之間的根本區(qū)別:歸納推理是從個(gè)別(特殊)概括到一般,而類比推理是從某一特定的對(duì)象或領(lǐng)域外推到另一個(gè)不同的特定的對(duì)象或不同的領(lǐng)域。
還有人認(rèn)為有這樣一種類比推理:
S類對(duì)象具有屬性a,b,c,d。
S類的某一個(gè)體對(duì)象具有屬性a,b,c。
所以,S類的某一個(gè)體對(duì)象具有屬性d。
這種觀點(diǎn)同樣也是錯(cuò)誤的,因?yàn)檫@是憑主觀想象用類比推理的模式去描述了一個(gè)實(shí)際上是演繹的邏輯過(guò)程,演繹推理是從一般推出個(gè)別(特殊),而類比卻是從某一特定對(duì)象或領(lǐng)域外推到另一個(gè)特定對(duì)象或領(lǐng)域的。這種根本區(qū)別不能混淆。
二、類比在數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用
數(shù)學(xué)類比:數(shù)學(xué)解題與數(shù)學(xué)發(fā)現(xiàn)一樣,通常都是在通過(guò)類比、歸納等探測(cè)性方法進(jìn)行探測(cè)的基礎(chǔ)上,獲得對(duì)有關(guān)問(wèn)題的結(jié)論或解決方法的猜想,然后設(shè)法證明或否定猜想,進(jìn)而達(dá)到解決問(wèn)題的目的。類比、歸納是獲得猜想的兩個(gè)重要的方法。
在中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)過(guò)程中,如定義、定理、推導(dǎo)公式、證明等,我們常常會(huì)有些“似曾相識(shí)”的感覺(jué)。如果把“似曾相識(shí)”的東西進(jìn)行比較,加以聯(lián)想,可能就會(huì)出現(xiàn)許多意想不到的結(jié)果和方法。這種“把類似進(jìn)行比較、聯(lián)想,由一個(gè)數(shù)學(xué)對(duì)象已知的特殊性質(zhì)遷移到另一個(gè)數(shù)學(xué)對(duì)象上去,從而獲得另一個(gè)數(shù)學(xué)對(duì)象的性質(zhì)”的思維方法就是類比法。
1.公式、定理等形式上類比聯(lián)想
實(shí)踐證明這是正確的。
長(zhǎng)方形與長(zhǎng)方體有很多屬性相同:對(duì)邊互相平行,鄰邊互相垂直。
其性質(zhì)類比聯(lián)想:長(zhǎng)方形對(duì)角線的平方等于長(zhǎng)和寬的平方和。
?陴長(zhǎng)方體對(duì)角線的平方等于長(zhǎng)、寬、高的平方和。
同理:柱體與矩形相似、錐體與三角形相似,臺(tái)體與梯形相似,故進(jìn)一步類比聯(lián)想:
立體幾何知識(shí)是平面幾何知識(shí)的發(fā)展和推廣,在公式計(jì)算,解題方法上有很多相通之處,故立體幾何問(wèn)題往往轉(zhuǎn)化為平面幾何問(wèn)題來(lái)解決。
2.運(yùn)算、方法等實(shí)質(zhì)上類比聯(lián)想
用字母來(lái)表式數(shù)就有了式,故在加、減、乘、除、通分、約分等運(yùn)算法則上數(shù)與式是相似的。這給我們解決問(wèn)題帶來(lái)了很大的方便。
例:多項(xiàng)式除以多項(xiàng)式
問(wèn)題:填空:( )(2x+1)=6x+7x+2
這個(gè)問(wèn)題實(shí)際上求(6x+7x+2)÷(2x+1)=?
