楊清源

摘 要：文章主要介紹了高三二輪復(fù)習(xí)課例“物理中的類比”的思考過(guò)程和呈現(xiàn)形式，包括課例的背景、對(duì)課例的思考和修改過(guò)程、呈現(xiàn)內(nèi)容以及總結(jié)與反思。其中，課堂內(nèi)容并不以題目為主，而是基于核心素養(yǎng)。一是重點(diǎn)解讀變化率這個(gè)概念，匯總高中物理學(xué)中的相關(guān)概念或規(guī)律；二是類比電場(chǎng)和磁場(chǎng)的目錄，引導(dǎo)學(xué)生自己編制《引力場(chǎng)》一章的目錄，并寫(xiě)出每一節(jié)的主要內(nèi)容和相關(guān)公式。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；類比；變化率；編制目錄；高三；復(fù)習(xí)

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2019）2-0032-5

掌握和理解物理思想方法是高中物理學(xué)習(xí)的一個(gè)重要內(nèi)容，它既是核心素養(yǎng)的重要組成部分，也在近年高考物理試題中常有體現(xiàn)。能否靈活應(yīng)用物理思想方法解決物理問(wèn)題，可以反映學(xué)生的遷移能力和探究能力的水平。筆者在高三二輪復(fù)習(xí)中，采用新穎的形式，上了一節(jié)“物理中的類比”，取得了很好的效果。

1 課例的上課背景

上課時(shí)間：本課例的上課時(shí)間是3月底，學(xué)生正處于高三二輪復(fù)習(xí)階段，并且即將參加4月初的高三一?？荚?。

學(xué)生情況：授課對(duì)象是普通中學(xué)里比較好的學(xué)生，學(xué)生通過(guò)一輪復(fù)習(xí)后，基礎(chǔ)知識(shí)比較到位，但是能力有待提高，尤其是知識(shí)遷移能力。

研究課題：“基于核心素養(yǎng)培養(yǎng)學(xué)生問(wèn)題意識(shí)的實(shí)踐研究”。

北京高考的特點(diǎn)：“試題與教材關(guān)系非常密切，試題的大量素材源于教材；不注重復(fù)雜的應(yīng)用，而注重對(duì)概念和規(guī)律的深入理解、分析及其論證；注重宏觀和微觀的結(jié)合；注重學(xué)科內(nèi)綜合；注重學(xué)科思想方法的考查。”提倡“以教材為基礎(chǔ)的正常物理教學(xué)；以物理基本觀念為核心內(nèi)容的物理本質(zhì)教學(xué)”。體現(xiàn)2017年版《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中的物理觀念，包括物質(zhì)觀念、運(yùn)動(dòng)與相互作用觀念、能量觀念等要素。

2 對(duì)課例的思考和修改過(guò)程

2.1 初步確定課例主題

在前述背景下，如何落實(shí)知識(shí)？如何提升學(xué)生能力？如何促進(jìn)學(xué)生素養(yǎng)？如何與研究課題“學(xué)生提問(wèn)”相結(jié)合？如何提升學(xué)生的應(yīng)試成績(jī)？……綜合考慮以上問(wèn)題，初步確定課例主題為“用類比法解決物理問(wèn)題”，希望借助物理科學(xué)思想方法，通過(guò)解決物理問(wèn)題達(dá)成目標(biāo)。

2.2 課堂內(nèi)容的改進(jìn)過(guò)程

在確定上課主題后，準(zhǔn)備上課的具體內(nèi)容。首先，將近年的相關(guān)模擬試題和高考試題全都整理出來(lái)。但試題太多，如何選取呢？物理是特別強(qiáng)調(diào)邏輯的，這節(jié)課應(yīng)該按什么邏輯授課呢？

（1）第一稿——按題型分類。有了前述整理的題目，最初的想法是按照高考的題型特點(diǎn)將所有題目按題型分類，分成了選擇題、實(shí)驗(yàn)題和計(jì)算題。但是，稍作思考后很不滿意，一是一節(jié)課根本用不了這么多的試題；二是這還是讓學(xué)生處于題海之中，層次太低，與目前的高考和課程理念不相吻合。

（2）第二稿——按模型分類。經(jīng)過(guò)思考，將授課邏輯改成了按模型分類，比如概念型的、相互作用型的、碰撞型的、運(yùn)動(dòng)模型等。但還是不滿意，一是模型說(shuō)法本身不準(zhǔn)確，分類不清晰，將模型和題型混淆了，這種分類方法相互嵌套，彼此交融；二是這樣的分類還是沒(méi)有跳出題海。高三的學(xué)生需要做題，需要接觸不同類型的題目，但題目是千變?nèi)f化的，如何更好地進(jìn)行分類呢？

