相似性思维在高中物理教学中的应用探究

    潘琦

    摘要：高中物理教学内容中存在着大量相似性内容，教学中，教师应该紧紧抓住这些相似性内容，启发学生的相似性思维。本文在分析相似性思维概念的基础上，分析了相似性思维在高中物理概念建构、过程分析、规律理解、问题解决等方面的应用。

    关键词：高中物理 应用探究 相似性思维 教学探究

    高中物理教学不只是传递知识，更为重要的是训练思维。许多学生的基础知识掌握得很好，但是无法顺利解决较为复杂的问题，根本原因在于思维能力没有得到提升。相似性思维是高中物理教学中的一种重要思维能力，对学生无论理解物理知识，还是解决实际问题，都有一定的作用，需要积极培养。

    一、相似性思维的概念

    相似性思维是指形式、流程基本一致的思维。人们在解决问题时，总是借助于已有的经验。思维形式本身也是一种人生经验，可以借助于其来解决新遇到的问题。在高中物理学习中，如果教师能够注重培养学生的相似性思维，这不仅仅可以让学生更好地理解物理知识体系，而且还可以让学生较为深入地掌握物理的思想方法。可见，相似性思维对学生学习物理有极其重要的作用，理应得到重视。

    二、高中物理教学中相似性思维的应用

    相似性思维可以应用于高中物理教学的各个环节。下面从概念建构、过程分析、规律理解和问题解决四个方面来探讨相似性思维的教学应用。

    （一）相似性思维在概念建构中的应用

    概念来源于具有相同特征事物的抽象。对于物理教学而言，教师的首要任务是帮助学生建立概念、辨析概念，打下物理学习的基础。高中物理中的概念较多，有些概念的外延较多，学生很难全面把握。教学中，教师会碰到许多具有相同特征的概念，完全可以通过类比的方式来调动学生的相似性思维，从而破除学生对新概念理解的壁垒。

    比如，进行“磁感应强度”这一概念教学时，教师可以将其和电场强度进行类比，通过激发学生的相似性思维来使学生理解电磁感应强度这个概念。教师将磁场和电场放在一起对比，学生发现这两种场具有一定的相似性，学生自然想到需要定义一个物理量来描述磁场，因此提出了“磁场强度”这个概念。教师进行引导：“在历史上，‘磁场强度已经被另外一个物理量占用，我就不能再用这个名词了。我们就叫它为‘磁感应强度吧。”教师问学生：“在定义电场强度这一概念的时候，你是从哪两个方面入手考虑的？”学生对比电场强度这个概念，认为作为矢量必须从大小和方向两个角度定义。教师让学生通过讨论来完成定义。学生根据生活经验，认为：小磁针在磁场中受力，可以用一个极受力来定义该量的大小和方向。学生的想法存在一些问题，对此，教师指出：“小磁针有两个磁极，两个磁极的受力大小总是相反的。采用这种方法定义磁感应强度的大小时，无法排除掉S磁极受力的影响。”学生感到困惑，教師及时提示：“通电导线如果放在磁场中会受到力的作用，我们能不能从这个角度来定义磁感应强度的大小呢？”教师带领学生做通电导线在磁场中的受力实验，从而完成磁感应强度大小的定义。在本次概念教学中，教师将两种相似性极高的物理量对比起来，启发学生的相似性思维，通过类比来解决大小和方向的定义问题。由于借助了相似性思维，学生会深刻理解磁感应强度。在后续相关问题的解决中，学生可以清晰地辨析出磁感应强度的内涵和外延，从而准确地解决出问题。

    （二）相似性思维在过程分析中的应用

    在高中物理中经常出现一些综合性比较高的问题，这些问题中物体的运动过程比较复杂，学生在分析运动过程时常常会出现困难。在高中物理中所出现的复杂运动过程并不是独立的，一般能够找到基本类似的运动过程。针对这个状况，教师可以通过运动过程的对比分析，借助于学生的相似性思维来分析新接触到的运动过程，从而顺利解决问题。在教学中，教师首先要提示前面碰到过的类似运动过程，再将新旧运动过程对照起来，寻找分析方法。

