基于模型类比的教学策略

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1、基于模型类比的高中物理教学法初探陆小勇（金坛市金沙高级中学，江苏金坛213200）摘要：建构物理模型是人们研究、认识物质世界的一种重要方法，而物理模型的多样性和复杂性也是物理“难学、难教”重要原因之一，本文力图通过基于“模型类比”的物理教学法，把容易混淆、难于理解、难于记忆的知识变得清晰易懂，从而培养学生的方法意识，促进其知识体系的自我构建，并有效地训练学生发散思维能力及归纳能力。关键字：类比物理模型物理模型类比教学知识1.问题的提出中学物理所研究的对象和过程，多是利用科学理想化的方法建立起来的理想化模型和理想化过程，例如：如力学中有质点模

2、型、单摆模型、匀速直线运动模型、自由落体运动模型；光学中有点光源模型，波粒二象性模型等。这些都是对现实进行的一种高度的抽象和概括。在教学中，我们希望学生能在特定的情景下，从生动具体的实际问题出发，运用已有知识，根据研究客体的主要特征建立物理模型，并研究与之关联的物理现象、过程，从而建立相应的物理概念，得出物理规律，形成物理结论。这种过程应具有如下的程式:创设情景建模准备建立模型形成物理概念、规律、理论应用模型解决问题反馈评价然而，在我们教学的过程中，很多学生学得非常累，经常会出现概念混淆、模型混乱、物理过程分析不清等情况，即使在物理上倾注了

3、很多的心血也不见得能够学好。通过和学生交流及与同事的探讨，我发现很大的原因是学生在学习的过程中未能处理好“相似模型”间的“类比迁移”关系，不了解物理模型之间的相似或联系，或混淆了相似模型的概念、规律。即出现了知识的负迁移，从而不能运用已有的知识去驾驭新情景，研究新问题。也就是说，在“模型”到“模型”之间产生一个断带，存在一个鸿沟，成为学生思维向纵深发展的一大障碍，如何处理好这个断带，如何培养学生分析、综合、抽象、概括的、推理的能力，便成为了本问题的源起。2.什么是基于模型类比的高中物理教学法9事实上，由于物质世界相互联系的性质使自然界各种现

4、象之间、规律之间存在相似性，同时，物质世界的层次性又决定了现象、规律之间本质的差异性。而类比法就是建立在比较和想象的基础上，根据事物在某些属性或关系上的相似（或同一），由此及彼，通过对比分析，作出判断的一种推理方法。在类比这一思维过程中，扬弃了精确的推理步骤，而着眼于两对象之间的联系或区别，即将新情景下的物理问题与已熟悉的模型进行类比，得出新的模型、概念、规律、方法等。比如“氢原子模型”中核外电子跃迁过程出现的有关线速度ν、角速度ω、周期T、动能EK、势能EP、电子能级能量En如何变化的问题，就可以和“地—卫模型”中的相关量进行相似类比，掌

5、握他们的共同特征。而“地—卫模型”里卫星发射和返回过程中轨道“连续变化”与电子跃迁轨道的“量子化分立”的区别，则是由于这两类模型的本质差异所造成的。再如电磁感应中的电路问题，我们就可以将他和稳恒电路中的电路问题进行如下类比：类比对象电动势电流方向内阻共性本质区别产生感应电动势的那部分导体右手定则楞次定律该部分导体电阻欧姆定律和闭合电路欧姆定律产生感应电动势的原因为电磁力稳恒电路中的电源内电路电阻产生电动势的原因为非静电力做功通过以上例子可以看出，通过模型类比：“在相异中寻求相似，从中掌握事物的共性；在相似中寻求相异，进而掌握各个事物的个性。

6、”对促进学生理解现象、原理，培养其逻辑推理、知识迁移等诸多能力有重要的意义。基于模型类比的高中物理教学法应具有以下程式：创设情景建模准备建立模型形成物理概念、规律、理论应用模型解决问题反馈评价物理概念、规律类比迁移原有模型3.物理模型类比的概念及分类3.1概念的界定9物理模型类比就是根据不同物理模型在某些属性或关系上的相似（或同一）而推导出它们在另一属性或关系上也可能相似（或同一）的一种推理形式。我们在研究一个新问题时，所有的人都会从记忆中调用有关本问题的先备知识，通过对记忆中已存储信息的恢复、提取及加工，挑选那些和新知识有类似的特点、性质

7、和结构的事例或概念，通过两者的类比比较，找出相似之处来帮助理解新知识，从而将知识在新条件下从新建构，进而明了未知对象的概念、规律、性质等，这无疑是解决问题的一种有效方法。3.2物理模型类比教学的分类在中学教学实践中我们知道，正确鲜明的物理模型总是与相应的物理概念、现象、过程、规律相依托。以此为依据，我们发现中学物理模型应包括对象模型、过程模型和条件模型，在高中阶段，我们主要研究对象模型和过程模型，相应的类比教学研究也主要从这两种模型入手。一、对象模型类比对象模型是根据研究对象的特点，舍弃次要的、非本质的因素，抓住主要的、本质的因素,从而建立

8、一个易于研究的,能反映研究对象主要特征的模型。如质点、弹簧振子、单摆、理想气体、点电荷、理想变压器、点光源、电场线、磁感线等。对象模型类比是指从相似对象的本质属性及所遵循的物理规