用豎式計(jì)算:21 類比 2x+1
用多項(xiàng)式乖法可證明這是正確的。
3.學(xué)思路上類比的助發(fā)現(xiàn)作用
類比還常常被用于解釋新的理論和定義,它具有助發(fā)現(xiàn)作用,當(dāng)新理論剛提出之時(shí),必須通過(guò)類比用人們已熟悉的理論去說(shuō)明新提出的理論和定義,這就是類比助發(fā)現(xiàn)作用的表現(xiàn)。在科學(xué)發(fā)現(xiàn)中,類比的這種助發(fā)現(xiàn)作用是不可忽視的。
例如:觀察(1)=2 (2)=3
形式上:左式是和取根式,右式是數(shù)乘根式,且數(shù)字位置不變。即有
=a
可證明成立:===a
這是一個(gè)由特殊到一般的過(guò)程,很妙的。可是朋友們,再想想還有更妙些的嗎?由推導(dǎo)過(guò)程我們還可發(fā)現(xiàn)分?jǐn)?shù)指數(shù)與根指數(shù)有關(guān)。可進(jìn)一步推廣到下式成立:
=a
它是從個(gè)別到個(gè)別,或者說(shuō)是從特殊到特殊的推理。類比推理能啟迪人們的思維,促進(jìn)人們的聯(lián)想,從而可以擴(kuò)大人們的視野,開(kāi)拓人們的認(rèn)識(shí)。它是一種創(chuàng)造性思維方法,在發(fā)現(xiàn)科學(xué)事實(shí)及提出科學(xué)假說(shuō)方面有著重要的作用。類比是我們推廣數(shù)學(xué)概念、拓展數(shù)學(xué)命題、探究解題思路、進(jìn)行數(shù)學(xué)猜想和思維創(chuàng)新的重要推理方法。
還有如:等差數(shù)列與等比數(shù)列(僅一字之差),無(wú)論是定義上,還是性質(zhì)上、解題方法上都是非常相似的,因此在教學(xué)上教師可以利用類比的方法去引導(dǎo)學(xué)生。在學(xué)習(xí)新知識(shí)時(shí),通過(guò)對(duì)已學(xué)知識(shí)的回憶類比,給學(xué)生創(chuàng)造最佳的思維環(huán)境,引導(dǎo)學(xué)生猜想出新授知識(shí)的內(nèi)容、論證的思想方法,激發(fā)學(xué)習(xí)積極性,變被動(dòng)接受為主動(dòng)學(xué)習(xí)。
4.類比推理在圖形推導(dǎo)上的應(yīng)用
ABC的周長(zhǎng)為l,內(nèi)切圓O的半徑為r,連接OA,OB,OC,ABC被劃分為三個(gè)小三角形,用S表示的ABC面積(可作為三角形內(nèi)切圓半徑公式)。
S=S+S+S=AB?r+BC?r+CA?r=lr
(1)理解與應(yīng)用:利用公式計(jì)算邊長(zhǎng)分別為5、12、13的三角形內(nèi)切圓半徑;
(2)類比與推理:若四邊形ABCD存在內(nèi)切圓(與各邊都相切的圓)且面積為S,各邊長(zhǎng)分別為a,b,c,d,試推導(dǎo)四邊形的內(nèi)切圓半徑公式;
(3)拓展與延伸:若一個(gè)n邊形(n為不小于3的整數(shù))存在內(nèi)切圓且面積為S,各邊長(zhǎng)分別為a,a,a,…a,合理猜想其四邊形的內(nèi)切圓半徑公式。
解:(1)S=×5×12=30
30=lr
r=2
(2)r=2S/(a+b+c+d)=lr
(3)r=2S/(a+a+a+…+a)=lr
5.條件判定上的類比推理
例:(2010年南京)學(xué)習(xí)“圖形的相似”后,我們可以借助探索兩個(gè)直角三角形全等的條件所獲得的經(jīng)驗(yàn),繼續(xù)探索兩個(gè)直角三角形相似的條件。
(1)“對(duì)于兩個(gè)直角三角形,滿足一邊一銳角對(duì)應(yīng)相等,或兩直角邊對(duì)應(yīng)相等,兩個(gè)直角三角形全等”類似地,可以得到:“滿足一銳角對(duì)應(yīng)相等,或兩直角邊對(duì)應(yīng)成比例,兩個(gè)直角三角形相似”。
(2)“滿足斜邊和一條直角邊對(duì)應(yīng)相等的兩個(gè)直角三角形全等”,可以得到:“滿足斜邊和一條直角邊對(duì)應(yīng)成比例,兩個(gè)直角三角形相似”。
證明略。事實(shí)證明這些結(jié)論正確的。
三、合理性原則
為了使類比在科學(xué)發(fā)現(xiàn)中發(fā)揮有效的作用,人們進(jìn)行類比推理時(shí)應(yīng)當(dāng)注意以下原則。
第一,類比所根據(jù)的相似屬性越多,類比的應(yīng)用也就越為有效。這是因?yàn)閮蓚€(gè)對(duì)象的相同屬性越多,意味著它們?cè)谧匀活I(lǐng)域(屬種系統(tǒng))中的地位也是較為接近的。這樣去推測(cè)其他的屬性相似也就有較大的可能是合乎實(shí)際的。
第二,類比所根據(jù)的相似屬性之間越是相關(guān)聯(lián)的,類比的應(yīng)用也就越為有效。因?yàn)轭惐人鶕?jù)的許多相似屬性,如果是偶然的并存,那么推論所依據(jù)的就不是規(guī)律的東西,而是表面的東西,結(jié)論就不大可靠了。如果類比所依據(jù)的是現(xiàn)象間規(guī)律性的東西,不是偶然的表面的東西,那么結(jié)論的可靠性程度就較大。
第三,類比所根據(jù)的相似數(shù)學(xué)模型越精確,類比的應(yīng)用也就越有成效。因?yàn)橹挥性诰_的數(shù)學(xué)模型之間作出類比,才能把其中相關(guān)的元素分別地準(zhǔn)確地對(duì)應(yīng)起來(lái),才能較為有效地作出新的發(fā)現(xiàn)。
參考文獻(xiàn):
[1]類比.百度百科.
