【导语】以下是小编精心整理的类比法在大学物理电磁学教学中的运用(共13篇),供大家参考借鉴,希望可以帮助到有需要的朋友。
类比法在大学物理电磁学教学中的运用
一、引言
物理学作为自然科学的带头学科,是当代科学技术发展的最重要基础,而大学物理课程又是国内高校理工科专业的基础必修课程。它所阐明的物理学知识、基本概念、定理规律和研究方法,不仅是学生继续学习专业课程和其他科学技术的基础,也是培养和提高学生科学素质、科学思维方法和科技创新能力的重要途径。湖北大学的“大学物理”课程作为一门公共基础课程,面向全校理工科专业大学一年级的学生,目前采用的是马文蔚主编的《物理学》(第六版)教材,其中包含了力学、电磁学、振动和波、光学、热学和近代物理学这六大板块。其中电磁学板块学习难度相对较大,往往会给初学者带来许多困惑,所以如何通过适当的教学方法运用来促进学生学习,提升教学效果,也是我在这篇文章中所要阐述的主题。
二、大学物理电磁学教学的概况
1.大学物理电磁学的知识特点:在马文蔚《物理学》(第六版)的教材中,电磁学部分的内容涉及到第五章《静电场》,第六章《静电场中的导体和电介质》,第七章《恒定磁场》和第八章《电磁感应和电磁场》,公式众多,内容繁杂,是本教材中难度较大的一个部分。之前学生在高中物理的课堂上学习电磁学,将主要的研究对象设置为带电粒子和载流导线,研究的重点也放在了它们的受力和运动上,所以这更像是牛顿力学在电场和磁场中的一种体现而已,即电场和磁场中的力学。而大学物理学习电磁学,研究对象则从电荷和电流变成了由它们所产生的电场和磁场,但是场作为一种物质,却与我们之前研究的实物有着很大的不同:首先,实物集中在有限范围内具有集中性,而场分布范围广泛具有分散性;第二,对场的描述需要逐点进行,不能像实物那样只需作整体描述。所以研究对象的变化自然也带来了研究方法的变化,描述场中各点性质的基本物理量也就成为了我们讨论的重点,所以才利用库仑定律和电场强度叠加原理来计算电场强度,利用电场强度的路径积分或电势叠加原理来计算电势,再利用毕奥-萨伐尔定律和磁感强度叠加原理来计算磁感强度。而从静电场中的高斯定理和环路定理到磁场中的高斯定理和安培环路定理,对场的内在物理性质的分析也就成为了这两章的核心内容。
2.教学对象所面临的困惑:在对电磁学各基本物理量的计算和对各基本定理的推导及应用中,都要涉及到大量的`高等数学微积分知识,于是这也让其教学对象――大学一年级的理工科学生产生了许多困惑。他们往往会在诸如电场强度叠加原理的积分公式、毕奥-萨伐尔定律的矢量公式、高斯定理的曲面积分公式和环路定理的环路积分公式等复杂公式面前迷失了前进的方向,在满PPT屏幕或满黑板的公式推导和积分运算中丧失了学习的兴趣,或错误地把大学物理当成又一门高等数学课,认为只要会计算微积分就能学好电磁学的知识,或沮丧地觉得自己高等数学没有学好,因此大学物理也很难学的明白透彻。所以为了消除教学对象所存在的这些困惑,我们必须引入一些电磁学学习的基本方法,如微元法、补偿法、对称性分析法,以及接下来我们所要介绍的类比法。
三、类比法在电磁学教学中的应用
1.类比法的介绍:类比法(Method of analogy)也叫“比较类推法”,是指由一类事物所具有的某种属性,可以推测与其类似的事物也应具有这种属性的推理方法。类比对象间共有的属性越多,则类比结论的可靠性越大。这是运用类比推理形式进行论证的一种方法,与其他思维方法相比,类比法属平行式思维的方法。无论哪种类比都应该是在同层次之间进行。亚里士多德在《前分析篇》中指出:“类推所表示的不是部分对整体的关系,也不是整体对部分的关系。”类比法的特点是“先比后推”。“比”是类比的基础,既要“比”共同点也要“比”不同点。对象之间的共同点是类比法是否能够施行的前提条件,没有共同点的对象之间是无法进行类比推理的。类比法的作用是“由此及彼”。如果把“此”看作是前提,“彼”看作是结论,那么类比思维的过程就是一个推理过程。按照思维方向分类,类比又可分为单向类比、双向类比和多向类比,而我们在大学物理电磁学教学中采用的正是双向类比,将静电场和恒定磁场这两部分内容作为类比的对象。
