《高中物理“类比法”教学的研究与实践》结题报告.doc

《高中物理“类比法”教学的研究与实践》结题报告 一、问题的提出： 环顾全球的“物理教育”，物理学家、物理教学法专家、物理教师都在异口同声地惊呼：“世界范围内的物理教学效率低！[1]?”在中国，普遍反映是：“物理难学！物理难教！”国内很多研究物理教法的知名教授为此也提出了很多的理论指导，以求改变现状，如：顾明远教授、阎金铎教授、查有梁教授、梁树森教授等。在阎金铎教授主编，查有梁教授著的《物理教学论》和梁树森教授著的《物理学习论》中，都有一种叫“类比方法”的阐述。 在新事物面前，人们往往习惯于把它们与原有的、熟知的事物相比，这里蕴含的思想方法就是类比。类比是一种逻辑推理形式。应用两种物理现象和两种物理规律之间的相似或相同，而推出其他方面也可能相似或相同的方法。 类比推理对于科学的发展起着积极的推动作用。德国哲学家黑格尔曾给类比方法以高度评价：类比的方法应在经验科学中占很高的地位，而且科学家也曾按照这种推论方法获得很重要的结果。如果从阿基米德智鉴金王冠的简单共存类比算起，人们应用类比方法已经有两千多年的悠久历史，类比曾激起许多哲学家、科学家、发明家丰富多彩的想象，结出累累硕果。 类比方法是一种及具启发性、创造性、灵活性的推理方法，它贯穿在物理学的全部发展过程中，在物理学陷入困境时，往往通过类比的方法打开一个新的天地。“每当理智缺乏可靠论证的思路时，类比这个方法往往能指引我们前进。[2]”经典力学的一代宗师牛顿与英国著名科学家汤姆生和麦克斯韦都堪称为应用类比的典范。麦克斯韦曾说过：借助这类比，我试图以便利的形式提出研究电现象所必须的数学手段和公式。近代科学巨匠爱因斯坦从引力场几何化的成功作类比，致力于电磁场的几何化，进而产生建立“统一场论”思想的壮举。爱因斯坦说：在物理学上往往因为看出了表面上互不相关的现象之间相互一致之点而加以类推，结果竟得到很重要的进展。[3] 在物理的教学中，类比法可以帮助学生理解较复杂的实验和深难的物理知识，还可以加深学生的记忆。在物理学习中，类比方法具有探索和解释两个功能。解释功能在于唤起学生头脑中已有的知识或经验表象，对将要学习的知识提供一个相近的表象，实现知识或经验的迁移。我们正是想利用类比方法的解释功能，来突破教学难点，解决物理难学、物理难教的问题。 二、实践研究过程： 1、实施策略： 第一阶段：2003年3月—2003年8月为准备阶段： 本阶段主要工作是：共同制定课题，制定研究计划，组成研究组成员并达成共识，请校领导担任顾问，求得学校支持，请示上级批准。 第二阶段：2003年9月为前测阶段： 本阶段主要工作是：根据报到学生的实际情况，研究选定实验前问卷内容，进行研究前的测试和问卷调查，选定实验班和对比班，完成实验前的一切准备工作。 第三阶段：2003年10月—2005年8月为研究阶段： 本阶段的主要工作是：在实验班进行类比法教学实验，至少每学期召开两次成员会，总结前一段时间的情况并做好记录，共同研究下一步工作方向及具体内容，每学期课题小组成员上一节校级或组内公开课，通过学校的每一次阶段考试进行调整。 第四阶段：2005年9月—2006年3月为总结阶段： 本阶段的主要工作是：本着实事求是的态度，认真总结本项教研的得失，成功之处和失败之处都要如实总结，以便以后能更好的完成教学工作。 2、教学实践举例： 2.1类比的分类 2.1.1、现象类比 现象类比是用类比法研究物理问题的第一步，就是用类比方法从两种物理现象中找出某种联系，找出共同特点，从而找出解决问题的共同方法或相似的方法。牛顿在导出万有引力定律时就用类比，他们都遵循开普勒三定律，又将地球表面物体的重力加速度和月球轨道上的加速度进行类比，经过计算，才导出了万有引力定律公式，现象类比就是要从不同物理现象中找出相同的原理，共同规律。 例：（斜拉平动）小车速度的分解是比较容易理解的，同类题目也做过不少，在以上类比中，所类比的两个物理现象之间并不无联系，但他们的速度的分解方式却是相同的。 2.1.2、过程类比 当两个物理现象不相同时，我们可以将它们的物理过程进行类比，发现它们的物理过程是相似或相近的，都遵循相同的物理规律，这样就可以将不熟悉的物理过程转化为熟悉的物理过程。 例：物体做匀速圆周运动和环绕天体绕被环绕天体做圆周运动是两个相似的物理过程，但我们也可以把天体的运动看作是匀速圆周运动，这样就可以把天体运动转化为我们熟悉的匀速圆周运动。 2.1.3、模型类比 如果能从两个物理问题所对应的物理模型中所具有的一些明显相同的特性出发，经过类比，由此可以推断出它们具有更多的相同的特性，这就是模型类比。模型类比是将事物的本质属性进行类比，是更高层次的类比。在类比时要注意：有的物理模型形异而质同，而有的物理模型是形同而质异，切忌不加分析滥用类比，引起知识的负迁移。