1類比法應(yīng)用過(guò)程模型
所謂“類比法”,就是指在認(rèn)識(shí)新事物時(shí),引入類似的已知事物,通過(guò)仔細(xì)比較、對(duì)照和分析,由已知事物的特征和規(guī)律類推出新事物的特征和規(guī)律的方法,是立足于已有知識(shí)來(lái)認(rèn)識(shí)新知識(shí)的一種創(chuàng)新性、有效性的方法,是研究和學(xué)習(xí)物理的極其重要的推理方法.在應(yīng)用類比這一思維的過(guò)程中,揚(yáng)棄了精確的推理步驟,而著眼于類似事物之間的聯(lián)系或區(qū)別.
根據(jù)皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展理論,人們?cè)谡J(rèn)識(shí)新事物時(shí)把新感知的材料或經(jīng)驗(yàn)納入已有的圖式中加以理解,而類比法就是把陌生的未知對(duì)象和熟悉的已知對(duì)象進(jìn)行對(duì)比,陌生的知識(shí)便可以通過(guò)同化和順應(yīng)被納入學(xué)生已有的圖式中進(jìn)行內(nèi)化和理解,從而幫助學(xué)生有效地理解知識(shí),提高學(xué)習(xí)效率,達(dá)到事半功倍的效果.發(fā)展心理學(xué)認(rèn)為,中學(xué)階段是人生認(rèn)知發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期,又是轉(zhuǎn)折和成熟時(shí)期.中學(xué)階段,學(xué)生的觀察力進(jìn)一步提高,識(shí)記內(nèi)容以理解記憶為主要的方式,抽象邏輯思維水平由經(jīng)驗(yàn)型向理論型(科學(xué)型)轉(zhuǎn)變.類比則是建立經(jīng)驗(yàn)和理論聯(lián)系的橋梁,它能促進(jìn)經(jīng)驗(yàn)向理論的正向遷移,幫助學(xué)生深刻理解知識(shí),從而實(shí)現(xiàn)理解記憶.
有學(xué)者研究指出類比包含三個(gè)要素,即類比源、類比泉和類比知識(shí)單元,所謂類比源是指被當(dāng)做參照物的已有舊事物或經(jīng)驗(yàn),類比泉是指即將學(xué)習(xí)和了解的新知識(shí)或事物,類比知識(shí)是指二者之間的相似之處.類比法就是一種將類比源的部分特征嫁接到類比泉上的過(guò)程.這一過(guò)程經(jīng)歷三個(gè)步驟:第一步,尋找合適的類比源,類比源要與類比泉有相似之處,并且是學(xué)生已知的或容易想象的事物或經(jīng)驗(yàn),這樣運(yùn)用類比才能促進(jìn)學(xué)生對(duì)新知識(shí)的理解和學(xué)習(xí),若是學(xué)生不知道或者想不清的事物,反會(huì)增加學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān);第二步,結(jié)合某個(gè)待解決問(wèn)題的實(shí)際從類比源中抽象出某種隱含的屬性,也即知識(shí)抽象化,是形成類比的基礎(chǔ)或橋梁的過(guò)程;第三步,將類比知識(shí)單元進(jìn)行知識(shí)遷移,以嫁接到類比泉上,稱之為知識(shí)具體化過(guò)程.類比的過(guò)程模型如圖1所示.例如用類比法講授“電流”時(shí),第一步選擇類比源:“水流”;第二步抽象出知識(shí)單元:①“水流”是水的定向流動(dòng)形成的,②水流可以帶動(dòng)水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng);第三步知識(shí)遷移:①“電流”是電荷的定向流動(dòng)形成的,②電流可以使電路中的用電器工作.
