针对高中物理教学中相似性思维的运用研究

宋益芳

摘要：通过对高中物理教材进行研究可以发现，高中物理学科中涉及的大量知识存在相似性。因此，教师在教学时可引导学生运用相似性思维学习物理知识，才有助于学生提高学习效果。

关键词：物理；相似性思维；教学

引言：物理教师在高中阶段组织教学工作时，应重视引导学生开发、培养、利用相似性思维，才有助于学生更好的理解及掌握物理知识，并有效解决实际问题等。

（一）相似性思维的含义

相似性思维的理论基础以相似论为主，所谓相似论，即“一切事物都是由相似的单元、层次排列组合而成的，并由相似运动律、相似联系律、相似创造律组成。”所谓相似运动律，即“不管是自然界亦或人类思维，涉及的从简单至复杂、从低级至高级的运动均是在相似的同和变异中开展的。”所谓相似联系律，即“所有事物均经过相似性中介产生联系。”所谓相似创造律，即“任何创造，不管是自然界的亦或时人类的创造，均是以某种特定相似性为基础展开的。”此时，我们就可以明确相似性思维的含义，即“属于一种常见的思维类型，且以形象思维为主，同时在某些领域的创造性工作中发挥着重要作用，属于人类有意识或无意识地运用事物之间客观存在着的某种相似性导致新的认识的思维活动。”^[1]

（二）相似性思维在高中物理教学中的运用分析

1、在物理概念构建中相似性思维的运用

高中物理学科中有许多概念存在相似性，结合正象相似论可知，“任何新发现均和原有的基础存在紧密关系；均属于相互关联，由低级至高级的相似形。”

例如，质点与点电荷概念的相似性就较高，均属于理想模型。质点作为牛顿定律、万有引力定理等构建的基础；点电荷则属于库仑定律等建立的基础；再比如，电场强度与磁感应强度同样存在相似性，即便它们的场性质存在差异，不过描述场的内容却存在相似性。研究发现，采用静电力与磁力能够完成非惯性转动参考系中离心力等的模拟，因此，惯性力与电磁力存在相似性。比如，电阻、线膨胀等与气体压强等关系：

采用类比分析，就可以发现上述公式中的α、β、γ等在物理层面存在相似性。而教师在教学中就可以通过对上述概念、定义的对比解析，帮助学生深刻了解物理概念，启迪学生相似性思维。学生在之后的学习中，借助相似性概念，便可更好的理解物理知识、解答物理问题。

2、高中物理过程性分析中运用的相似性思维

高中物理知识相对复杂，学生学习时常遇见综合性难度大的问题，此类问题内涵盖的物体运动过程十分复杂，学生有时难以有效分析相关的运动过程。所以，教师要采用比较分析运动过程的方式，利用学生的相似性思维对运动过程进行解析，以此完成问题解答。教师教学时，应唤醒学生脑海中与类似运动过程有关的记忆，接着联合新旧知识，探究解析方法。

例如，在研究“小球落到油中”的运动过程期间，教师应引导学生将该过程和“空气中雨滴下落运动过程”进行对比，可以发现，双方十分相似。如雨滴下落时遇到的空气阻力大小与速度大小成正比例关系。经受力分析可发现“空气中下落的雨滴做加速度减小的加速运动；若加速度为0，那么雨滴做匀速直线运动。”而油中小球的运动规律与它具有相似性。教师引导学生对“小球在油中下落”的过程进行分析时，可以引导学生先对“空气中雨滴的下落”运动过程进行复习，接着组织学生以小组单位进行讨论。此时，学生的相似性思维被唤醒，便会很容易的解决新问题。所以，通过激发学生的相似性思维，组织物理教学，可以帮助学生提高利用相似性思维解答问题的能力，更能帮助学生习得、巩固问题解决方法。^[2]

3、高中物理规律理解中对相似性思维的运用

基于物理概念而构建的各种物理量间的关系即为物理规律，这种关系存在普适性。在物理规律学习期间，应连接所有的现象与概念，并将其建成一个整体。研究发现，高中物理涉及大量规律，且规律间往往存在或多或少的关联性。所以，教师教学时要引导学生探究、掌握这些规律间的联系，才有助于学生深度理解物理规律、掌握物理知识。

例如，教师在“带电粒子在电场中运动”一课知识的教学中，应引导学生探究“带电粒子垂直进入电场的问题。”由于带电粒子垂直冲进电场后做类平抛运动，且平抛运动与类平抛运动具有相似性，所以应通过平抛运动分析法展开教学。教学期间，教师要适时提问，如“同学们是如何解析平抛运动的？”此时，要鼓励学生积极发言，如学生会答道“通过分解法。”教师基于此可继续诱导学生、发出疑问，如“电场中的带电粒子垂直进入后，做的运动与平抛运动存在联系么？可以通过分解法研究么？”教师采用暗示的方式诱导学生比较两种运动后，学生很快便得出了答案，并掌握了类平抛运动的规律。^[3]

因此，教师在教学时要主动引导学生发挥相似性思维分析、联系、理解物理规律，才能帮助学生在培养、改善相似性思维的基础上，更好的理解、运用物理知识。

4、高中物理问题解决中对相似性思维的运用

高中物理涉及大量问题，且变幻莫测，不过诸多问题间存在特殊的关联。此时，教师要利用相关联系，协助学生将问题解决。当学生遇到问题时，教师应暗示学生相关问题是否有过接触，若有接触，在以往解答此类问题时运用了何种分析方法，是否能将过往分析法引入相关问题的解答中使用等。经过教学引导后，很多问题便可迎刃而解。

例如，当学生解决动能定理应用问题出现困难时，教师应引导学生回忆动能定理运用方法。学生经过回忆后，会基于受力分析、明确研究对象等方面进行阐述。教师则可要求学生根据自己提出的方法分析相关问题。因为学生解题时运用了固定解题法，很好的发挥了相似性思维，所以通过知识方法迁移便可将问题迎刃而解。因此，在物理教学中，教师可采用引导学生复习解决问题基本方法的形式，让学生利用相似性思维解决问题。

结束语：总之，高中物理教师组织课堂教学时，要合理引导学生运用相似性思维进行学习，才能帮助学生构建健全的知识体系及思维方式，而且对提高学生的物理学习效果具有积极影响。

参考文献：

[1]基于相似性科学的高中物理教学研究[J].周拯.考试周刊.2018,(11):172

[2]创建立意的相似性思维[J].刘海涛.微型小说选刊.2019,(13):13-17

[3]高中物理教学中如何培养物理观念核心素养[J].魏刚.大众科技.2019(08):106-107