2.利用类比法来学习静电场和恒定磁场:在静电场和恒定磁场的学习中,我们发现许多物理量遵循着相类似的规律,表现为描述此类规律的方程式有着相同的形式,例如电场强度与磁感强度,电位移矢量与磁场强度矢量,电偶极子与磁偶极子,电场强度通量与磁通量等。它们尽管物理本质不同,但是所遵循的规律形式相类似。在分析此类物理问题时便可借助类比的方法,通过其中一个已知物理量的规律去推测相应的另外一个物理量的规律,可以将学生从枯燥的数学推导中解脱出来,将更多的注意力放在物理概念本身的内涵上。比如在学习磁感线的时候,我们便可以将其与电场线相类比。它们有许多共同点,都是对场的物理图像做出了非常直观的几何化形象描述,可将抽象的朦胧电磁认知化为直观的清晰图景,从中感受到场存在的直观对称和谐美。同样的,由法拉第提出的“力线”,切线方向表示磁感强度(或电场强度)的方向,其密度则为磁感强度(或电场强度),而且任意两条磁感线(或电场线)都不相交。但它们的不同点也很明显:电场线总是始于正电荷,终止于负电荷,不形成闭合曲线;而磁感线则是围绕电流的闭合曲线,没有起点,也没有终点。磁感线与电场线的共同点决定了定量描述它们的物理量电场强度通量和磁通量表述形式相一致,而它们的不同点则决定了静电场与恒定磁场性质的巨大差异,由此得出的静电场和磁场中的高斯定理分别表明了静电场是有源场,而恒定磁场却是无源场。 再比如在?W习磁介质时,我们也可以通过与电介质的类比将问题予以简化。在电介质中,束缚在介质表面的是极化电荷,而在磁介质的表面则存在磁化电流;我们用电介质中单位体积内分子电偶极矩的矢量和来表示电介质的极化程度,定义为电极化强度P,又用磁介质中单位体积内分子的合磁矩来表示介质的磁化程度,定义为磁化强度M。接下来通过数学推导,得出电介质中的辅助矢量――电位移D和磁介质中的辅助矢量――磁场强度H;最后再由此分别给出电介质中的高斯定理和磁介质中的环路定理。它们的计算功能也很类似,前者可以用来求对称分布电荷的电位移D和电场强度E,后者则可以用来求对称分布电流的磁场强度H和磁感强度B。
四、结语
电磁学的发展,经历了库仑、奥斯特、安培、法拉第、麦克斯韦等物理学大师们的不断努力,才形成了最终的经典电磁场理论,成就了物理学史上的第三次大综合。这是人类一代代探知外在客观、探知各种规律的一个永无止境的过程,是一个后人不断补充、不断修正乃至推翻前人认识的不断进取的过程。而电磁学教学也在整个大学物理的知识体系中占据了相当重要的地位,所以作为教学工作者,我们要不断开拓教学新思路,通过新的教学方法实践来培养学生兴趣,促进教学发展,为学生日后的专业课,如电磁场与电磁波,电介质物理和铁磁学的学习奠定良好的基础。
一、引言
物理学作为自然科学的带头学科,是当代科学技术发展的最重要基础,而大学物理课程又是国内高校理工科专业的基础必修课程。它所阐明的物理学知识、基本概念、定理规律和研究方法,不仅是学生继续学习专业课程和其他科学技术的基础,也是培养和提高学生科学素质、科学思维方法和科技创新能力的重要途径。湖北大学的“大学物理”课程作为一门公共基础课程,面向全校理工科专业大学一年级的学生,目前采用的是马文蔚主编的《物理学》(第六版)教材,其中包含了力学、电磁学、振动和波、光学、热学和近代物理学这六大板块。其中电磁学板块学习难度相对较大,往往会给初学者带来许多困惑,所以如何通过适当的教学方法运用来促进学生学习,提升教学效果,也是我在这篇文章中所要阐述的主题。
二、大学物理电磁学教学的概况