2類比法在初中電學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用
2.1類比法在電學(xué)概念教學(xué)中的應(yīng)用
物理概念反映了事物的物理本質(zhì)屬性,理解了物理概念,才能深刻認(rèn)識(shí)相關(guān)物理現(xiàn)象.物理教學(xué)能否順利進(jìn)行很大程度上取決于學(xué)生對(duì)相關(guān)物理概念的把握程度.然而,由于初中電學(xué)概念通常具有高度的抽象性,學(xué)生對(duì)電學(xué)概念難以理解和把握.那么,怎么樣搞好電學(xué)概念的教學(xué)呢?筆者認(rèn)為,類比法教學(xué)是個(gè)不錯(cuò)的選擇.如“短路”,是初中物理電學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)知識(shí),由于它的存在使得電路千變?nèi)f化,電學(xué)試題也更加豐富多彩,同時(shí)增加了學(xué)生分析電路的難度.利用類比法講授短路概念,能夠使學(xué)生深刻理解其內(nèi)涵.教學(xué)中可以將“隧道”作為類比源,如圖2所示,某人(或?qū)W生自己)要從A地去往B地,以往只有經(jīng)過(guò)山頂?shù)囊粭l路,所以只能從這條路翻山到達(dá)B處,翻山的過(guò)程需要消耗人的大量體能;現(xiàn)在從A到B打通一條寬敞平坦的隧道,人可以直接穿過(guò)隧道,暢通無(wú)阻的到達(dá)B處,人都有惰性,此后他會(huì)選擇走隧道而不再去翻山.山頂這條路就相當(dāng)于有用電器的電路,隧道就相當(dāng)于短路線,電流和人一樣也喜歡偷懶,選擇容易的路,所以電流從短路線經(jīng)過(guò)而不經(jīng)過(guò)用電器,即用電器被短路而不工作.具體類比如表1所示.如此類比,形象直觀,將短路的概念和特點(diǎn)清晰地呈現(xiàn)出來(lái),學(xué)生很容易就能理解短路的內(nèi)涵和特點(diǎn).
表1 “短路”與“隧道”的類比類比源:隧道 類比泉:短路線類比知
識(shí)單元人翻山電流流過(guò)用電器山路連有用電器的電流通路上山消耗體能用電器消耗電能人因惰性選擇隧道電流因惰性選擇短路線2.2類比法在電學(xué)規(guī)律教學(xué)中的應(yīng)用
初中電學(xué)中的物理規(guī)律比較多且容易混淆,學(xué)生往往不容易理解和記憶,從而導(dǎo)致學(xué)習(xí)效率低下,也容易使學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)情緒.若能結(jié)合學(xué)生的日常經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用類比法進(jìn)行物理規(guī)律教學(xué),不但可以使學(xué)生理解記憶物理規(guī)律,而且引入生活經(jīng)驗(yàn)?zāi)軌蚓徑鈱W(xué)習(xí)壓力,調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣和學(xué)習(xí)的積極性.
如在串并聯(lián)電路電流、電壓的特點(diǎn)教學(xué)中,可以引入水管作為電路的類比源,如圖3所示.水流通過(guò)管道從蓄水池中流出,串聯(lián)電路相當(dāng)于一根管道a,串聯(lián)電路中的各點(diǎn)相當(dāng)于管道中的A、B、C 等各位置,在同一管道中,A、B、C等各處水流量相等,串聯(lián)電路中電流特點(diǎn)與此類似,即串聯(lián)電路中電流處處相等:I=IA=IB=IC.串聯(lián)電路中的電壓類似于管道中的水壓,AB、BC段依次連接,就像依次串聯(lián)的各部分電路,管道中AC段總水壓等于AB、BC段水壓之和,串聯(lián)電路總電壓等于各部分電路電壓之和:UAC=UAB+UBC.對(duì)于并聯(lián)電路,就像蓄水池外并列的若干管道,如圖4所示,從水壩流出的總水流量等于各管道的水流量之和,即并聯(lián)電路中干路的總電流等于各支路電流之和:I=Ib+Ic;各管道兩端的水壓差相等,即并聯(lián)電路中各支路電壓等于電源總電壓.具體類比知識(shí)單元如表2所示.