（3）第三稿——列表比較電場(chǎng)和引力場(chǎng)。通過(guò)再次思考，對(duì)高三教學(xué)有了新的理解和認(rèn)識(shí)：高一、高二的教學(xué)可能更側(cè)重于“點(diǎn)”，高三學(xué)生相對(duì)于高一、高二而言，心智更加成熟，知識(shí)積累更加豐富，能力也更強(qiáng)，高三學(xué)生面對(duì)的是選拔性考試，因而高三教學(xué)不僅重視“點(diǎn)”，還應(yīng)重視“面”。高三教學(xué)可能是這樣的：①需要復(fù)習(xí)教材的原始內(nèi)容，應(yīng)該落實(shí)基本的知識(shí)，克服學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)和方法的遺忘，樹(shù)立基本的物理觀念。②需要融會(huì)貫通與提升，要對(duì)不同知識(shí)和不同題目進(jìn)行重新整合。比如，同一個(gè)問(wèn)題可能在教材的不同地方從不同側(cè)面進(jìn)行分析。高三復(fù)習(xí)中，尤其是二輪復(fù)習(xí)中，應(yīng)該將這些點(diǎn)進(jìn)行歸納、匯總、比較，找出其內(nèi)在聯(lián)系，加深對(duì)這些概念和規(guī)律的透徹理解，回歸物理本質(zhì)。③需要適當(dāng)延伸與拓展，在理解基本知識(shí)和基本方法的基礎(chǔ)上，既要有對(duì)教材本身的挖掘，知其所以然，也應(yīng)有方法的遷移，注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究能力。

基于以上認(rèn)識(shí)，本課重新定位為以落實(shí)教材為主，教學(xué)內(nèi)容側(cè)重于對(duì)概念和規(guī)律的深入理解以及對(duì)學(xué)科思想方法的領(lǐng)悟，以培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和探究能力為重點(diǎn)。教學(xué)內(nèi)容絕大部分源于教材，但在原基礎(chǔ)上進(jìn)行了整合與加工，突出學(xué)科本質(zhì)和重點(diǎn)內(nèi)容，避免陷入題海。落腳點(diǎn)有兩個(gè)：一是對(duì)變化率的理解；二是通過(guò)表格填空的形式類比電場(chǎng)和引力場(chǎng)。于是，上課主題更改為“物理中的類比法”。

（4）第四稿——編制《引力場(chǎng)》一章的目錄。雖然第三稿比前兩稿有所提升，列表比較的條理也清晰了很多，但還是太瑣碎，列表比較還只是立足在孤立的點(diǎn)上，更多的依舊是簡(jiǎn)單重復(fù)。對(duì)學(xué)生而言缺乏新意，也難以讓學(xué)生站在更高處看物理、學(xué)物理。有沒(méi)有更好的方法呢？思考，再思考，接著思考……類比無(wú)處不在，類比既是一種方法，也是一種思想，甚至可以說(shuō)是一種觀念。我們教學(xué)的目的不應(yīng)僅僅教會(huì)學(xué)生做物理習(xí)題，還希望學(xué)生能借助類比統(tǒng)領(lǐng)相關(guān)的知識(shí)和方法，而且在現(xiàn)有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪w移和創(chuàng)新，會(huì)靈活應(yīng)用類比方法。

于是，最終將課堂主題由“物理中的類比法”改成了“物理中的類比”。課堂的重點(diǎn)體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是重點(diǎn)解讀變化率這個(gè)概念，匯總高中物理學(xué)中的相關(guān)概念或規(guī)律，由此引導(dǎo)學(xué)生理解如何描述一個(gè)物理量隨另一個(gè)物理量的變化快慢問(wèn)題，并能解決一些新問(wèn)題，比如如何理解“避免升溫過(guò)快”；另一個(gè)重點(diǎn)是編制《引力場(chǎng)》一章的目錄，即類比電場(chǎng)和磁場(chǎng)，引出引力場(chǎng)，并在類比教材《靜電場(chǎng)》一章目錄的基礎(chǔ)上讓學(xué)生自己編制《引力場(chǎng)》一章的目錄，并寫(xiě)出每一節(jié)的主要內(nèi)容和相關(guān)公式。