1.大学物理电磁学的知识特点:在马文蔚《物理学》(第六版)的教材中,电磁学部分的内容涉及到第五章《静电场》,第六章《静电场中的导体和电介质》,第七章《恒定磁场》和第八章《电磁感应和电磁场》,公式众多,内容繁杂,是本教材中难度较大的一个部分。之前学生在高中物理的课堂上学习电磁学,将主要的研究对象设置为带电粒子和载流导线,研究的重点也放在了它们的受力和运动上,所以这更像是牛顿力学在电场和磁场中的一种体现而已,即电场和磁场中的力学。而大学物理学习电磁学,研究对象则从电荷和电流变成了由它们所产生的电场和磁场,但是场作为一种物质,却与我们之前研究的实物有着很大的不同:首先,实物集中在有限范围内具有集中性,而场分布范围广泛具有分散性;第二,对场的描述需要逐点进行,不能像实物那样只需作整体描述。所以研究对象的变化自然也带来了研究方法的变化,描述场中各点性质的基本物理量也就成为了我们讨论的重点,所以才利用库仑定律和电场强度叠加原理来计算电场强度,利用电场强度的路径积分或电势叠加原理来计算电势,再利用毕奥-萨伐尔定律和磁感强度叠加原理来计算磁感强度。而从静电场中的高斯定理和环路定理到磁场中的高斯定理和安培环路定理,对场的内在物理性质的分析也就成为了这两章的核心内容。
2.教学对象所面临的困惑:在对电磁学各基本物理量的计算和对各基本定理的推导及应用中,都要涉及到大量的高等数学微积分知识,于是这也让其教学对象DD大学一年级的理工科学生产生了许多困惑。他们往往会在诸如电场强度叠加原理的积分公式、毕奥-萨伐尔定律的矢量公式、高斯定理的曲面积分公式和环路定理的环路积分公式等复杂公式面前迷失了前进的方向,在满PPT屏幕或满黑板的公式推导和积分运算中丧失了学习的兴趣,或错误地把大学物理当成又一门高等数学课,认为只要会计算微积分就能学好电磁学的知识,或沮丧地觉得自己高等数学没有学好,因此大学物理也很难学的明白透彻。所以为了消除教学对象所存在的这些困惑,我们必须引入一些电磁学学习的基本方法,如微元法、补偿法、对称性分析法,以及接下来我们所要介绍的类比法。
三、类比法在电磁学教学中的应用
1.类比法的介绍:类比法(Method of analogy)也叫“比较类推法”,是指由一类事物所具有的某种属性,可以推测与其类似的事物也应具有这种属性的推理方法。类比对象间共有的属性越多,则类比结论的可靠性越大。这是运用类比推理形式进行论证的一种方法,与其他思维方法相比,类比法属平行式思维的方法。无论哪种类比都应该是在同层次之间进行。亚里士多德在《前分析篇》中指出:“类推所表示的不是部分对整体的关系,也不是整体对部分的关系。”类比法的特点是“先比后推”。“比”是类比的基础,既要“比”共同点也要“比”不同点。对象之间的共同点是类比法是否能够施行的前提条件,没有共同点的对象之间是无法进行类比推理的。类比法的作用是“由此及彼”。如果把“此”看作是前提,“彼”看作是结论,那么类比思维的过程就是一个推理过程。按照思维方向分类,类比又可分为单向类比、双向类比和多向类比,而我们在大学物理电磁学教学中采用的正是双向类比,将静电场和恒定磁场这两部分内容作为类比的`对象。
2.利用类比法来学习静电场和恒定磁场:在静电场和恒定磁场的学习中,我们发现许多物理量遵循着相类似的规律,表现为描述此类规律的方程式有着相同的形式,例如电场强度与磁感强度,电位移矢量与磁场强度矢量,电偶极子与磁偶极子,电场强度通量与磁通量等。它们尽管物理本质不同,但是所遵循的规律形式相类似。在分析此类物理问题时便可借助类比的方法,通过其中一个已知物理量的规律去推测相应的另外一个物理量的规律,可以将学生从枯燥的数学推导中解脱出来,将更多的注意力放在物理概念本身的内涵上。比如在学习磁感线的时候,我们便可以将其与电场线相类比。它们有许多共同点,都是对场的物理图像做出了非常直观的几何化形象描述,可将抽象的朦胧电磁认知化为直观的清晰图景,从中感受到场存在的直观对称和谐美。同样的,由法拉第提出的“力线”,切线方向表示磁感强度(或电场强度)的方向,其密度则为磁感强度(或电场强度),而且任意两条磁感线(或电场线)都不相交。