表2 電路與水路的類比類比知
識(shí)單元一根管道中各點(diǎn)水流量之間的關(guān)系串聯(lián)電路中各點(diǎn)電流之間的關(guān)系多跟管道的總水流量與各管道水流量的關(guān)系并聯(lián)電路中干路總電流與各支路電流的關(guān)系一根管道中各段水壓與管道總水壓的關(guān)系串聯(lián)電路中各部分電路電壓與電路兩端總電壓的關(guān)系多跟并列管道兩端的水壓關(guān)系并聯(lián)電路各支路兩端的電壓關(guān)系2.3類比法在實(shí)驗(yàn)探究中的應(yīng)用
物理實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)的基本手段之一,通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以有效地引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,激發(fā)其求知欲望,能使學(xué)生進(jìn)一步理解物理概念和定律是怎樣在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上建立起來(lái)的,從而有效地幫助學(xué)生形成概念,導(dǎo)出規(guī)律.但是初中學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰退季S能力還有所欠缺,在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、猜想結(jié)果時(shí)會(huì)遇到困難,此時(shí)教師不能直接代替學(xué)生提出問(wèn)題并猜想假設(shè),這樣不利于培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新意識(shí),教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,猜想結(jié)果.這一過(guò)程用類比法可以達(dá)到觸類旁通的效果.如《探究影響導(dǎo)體電阻大小的因素》實(shí)驗(yàn)中,為了引導(dǎo)學(xué)生提出問(wèn)題和做出猜想,可用獨(dú)木橋作為類比源:過(guò)獨(dú)木橋的難易程度跟橋的長(zhǎng)度、橋木的粗細(xì)、橋面的光滑程度等都有關(guān)系.對(duì)于同樣粗細(xì)的獨(dú)木橋,橋越長(zhǎng),走起來(lái)越困難,內(nèi)心壓力越大,即同種材料制成的相同橫截面積的導(dǎo)體,其長(zhǎng)度越長(zhǎng),電流流過(guò)導(dǎo)體越不容易,導(dǎo)體的電阻越大;對(duì)于同樣長(zhǎng)度的獨(dú)木橋,獨(dú)木橋越粗大,走起來(lái)越容易,內(nèi)心壓力越小,即同種材料制成的相同長(zhǎng)度的導(dǎo)體,其橫截面積越大,電流流過(guò)導(dǎo)體越容易,導(dǎo)體的電阻越小.導(dǎo)體的材料對(duì)電阻大小的影響就像獨(dú)木橋的材質(zhì)對(duì)行走難易程度的影響,用光滑的鋼管制成的獨(dú)木橋比用粗糙的樹(shù)干制成的獨(dú)木橋更難以行走,類比知識(shí)單元如表3所示.如此類比形象生動(dòng),可以引導(dǎo)學(xué)生做出實(shí)驗(yàn)猜想,最終還能幫助學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)結(jié)論,同時(shí)將學(xué)生的情感賦予物理規(guī)律之中,使得物理的學(xué)習(xí)不再枯燥無(wú)味.
表3 獨(dú)木橋與導(dǎo)體電阻的類比類比源:獨(dú)木橋類比泉:導(dǎo)體電阻類比知
識(shí)單元其它條件相同時(shí),橋越長(zhǎng),過(guò)橋越難其它條件相同時(shí),導(dǎo)體越長(zhǎng),電阻越大其它條件相同時(shí),橋木橫截面越大,過(guò)橋越易其它條件相同時(shí),導(dǎo)體橫截面越大,電阻越小橋光滑程度影響過(guò)橋難易程度導(dǎo)體材料影響電阻大小再如,串聯(lián)電路分壓特點(diǎn),可以類比于高大肥胖的成人和瘦小的小孩同坐地鐵,一排座位,胖人因?yàn)轶w型肥胖而占據(jù)位置寬,而瘦小的小孩占據(jù)位置窄,體型越肥胖占據(jù)的位置越寬,體型越瘦小占據(jù)的位置越窄,即串聯(lián)電路中,電阻越大分得電壓越多,電阻越小分得電壓越少.并聯(lián)電路分流可以類比于校門的兩個(gè)大小不同的出口,放學(xué)人流高峰期時(shí),越大的出口阻礙越小,人流量就越大,越小的出口阻礙越大,人流量就越小,即并聯(lián)電路中電阻越小電流越大,電阻越大電流越小.這樣的類比從學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā),可以促進(jìn)學(xué)生對(duì)物理規(guī)律的理解,同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的思維能力.
2.4類比法在習(xí)題教學(xué)中的應(yīng)用
初中電學(xué)習(xí)題形式多樣,解題方法靈活多變,對(duì)學(xué)生的解題能力要求較高.解題過(guò)程是培養(yǎng)學(xué)生物理思維的途徑之一,因此在習(xí)題講解過(guò)程中有必要滲透解題方法,達(dá)到授學(xué)生以“漁”的目的.如圖5所示的電路中,電源電壓確定不變,閉合開(kāi)關(guān)S,當(dāng)開(kāi)關(guān)S1從斷開(kāi)到閉合的過(guò)程中,兩個(gè)電流表示數(shù)變化情況如何?很多學(xué)生認(rèn)為,電源確定,輸出電流也就確定了,所以無(wú)論開(kāi)關(guān)S1閉合還是斷開(kāi),干路電流應(yīng)該是確定不變的,因此電流表A1的示數(shù)不變,A2示數(shù)變大.當(dāng)然這種觀點(diǎn)是不正確的.由歐姆定律I=UR知,電源電壓一定時(shí),電流的大小受電路中電阻的影響.該電路可以以家庭中的水路為類比源:電路中的干路相當(dāng)于家庭供水的總管道,兩條支路相當(dāng)于通往廚房和洗手間的兩根管道,兩管道中的水流互不影響,當(dāng)只是廚房用水時(shí),總管道只為廚房供水,水流大小為廚房管道水流大小;當(dāng)廚房和洗手間同時(shí)用水時(shí),總管道水流大小為二者之和.遷移到電路中便是:電路中L1與L2所在支路互不干擾,當(dāng)S閉合、S1從斷開(kāi)到閉合, L1一直正常工作,L2先不工作后開(kāi)始工作,流經(jīng)L1的電流不變,干路中的電流先是只提供給燈泡L1,后提供給燈泡L1和燈泡L2,所以干路總電流變大,即電流表A1的示數(shù)變大,A2的示數(shù)不變.類比知識(shí)單元如表4所示.