3 實(shí)際教學(xué)過(guò)程

3.1 第一部分——引課環(huán)節(jié)（借用高考試題對(duì)類比的表述）

今天我們復(fù)習(xí)一種重要的物理思想方法——類比（板書(shū)“物理中的類比”）。在我們的生活、學(xué)習(xí)各個(gè)方面，都涉及到類比。物理專家是這樣表述類比的：類比是一種有效的學(xué)習(xí)方法（2009年第15題），也是一種常用的研究方法（2012年第23題）。因?yàn)橥ㄟ^(guò)歸類和比較，有助于掌握新知識(shí)，提高學(xué)習(xí)效率。當(dāng)然，通過(guò)類比，有利于加深對(duì)概念、規(guī)律的理解，也有利于遷移和應(yīng)用（PPT同步展示北京理綜2009年第15題和2012年第23題的題干相關(guān)表述）。

如何類比呢？首先要對(duì)問(wèn)題進(jìn)行歸類，然后進(jìn)行比較，在類比過(guò)程中，既要找出共同之處，又要抓住不同之處。它不僅可以理解為“類似”問(wèn)題的比較，也可以理解為更高層次的“類型”的比較。

我們研究高考，不僅要會(huì)做高考題目，還可以從中學(xué)習(xí)到很多有用的東西。下面我們從兩個(gè)角度分別學(xué)習(xí)物理中的類比。

教學(xué)設(shè)計(jì)意圖：開(kāi)門(mén)見(jiàn)山引入課堂，從高考的角度和學(xué)生個(gè)人發(fā)展的角度，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)類比的重要性，為后面的教學(xué)做好鋪墊。引用北京高考試題中的表述，具有一定的權(quán)威性，因源于北京高考試題，也給學(xué)生親切感。

3.2 第二部分——類似問(wèn)題的類比（以變化率為例）

3.2.1 教學(xué)流程（圖1）

3.2.2 主要內(nèi)容

首先，通過(guò)復(fù)習(xí)速度和加速度的含義，引出它們都是反映變化快慢的物理量。在學(xué)生質(zhì)疑“變化率一定是物理量對(duì)時(shí)間的變化快慢嗎？”之后，展示教材“選修3-1”“電勢(shì)對(duì)空間的變化率是電場(chǎng)強(qiáng)度”的書(shū)后習(xí)題。根據(jù)分子間斥力比分子間引力變化快的特點(diǎn)，讓學(xué)生畫(huà)分子間的引力和斥力隨分子間距變化的圖像，在此基礎(chǔ)上再歸納匯總變化率的物理意義。學(xué)生閱讀教材“必修1”中變化率的介紹，得到變化率的普遍定義，并進(jìn)一步解釋瞬時(shí)值和平均值。

接著，讓學(xué)生列舉與變化率有關(guān)的概念和規(guī)律，學(xué)生會(huì)說(shuō)出很多，比如，磁通量對(duì)時(shí)間（感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)）、電流對(duì)時(shí)間（自感電動(dòng)勢(shì)）、動(dòng)量對(duì)時(shí)間（合力）、角度對(duì)時(shí)間（角速度）、動(dòng)能對(duì)空間（位移方向的合力）、電勢(shì)對(duì)空間（電場(chǎng)強(qiáng)度）……多個(gè)概念和規(guī)律。在學(xué)生表述的時(shí)候，教師板書(shū)相應(yīng)公式，并對(duì)某些具有疑惑的地方進(jìn)行探討。之后通過(guò)例題“電阻絲通電后會(huì)發(fā)熱，為避免升溫過(guò)快，有哪些措施”，落實(shí)對(duì)變化率的理解。

最后，對(duì)此部分進(jìn)行小結(jié)，希望學(xué)生能按照此方法，將相關(guān)問(wèn)題先歸類匯總。比如，各種比值法定義的物理量、各種加速器、各種碰撞等。再進(jìn)行比較分析，提高學(xué)習(xí)效率，提升遷移和創(chuàng)新能力。

3.2.3 教學(xué)設(shè)計(jì)意圖

（2）重視教材：本片段多次引用教材的圖片或表述，比如“必修1”中的變化率的表述，“選修3-1”中的等高線與等勢(shì)線，“選修3-3”中的分子力圖像，目的是引導(dǎo)學(xué)生重視教材、回歸教材，這與北京高考是吻合的。另外，教材中在不同地方多次出現(xiàn)的類似概念或規(guī)律，一定具有內(nèi)在聯(lián)系。高三復(fù)習(xí)應(yīng)該跳出一個(gè)個(gè)的點(diǎn)，應(yīng)該站位更高，把這些相關(guān)的東西抽象概括出共同點(diǎn)。這其實(shí)就是建立物理概念的過(guò)程，也是建立變化率概念的意義所在。