但它们的不同点也很明显:电场线总是始于正电荷,终止于负电荷,不形成闭合曲线;而磁感线则是围绕电流的闭合曲线,没有起点,也没有终点。磁感线与电场线的共同点决定了定量描述它们的物理量电场强度通量和磁通量表述形式相一致,而它们的不同点则决定了静电场与恒定磁场性质的巨大差异,由此得出的静电场和磁场中的高斯定理分别表明了静电场是有源场,而恒定磁场却是无源场。 再比如在?W习磁介质时,我们也可以通过与电介质的类比将问题予以简化。在电介质中,束缚在介质表面的是极化电荷,而在磁介质的表面则存在磁化电流;我们用电介质中单位体积内分子电偶极矩的矢量和来表示电介质的极化程度,定义为电极化强度P,又用磁介质中单位体积内分子的合磁矩来表示介质的磁化程度,定义为磁化强度M。接下来通过数学推导,得出电介质中的辅助矢量DD电位移D和磁介质中的辅助矢量DD磁场强度H;最后再由此分别给出电介质中的高斯定理和磁介质中的环路定理。它们的计算功能也很类似,前者可以用来求对称分布电荷的电位移D和电场强度E,后者则可以用来求对称分布电流的磁场强度H和磁感强度B。
四、结语
电磁学的发展,经历了库仑、奥斯特、安培、法拉第、麦克斯韦等物理学大师们的不断努力,才形成了最终的经典电磁场理论,成就了物理学史上的第三次大综合。这是人类一代代探知外在客观、探知各种规律的一个永无止境的过程,是一个后人不断补充、不断修正乃至推翻前人认识的不断进取的过程。而电磁学教学也在整个大学物理的知识体系中占据了相当重要的地位,所以作为教学工作者,我们要不断开拓教学新思路,通过新的教学方法实践来培养学生兴趣,促进教学发展,为学生日后的专业课,如电磁场与电磁波,电介质物理和铁磁学的学习奠定良好的基础。
【摘要】教学要适应时代发展的需要,就要重视学生学习方法的培养,要采取恰当的教学模式和手段,多角度、多层次地来培养学生的学习能力和创新能力。
【关键词】类比法;静电场;质点平动;刚体转动
一切物质都在不断地运动、变化着,绝对不运动的物体是不存在的。
而物理学研究的是物质运动的最基本最普遍的形式,包括机械运动、分子热运动、电磁运动、原子和原子核内的运动等等。
随着社会的发展,在与生物学、化学、天文学等学科的相互渗透中,物理学不仅本身得到了迅速发展,同时也推动了其他学科和技术的发展,顺应时代发展的潮流,教学应着眼于造就一大批开拓型、创新型人才,以适应科学发展的需要,而培养学生的创造性思维,有一套系统的学习方法就显得尤为重要。
一、类比法
类比法是学习中经常采用的一种方法,它就是人们根据两个对象之间在某些方面的相同或相似,推论出它们在其他方面也可能相同或相似的一种认识事物的思维方法。
它能帮助我们从已知事物的有关理论建立假说去说明新事物;用某些已知的属性来说明未知的属性,可以增强说服力,使人们容易理解。
类比法不是简单的模仿,而是富有创新性的思维方法。
其使用过程是选择两个对象或事物(可以是同类或异类),并对它们某些相同或相似的性质进行对比,从异中求同,或同中见异,从而产生新知,或得到创造性成果。
因此类比法是实现创新的其中一种方法,在人们认识世界和改造世界的活动中具有重大意义。
在研究问题时,我们经常会发现某些新问题有一种似曾相识的感觉。
这个时候类比法就派上了用场,通过研究这种相似性,利用已知的物理规律去寻找未知的物理规律,从而发现新的结论、新的规律,创造出新的理论。
许多物理上的重大科学发现,其中包括许多物理定律、公式和推论,都是运用类比法的硕果。
二、类比法的简单应用举例
1.静电场类比重力场
运用类比教学法,既能激发兴趣,同时又进行了科学思维和科学方法的示范,学生遇到新的概念和规律也能作类比分析,逐渐养成好的学习习惯,形成一套系统的学习方法。
由于静电场力和重力做功都与路径无关均属于保守力,所以二者对应的场也有很多相似之处。
单纯从静电场角度去分析其性质较为复杂而重力场我们早已熟知,所以在分析静电场性质时可以采用类比法,将静电场类比为重力场,详见表1。
2.库仑定律类比万有引力定律