表4 題中電路與家庭水路的類比類比源:家庭水路類比泉:題中電路類比知
識(shí)單元總管道中的水流干路中的電流通往廚房的支流流經(jīng)L1的支路通往洗手間的支流流經(jīng)L2的支路3運(yùn)用類比法的注意事項(xiàng)
類比法在教學(xué)中處理得好,則相得益彰,既能加深對(duì)概念、性質(zhì)、公式的理解,又能對(duì)所學(xué)主要內(nèi)容起到強(qiáng)化記憶的作用,還可以引導(dǎo)學(xué)生擯棄陳腐的學(xué)習(xí)方法,培養(yǎng)學(xué)生的思維能力.但是,類比法不是一種精確縝密的推理方法,類比結(jié)果不一定都是準(zhǔn)確無(wú)誤的,在運(yùn)用類比法教學(xué)時(shí),應(yīng)注意以下幾點(diǎn).
第一,所選類比源一定是學(xué)生熟知的事物或經(jīng)驗(yàn),并且盡可能其與類比泉有本質(zhì)相同的屬性.初中教學(xué)中運(yùn)用類比思想的目的主要在于化難為易,化繁為簡(jiǎn),從而幫助學(xué)生理解和記憶,若選擇的類比源比類比泉更難以想象和理解,類比就失去了意義,不但達(dá)不到事半功倍的效果,反倒適得其反.
摘要:類比法是一種重要的物理思維方法,在初中物理課堂應(yīng)用類比法不僅可以幫助學(xué)生更好的理解抽象的物理量,物理規(guī)律,而且對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的思維能力,理解能力和解題能力都大有裨益,通過(guò)類比思想的灌輸,學(xué)生能夠逐漸形成思維的方式,在今后遇到新問(wèn)題時(shí)能夠觸類旁通,激發(fā)靈感,富有創(chuàng)造力。
關(guān)鍵字:類比;抽象思維;教學(xué);應(yīng)用
老子云:“授人魚(yú),不如授人以漁。”授人魚(yú),只能解燃眉之急,而授人以魚(yú),則能讓人們終身受用,而《師說(shuō)》中也說(shuō)過(guò):“師者,所以傳道授業(yè)解惑也”,作為一名優(yōu)秀的人民教師,不僅僅要傳道、授業(yè)、解惑,更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的物理思維,從日常的教學(xué)中逐漸培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)識(shí)問(wèn)題,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并獨(dú)立解決問(wèn)題的能力,讓學(xué)生能夠通過(guò)方法的指引,思維的鏈接,在遇到新問(wèn)題的時(shí)候,能夠觸類旁通,獨(dú)立的解決新問(wèn)題。而類比法在初中物理教學(xué)中的應(yīng)用,通過(guò)幫助學(xué)生把感到陌生的問(wèn)題與自己熟悉的事物進(jìn)行比較,從而找出它們的相似或相近之處,達(dá)到認(rèn)識(shí)事物的規(guī)律。通過(guò)類比,學(xué)習(xí)掌握新知識(shí),聯(lián)系復(fù)習(xí)舊知識(shí)。
類比法的客觀基礎(chǔ)在于不同事物間的相似性,不同事物在結(jié)構(gòu),特點(diǎn),功能,數(shù)學(xué)形式以及描述上都有相同或想通之處,故而可以進(jìn)行比較學(xué)習(xí),通過(guò)人們已經(jīng)形成的習(xí)慣思維的舊事物去類比即將學(xué)習(xí)的新事物,通過(guò)比較分析達(dá)到通俗易懂的目的。而事物間的差異又限制了類比的范圍,它只能在一定的條件下才能進(jìn)行,所以在類比的同時(shí)我們要辨別不同事物的差異,不能盲目類比。
一、類比法在比值定義中的應(yīng)用
我們知道比值定義法在初中物理中經(jīng)常使用,在遇到一個(gè)新的物理量時(shí),往往通過(guò)比值定義來(lái)定義,對(duì)于類比值定義的物理量我們同樣可以通過(guò)的類比的方法進(jìn)行教學(xué),通過(guò)聯(lián)系學(xué)生熟悉的物理量來(lái)導(dǎo)入,符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律,讓學(xué)生更好的掌握。這類新的物理量在物理量一類分為描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或工作狀態(tài)的物理量,如,速度,功率,電功率,二類為描述物質(zhì)基本屬性的物理量,如密度,比熱容,電阻,燃料的熱值等,這類定義往往有一共同特征:物理量有自身因素決定,與比值定義中的物理量無(wú)關(guān)。