（3）高效復(fù)習(xí)：物理中很多的概念或規(guī)律與變化率有關(guān)，此環(huán)節(jié)借助變化率復(fù)習(xí)了諸多的重要概念和規(guī)律，有助于加深理解相關(guān)概念和規(guī)律的物理意義，有助于學(xué)生認(rèn)識(shí)和解決一些新的問(wèn)題，有助于學(xué)生的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。這樣的二輪復(fù)習(xí)形式，不再是一個(gè)一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的復(fù)習(xí)，而是一片一片知識(shí)的復(fù)習(xí)，復(fù)習(xí)效率自然就提高了。

（4）此環(huán)節(jié)前半部分是認(rèn)識(shí)變化率，復(fù)習(xí)物理知識(shí)，后半部分是應(yīng)用變化率，解決新問(wèn)題。對(duì)學(xué)生而言，能用已知去探究未知，這其實(shí)就是一種創(chuàng)新。例題的重點(diǎn)在于“為避免升溫過(guò)快”的理解，即變化率的具體遷移和應(yīng)用，根據(jù)結(jié)果可以適當(dāng)聯(lián)系實(shí)際，2016年北京理綜第21題（1）即是如此。

3.3 第三部分——同類型問(wèn)題的類比（編制《引力場(chǎng)》一章目錄）

3.3.1 教學(xué)流程（圖2）

3.3.2 主要內(nèi)容

教師簡(jiǎn)介電場(chǎng)、磁場(chǎng)學(xué)史以及平方反比規(guī)律，類比知道存在引力場(chǎng)。如何研究引力場(chǎng)呢？《靜電場(chǎng)》和《磁場(chǎng)》兩章都是場(chǎng)，先從其目錄中尋找規(guī)律，如圖3所示。回顧分子動(dòng)理論三個(gè)方面的內(nèi)容，理清其中的邏輯關(guān)系（第一句話是提出分子的存在；第二句話是描述分子的特征；第三句話是說(shuō)明相互之間的關(guān)系）。學(xué)生類比得出《靜電場(chǎng)》和《磁場(chǎng)》兩章的目錄也是這樣的邏輯：①先提出場(chǎng)的存在和場(chǎng)源；②再描述場(chǎng)的性質(zhì)；③最后是相互作用力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)聯(lián)（圖3）。

學(xué)生設(shè)想自己是教材的編寫(xiě)者，仿照《靜電場(chǎng)》一章的目錄編寫(xiě)《引力場(chǎng)》一章的目錄，依次寫(xiě)出各節(jié)的名稱、主要內(nèi)容，包括主要概念及定義式等（將學(xué)生分成兩大組，第一組編①和③部分，第二組編②部分）。

最后，學(xué)生匯報(bào)交流《引力場(chǎng)》一章的目錄，教師板書(shū)主要公式和內(nèi)容，適時(shí)提示要點(diǎn)，并一起探討學(xué)生的疑惑。

3.3.3 教學(xué)設(shè)計(jì)意圖

（1）通過(guò)電場(chǎng)和磁場(chǎng)提出引力場(chǎng)，旨在引導(dǎo)學(xué)生能用類比的思想從宏觀角度看待物理問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維和邏輯思維，也培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題意識(shí)。

（2）總結(jié)目錄規(guī)律的目的是引導(dǎo)學(xué)生在復(fù)習(xí)中能將零散的知識(shí)進(jìn)行歸類，變無(wú)序?yàn)橛行?，化零為整，此環(huán)節(jié)重點(diǎn)在于類比中的“類”。教師先引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)分子動(dòng)理論的內(nèi)容，是為后續(xù)教學(xué)做好鋪墊，為學(xué)生總結(jié)規(guī)律搭好臺(tái)階。其中，涉及分子動(dòng)理論和原子的核式結(jié)構(gòu)內(nèi)容，既幫助學(xué)生復(fù)習(xí)，也進(jìn)一步說(shuō)明類比無(wú)處不在，更突顯學(xué)習(xí)類比的意義。其實(shí)，絕大多數(shù)物理規(guī)律都有內(nèi)在的邏輯關(guān)系，物理規(guī)律間也有相互關(guān)聯(lián)的邏輯關(guān)系，希望通過(guò)這種形式幫助學(xué)生能從更高的視角復(fù)習(xí)物理、審視物理、研究物理，這更容易幫助學(xué)生將知識(shí)織成網(wǎng)，幫助學(xué)生樹(shù)立物理觀念。