    比如，在分析“小球落到油中”这个运动过程时，教师可以将其和“雨滴在空气中运动”这个运动过程比较。这两个运动过程极其相似。雨滴受空气的阻力大小和速度大小成正相关。根据对受力的分析，显然可以得知雨滴在空气中做加速度减小的加速运动。如果加速度变成0，则雨滴做匀速直线运动。小球在油中的运动和其基本相似。在分析“小球在油中下落”这个运动过程前，教师可以先和学生一起复习“雨滴在空气中下落”这个运动过程，再让学生自主分析。由于复习调动了学生的相似性思维，他们非常轻松地解决了“小球落到油中”这个问题。在本次教学过程中，学生需要分析一个相对比较复杂的运动过程。教师根据学生已经具有的分析经验，带领学生一起复习以前学习过的类似问题。教师调动学生的相似性思维，轻松地让学生解决了这个问题。学生在解决这个问题的时候，不仅仅掌握了这一个问题的解决方法，而且对这一类问题的解决方法都有了一定的把握。可以预见，学生在以后的学习中遇到此类问题时可以借助于相似性思维来解决。高中物理中存在着许多非常相似的过程，如果教师能够经常借助于学生的相似性思维进行分析，那必然会让学生形成基本的物理思想方法，这对学生的物理学习非常有帮助。

    （三）相似性思维在规律理解中的应用

    物理规律是建立在物理概念基础上的各种物理量之间的联系，这种联系具有普适性。学习物理规律时，可以将各种现象和概念联系起来，构建为一个整体。在高中物理中，存在着许多规律，这些规律有不少存在联系。教师帮助学生抓住这些联系，可以使他们更为深刻地理解规律，从而学好物理。

    比如，进行“带电粒子在电场中运动”教学时，要分析带电粒子垂直进入电场的问题。带电粒子垂直进入电场后做类平抛运动，类平抛运动和平抛运动极其相似，因此可以采用与平抛运动相同的分析方法。在教学中，教师提出问题：“我们是怎么分析平抛运动的？”学生回答：“采用分解的方法。”教师引导：“带电粒子垂直进入电场，所做的运动和平抛运动有什么联系？你们能不能采用分解的方法来分析呢？”教师的提示让学生将这两种运动对比起来。不一会儿，学生就将类平抛运动的规律写了出来。在本次教学中，教师针对学生难以理解的规律，采用相似性思维，帮助学生获得对规律的理解。物理中有相当多的规律具有一定相似性，教师要积极地带领学生分析，帮助学生将这些规律联系起来，从而发展学生的相似性思维。

    （四）相似性思维在问题解决中的应用

    高中物理中的问题数量较多，变化多端。但是，相当多的问题具有一定的联系，教师可以通过这些联系，帮助学生解决问题。在面对一个问题时，教师可以先提示学生这个问题我们在前面是否接触过，如果接触过，在前面相似的问题中采用了怎样的分析方法，能不能将这种分析方法应用到这里等。通过一系列问题引导，可以帮助学生顺利解决问题。

    比如，在解决较为复杂的动能定理应用问题时，教师可以先让学生说一说应用动能定理的基本方法。学生会从受力分析、确定研究对象、求各力所做功、分析初末状态等方面来说明。教师引导学生按照他们的说法一步一步地来解决这个问题。由于学生采用了固定的解题方法，因此他们的相似性思维得以发挥，迁移以前解决问题所用的方法，来解决新问题。在本次教学中，教师通过复习解决问题的基本方法来激发学生的相似性思维，从而帮助学生顺利解决问题。

    结束语

    综上所述，相似性思维在高中物理学习中有着极其重要的应用，教师要关注物理教学内容中的相似点。相似性思维的长期应用可以让学生在物理学习中建立起普遍联系，从而形成有效的知识体系和思维方式。

    参考文献：

    [1]崔兆荣. 探究性学习模式在高中物理教学中的应用[J]. 中学课程辅导（教师教育）， 2016（18）.

    [2]张欣. 浅析探究性学习模式在高中物理教学中的应用[J]. 中学物理教学参考， 2016（16）：89.