“單位質(zhì)量的某種物質(zhì)溫度升高1℃所吸收的熱量叫做這種物質(zhì)的比熱容。比熱容是物質(zhì)的一種特性,用來(lái)描述物質(zhì)吸熱本領(lǐng)的大小。”這些對(duì)初學(xué)物理的學(xué)生來(lái)說(shuō)較難理解。我在教學(xué)中,將比熱容比喻為人的飯量,吸收的熱量比喻為人吃的飯,升高相同的溫度比喻為都吃飽。“讓飯量不同的兩人都吃飽,飯量大的吃得多。讓他們吃同樣多的飯,飯量小的先吃飽。”類比“質(zhì)量相等的不同物質(zhì),升高相同的溫度時(shí),比熱大的物質(zhì)吸收的熱量多,而它們吸收相等的熱量時(shí),則比熱容小的物質(zhì)溫度升高的多。”這樣容易理解得多了。
二、類比法在抽象物理量教學(xué)中的應(yīng)用
自進(jìn)入電學(xué)以來(lái),我們陸續(xù)會(huì)接觸比較抽象的物理量,比如電路中的電流,電壓,力學(xué)中的力,電磁學(xué)中的電場(chǎng),磁場(chǎng)等等,這些基本的概念是我們?nèi)粘I钪心軌蚋惺艿荒苤庇^的展現(xiàn)在我們的面前,這些學(xué)生新接觸的物理量,比較抽象,學(xué)生很難理解,那么采用“類比與歸納”思想對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí),重新構(gòu)建知識(shí)體系,建立物理模型,培養(yǎng)學(xué)生形象思維都有很大的好處。通過(guò)類比真正讓學(xué)生能夠通過(guò)聯(lián)想,觸類旁通,在以后進(jìn)一步的學(xué)習(xí)中形成思維的習(xí)慣。下面通過(guò)幾個(gè)實(shí)例來(lái)說(shuō)說(shuō)明類比法在初中物理學(xué)中的教學(xué)。
1、摩擦起電中的應(yīng)用
在講解這一節(jié)中摩擦起電的原因時(shí),學(xué)生對(duì)兩個(gè)物體摩擦?xí)r,束縛電子能力強(qiáng)的原子得電子帶負(fù)電,束縛電子能力弱的原子失去電子帶正電,以及同種材料的原子摩擦不帶電的問(wèn)題很難理解。可將原子核類比為皇帝,離原子核較近的電子類比為皇帝身邊的內(nèi)臣(備受寵幸),較遠(yuǎn)的電子類比為皇帝的外臣(備受冷落),當(dāng)不同的原子相互摩擦?xí)r類比為原子核的最外層電子(外臣)在相互交流,(互相訴苦),備受冷落的核外電子就開(kāi)始跳槽(不受重視要換工作)進(jìn)入到了另外一個(gè)原子中,故摩擦起電的實(shí)質(zhì)是電子的轉(zhuǎn)移,電子從一個(gè)原子轉(zhuǎn)移到了另一個(gè)原子,得到電子的原子對(duì)外顯負(fù)電,失去電子的原子對(duì)外顯正電,在電子轉(zhuǎn)移的過(guò)程中電荷是守恒的。通過(guò)這一類比,學(xué)生能夠很快明白摩擦起電的原因,同時(shí)也形象生動(dòng),增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。
2、電路中的應(yīng)用
水流類比電流,水壓類比電壓,電阻類比高山,導(dǎo)線類比平緩的河床。
對(duì)于剛進(jìn)入初二階段的學(xué)生,剛進(jìn)入電學(xué)就開(kāi)始學(xué)習(xí)電學(xué)中的三個(gè)基本物理量,電流,電壓,電阻,對(duì)于這類看不見(jiàn)摸不著的抽象物理量的教學(xué),我們要聯(lián)系學(xué)生思維中所熟知的生活常識(shí),通過(guò)類比分析達(dá)到同學(xué)掌握抽象物理量的目的,通過(guò)平日的教學(xué),我總結(jié)了電路的類比學(xué)習(xí)方法。
在日常的教學(xué)中我還自創(chuàng)了“高山流水圖”幫助學(xué)生理解電流,電壓,電阻。
3、 重力場(chǎng),電場(chǎng),磁場(chǎng)的類比應(yīng)用