任何两个物体间都有相互吸引力,其作用力大小与它们之间距离的二次方成反比,与两物体质量乘积成正比,表达式为F=GMm/r?;1785年法国物理学家库仑用扭秤实验对电荷间的相互作用力进行了定量的研究,总结出真空中库仑定律:在真空中两个静止点电荷间的作用力大小与两点电荷带电量乘积成正比,与它们之间距离的二次方成反比,数学表达式为F=KQq/r?,我们可以发现万有引力定律和真空中库仑定律在形式上非常相似,K和G均为常数,万有引力与库仑力大小均与二者距离二次方成反比。
3.点电荷类比质点
物体的运动是复杂的,根据研究的需要,建立一个与实际情况差距不大的“理想模型”是非常必要的',点电荷和质点均是为研究问题方便而引入的抽象的物理模型。
如果物体的形状和大小对研究问题影响不大时,可以忽略其大小和形状,用一个有质量的点来代替该物体,将这样的抽象物理模型定义为质点;点电荷概念的引入可以类比质点,点电荷也是一种抽象的物理模型,当带电体的几何形状对研究问题影响不大时,可以忽略其大小形状及电荷分布情况,认为所有电荷都集中在一个点上,将这样的一个抽象物理模型定义为点电荷。
4.刚体转动类比质点平动
为研究问题方便在《力学》中引入了两个抽象的物理模型――质点和刚体,由于质点和刚体分别研究的是平动和转动问题,因此,看似没有紧密联系,但二者的运动规律却有及其相似之处,加以比较进行应用学生接收效果会更好。
平动和转动运动规律对比一览表(详见表2)。
5.磁感线类比电场线,磁通量类比电通量
磁感线和电场线都不是实际存在的曲线,均是为研究问题方便而引入的假象曲线,二者的疏密均代表相应场的强弱,曲线在某点的切线方向代表相应场在该点的强弱;磁通量和电通量也有着非常相似的地方,分别代表穿过某一个面的磁感线条数和电场线条数。
三、运用类比法教学,建立树形网络知识图
在教学中,要特别重视在讲授新概念时联系旧知识,建立新旧知识网络,在新旧知识类比中加深理解,开拓思路,对知识网络及时进行梳理,使知识条理化。
随着教学的深入学生掌握的知识逐渐形成网络,这里有知识的横向的拓展,也有纵向的知识深入,学生的知识和能力就产生了质的飞跃,学生的创造性思维的发展也就寓于其中了。
四、结语
以上几个例子是类比法在教学中的简单应用举例,在其他学科中也可尝试使用此法,会起到事半功倍的效果。
因此教学要适应时代发展的需要,就要重视学生学习方法的培养,要采取恰当的教学模式和手段,多角度、多层次地来培养学生的学习能力和创新能力。
参考文献
[1]程守诛,江之永.普通物理学[M].高等教育出版社,.
[2]丁俊华.物理(工)[M].辽宁大学出版社,.
[3]夏兆阳.大学物理教程[M].高等教育出版社,.
【摘要】中学物理教学中应用类比法去讲解概念、规律,求解习题及进行复习,不仅易于教学,而且可扩展学生的视野、提高分析的综合迁移能力。
【关键词】类比法 电场 磁场 叠加场 重力场
类比法,就是人们根据两个对象之间在某些方面的相同或相似,推论出它们在其他方面也可能相同或相似的一种认识事物的思维方法。
将类比法应用于中学物理教学中,则可把学生所熟悉的知识与陌生的知识相比较,为认识新事物提供线索和方向,以加强知识间的横向联系与沟通,从而达到举一反三的目的。
学生觉得物理难学,尤其是电磁学部分,更是觉得概念抽象,习题也很难理解。
我们在这部分内容的教学中应用类比法去讲解概念、规律,求解习题及进行复习,不仅易于教学,而且可扩展学生的视野、提高分析的综合迁移能力。
一、电场与重力场
在讲授电势时,将电场和重力场进行类比,找出共同点――电场力和重力做功都与路径无关。
为此,首先引入重力势能的概念,把一个质量为m1的物体放在高度为h的地方,它具有重力势能m1gh,把质量为m2、m3……的物体放在高度为h的地方,它们分别具有重力势能m2gh、m3gh……其势能值各不相同,但m1gh/m1=m2gh/m2=m3gh/ m3……=gh是一个恒量,我们可以把gh叫做重力势。