（3）編制目錄的過(guò)程是學(xué)生應(yīng)用和創(chuàng)新的過(guò)程。此環(huán)節(jié)既體現(xiàn)宏觀的類比思想和方法，也在微觀層面落實(shí)概念和規(guī)律的學(xué)習(xí)。這種比較和遷移都是高效的。因?yàn)槭嵌啅?fù)習(xí)，此課沒(méi)有簡(jiǎn)單重復(fù)之前學(xué)習(xí)的知識(shí)，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中復(fù)習(xí)了舊知識(shí)，掌握了新知識(shí)，也體會(huì)到了類比的價(jià)值。同時(shí)，編制這種虛擬的教材目錄也有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識(shí)，這種復(fù)習(xí)方式是新穎的，也是高效的，是可以嘗試的。

（4）通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑，再相互討論交流，釋疑解惑，既可以落實(shí)知識(shí)，又培養(yǎng)了學(xué)生的能力，可以提升學(xué)生在科學(xué)思維和科學(xué)探究等方面的素養(yǎng)。此過(guò)程中，學(xué)生可能會(huì)提出以下問(wèn)題：質(zhì)量是守恒的嗎？為什么磁場(chǎng)沒(méi)有磁勢(shì)、磁勢(shì)差？引力場(chǎng)可以屏蔽嗎？……教師和學(xué)生討論后再一一解答。

同時(shí)，在學(xué)生匯報(bào)目錄的時(shí)候，教師板書(shū)相關(guān)概念和公式，并重點(diǎn)提醒。首先，提醒關(guān)鍵物理概念的特征（矢量性、標(biāo)量性、場(chǎng)線方向等）。然后，區(qū)分一般定義式和球體周圍的各個(gè)場(chǎng)公式，即區(qū)分一般情況和特殊情況（類比點(diǎn)電荷的電場(chǎng)）。比如，場(chǎng)強(qiáng)g除了要提醒是矢量外，還要區(qū)分為兩種：范圍很大的時(shí)候是非勻強(qiáng)場(chǎng)，小范圍近似為勻強(qiáng)場(chǎng)，這也是為什么常說(shuō)g為常量的原因之一。最后，在描述物體在引力場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)，除了自由落體運(yùn)動(dòng)和平拋運(yùn)動(dòng)外，提示學(xué)生還有圓周運(yùn)動(dòng)（電子繞核轉(zhuǎn)和衛(wèi)星），以及注意區(qū)別相應(yīng)物理量是量子化的還是連續(xù)的，最后用PPT顯示（圖4）。

3.4 第四部分——課堂小結(jié)

類比無(wú)處不在，類比的核心是歸類和比較，并將知識(shí)和方法進(jìn)行遷移，最終實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新。此節(jié)課中，我們用類比多次解決了新問(wèn)題，不僅實(shí)現(xiàn)了知識(shí)的遷移，也用類比模擬編寫(xiě)《引力場(chǎng)》一章的目錄，實(shí)現(xiàn)了初步的創(chuàng)新。希望學(xué)生能將類比方法和思想靈活應(yīng)用到學(xué)習(xí)與生活的各個(gè)方面。

4 教學(xué)效果與反思

本課是高三二輪復(fù)習(xí)課，立足點(diǎn)不在于某一個(gè)知識(shí)點(diǎn)或某一個(gè)難題，而是注重以下幾點(diǎn)：一是高三的課如何才能高效復(fù)習(xí)？二是如何將科學(xué)思想方法融入課堂？三是如何引導(dǎo)學(xué)生重視教材并回歸教材？四是如何真正提升學(xué)生的核心素養(yǎng)？如何提升學(xué)生，或者提升考生的應(yīng)試能力？本課對(duì)以上方面做了一點(diǎn)點(diǎn)嘗試。課堂中，學(xué)生積極參與，思維活躍，基本上實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)。

本課設(shè)計(jì)以變化率和編制新目錄為主要內(nèi)容，圍繞變化率復(fù)習(xí)了高中物理中的很多相關(guān)概念和規(guī)律。在編制《引力場(chǎng)》一章目錄的過(guò)程中，既復(fù)習(xí)了舊知識(shí)，又提升了學(xué)生的問(wèn)題意識(shí)和創(chuàng)新能力，關(guān)注學(xué)生的科學(xué)思維和探究能力。這種上課形式相較于以往的復(fù)習(xí)課，形式新穎，效果也好，得到聽(tīng)課專家和教師的一致肯定。

授課班級(jí)盡管是我校高中較好的理科實(shí)驗(yàn)班，但課堂內(nèi)容較多，在45分鐘的實(shí)際課堂中，沒(méi)有時(shí)間呈現(xiàn)第二部分的磁屏蔽例題。如果時(shí)間充裕，對(duì)一般程度的學(xué)生，此課改成兩節(jié)課，可能效果會(huì)更好。

（欄目編輯 鄧 磊）