場(chǎng)作為一種抽象的物質(zhì),我們看不見(jiàn)摸不著,不好直接引入新課,所以在新課之前必須有前期的鋪墊。我們可以先引入生活常見(jiàn)的風(fēng),對(duì)于風(fēng),我們也是看不見(jiàn)摸不著的,但是我們可以根據(jù)風(fēng)的作用效果來(lái)研究它,感受它,比如,風(fēng)吹過(guò)樹(shù)葉會(huì)發(fā)出聲音,樹(shù)葉會(huì)搖擺,我們可以感受到風(fēng)帶給我們的感受,春天,春風(fēng)拂面,夏天,涼風(fēng)爽朗,秋天,秋風(fēng)蕭瑟,冬天,寒風(fēng)刺骨。通過(guò)樹(shù)枝的偏折程度判斷風(fēng)的大小,樹(shù)枝的偏折方向判斷風(fēng)的方向。同理,場(chǎng)我們也看不見(jiàn)摸不著,我們同樣可以用它們所產(chǎn)生的效果來(lái)研究它們的特性。如在研究重力場(chǎng)時(shí),我可以根據(jù)任何上拋的物體都會(huì)落回地面說(shuō)明重力場(chǎng)的方向豎直向下,同理可以根據(jù)磁極間的相互作用效果說(shuō)明磁場(chǎng)的存在,通過(guò)大家熟知的重力場(chǎng)的類比讓學(xué)生掌握電場(chǎng),磁場(chǎng)。
三、類比歸納法在同類物理學(xué)習(xí)中的應(yīng)用
“類比與歸納”思想指的是聯(lián)系已學(xué)舊知識(shí)與技能,聯(lián)想與對(duì)比出相近或相似的新知識(shí)與技能,從而達(dá)成知識(shí)的重新構(gòu)建的思想。在物理教學(xué)中教師若能運(yùn)用“類比與歸納”思想,往往給學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來(lái)許多方便,加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。
例如在學(xué)習(xí)內(nèi)燃機(jī)的時(shí)候,很多同學(xué)雖然理解汽油機(jī)和柴油機(jī)的工作循環(huán)過(guò)程,但當(dāng)碰到考試題目的時(shí)候依然印象模糊,含混不清,究其原因就在于很多同學(xué)沒(méi)有通過(guò)列表類比兩種不同內(nèi)燃機(jī)工作的異同點(diǎn),沒(méi)有形成清晰的印象,如果通過(guò)列表對(duì)比學(xué)習(xí),同學(xué)們就在頭腦中就很清楚的掌握兩種不同內(nèi)燃機(jī)的工作過(guò)程,從而提高解題速度,提升正確率。
四、在類比中應(yīng)該注意的問(wèn)題
1、教師在類比的時(shí)候力求做到語(yǔ)言簡(jiǎn)練,通俗易懂,講抽象的問(wèn)題具體化,復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化,要適當(dāng)?shù)呐湟允疽鈭D,掛圖等多種方式調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,力求形象生動(dòng),簡(jiǎn)單明了。
2、注重科學(xué)性,在類比的時(shí)候,教師一定要高屋建瓴的看待問(wèn)題,不能給學(xué)生造成思維上的誤導(dǎo),類比中的誤解,盡量貼近科學(xué)實(shí)際,做到類比有章可循,嚴(yán)密合理。
總之,類比法是研究問(wèn)題的重要方法,他是在利用已有的知識(shí)去類比新知識(shí)的一種可行的辦法,無(wú)論是在物理學(xué)中還是在其他自然科學(xué)中都廣泛的應(yīng)用,物理學(xué)中的抽象概念的建立,同類規(guī)律的歸納等等都要應(yīng)用到類比法,類比法的在初中物理課堂的應(yīng)用不僅可以幫助學(xué)生更好的理解抽象的物理量,物理規(guī)律,而且對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的思維能力,理解能力和解題能力都大有裨益,通過(guò)類比思想的灌輸,學(xué)生能夠逐漸形成思維的方式,在今后遇到新問(wèn)題時(shí)能夠觸類旁通,激發(fā)靈感,富有創(chuàng)造力。正如康德所說(shuō):“每當(dāng)理智缺乏可靠論證的思路時(shí),類比這個(gè)方法往往能指引我們前進(jìn)。”但在老師在引導(dǎo)的同時(shí)一定要注意類比事物之間的區(qū)別和聯(lián)系,防止學(xué)生盲目類比,走進(jìn)誤區(qū)。