其值只决定于重力场中的位置和零点的选择,与放入重力场中的物体的质量无关。
由于学生对重力场知识了解较多,对重力势容易接受,再用类比法引入电势的概念,分析它的性质和区别于重力场的特点,这就化“抽象”为“具体”,使学生对新知识有似曾相识的亲近感,深化了教学内容。
二、叠加场与重力场
轻杆与球、轻绳与球两种模型在重力作用下在竖直平面内做完整圆周运动的条件建立后,学生在学习到带电小球在电场中特别是叠加场中的圆周运动问题时,往往不能透彻分析。
此时,教师如能帮助学生通过等效重力场的角度去思考即将电场和重力场叠加后成为一合力的叠加场G’,则学生的思维就不存在障碍了。
例如.如右图所示,轻绳系一带正电、重G的小球悬挂在竖直向上的匀强电场中,使小球以悬点O为圆心在竖直平面内作圆周运动,则:
A.小球可能作匀速圆周运动B.小球只能作变速圆周运动C.小球经最低点A时,绳子拉力可能最小
D.在小球经最高点B时,绳子拉力一定最小
解析:球受重力G、向上的电场力F及绳的拉力T。
将G与F合成为一等效的重力场G’后,只需分析球在重力场G’中的运动就行了。
G’可能有三种情况:
①F=G,G’=0,球受绳拉力T作用而在竖直平面内做匀速圆周运动,此时T=mv2/L不变。
②F ③F>G,G’向上,转换一下思维角度,球仍作变速圆周运动,在最高点B(G’中的“最低点”),速度最大,T最大;最低点A(G’中的“最高点”),速度最小,T也最小。
故选A、C。
三、电场与磁场
电场与磁场统称电磁场,它们间存在着紧密的联系,在一定的条件下可以相互转化。
在教学中若采用图表类比,知识结构、研究方法与教材的理论构思将一目了然。
如:
综上所述,类比法在物理教学中能起到解释、启发、模拟、辨析的作用,对于培养学生的科学研究能力、创新能力有着很大的帮助,能起到很好的教学效果,能够有效提高教与学的效率,但是在教学过程中也不可盲目类比,不能把类比的思想随意扩大化,类比要恰当到位,这样才能最大化地发挥类比的积极作用。
摘要:本文主要阐述了类比法的含义及特点;探讨了类比法在高中物理复习教学中的意义;讨论了类比法在高中物理电磁学复习中的应用。
关键词:类比法 高中物理 电磁学复习应用
类比法在实际教学中,尤其是理科教学中发挥了极其重要的作用。
一、类比法的含义及特点
类比是一种根据两个或两类对象的相同或相似方面来判断它们在其他方面也可能相同或相似的一种推理方法。
由概念可知,类比法的基本特点就是“比较”和“推理”。
所谓“比较”是指通过想象、联系、分析等思维方式在具有某种相似关系的两个对象之间建立联系;而“推理”则是需要根据这种联系,运用实验等实践方式进一步判断这种联系的准确性与可靠性,进而达到从已知对象性质推断未知对象性质的目的。
二、类比法在高中物理知识复习中应用的意义
(一)有利于降低物理知识复习的难度
进入高中阶段,物理课程无论是从知识量上,还是从知识难度上都有了一个较大的提升,而在复习中,一些学生由于一时无法建立完善的知识体系,从而出现了学习障碍,因此,教师可以引导学生从旧知识出发,在教学言语、讲授方法、物理思维等方面进行类比,使学生在相对简单的旧知识中找到与新知识的内在联系与差异,进而完成复习内容的迁移。
(二)有利于改善物理复习教学的效果
高中物理相较于初中物理而言,逻辑性和抽象性更为明显,因此,一些学生在复习中,常常会出现掌握了基础知识却不能灵活运用的情况,从而影响了复习教学的效果。
而究其原因,就是学生还没有形成系统的知识体系,没有形成对物理规律的深刻认识,因此,高中物理教师在复习教学中应该根据基本的物理规律,对教学内容进行整合,以深化学生的理解,进而提高学生运用知识的能力。
(三)有利于培养学生的类比思维和创新能力
类比不仅是一种教学方法,还是一种思维方式,高中物理教师在复习教学中,一方面可以利用概念类比、因果类比等方式帮助学生进行知识梳理;另一方面还应该引导学生掌握类比这种思维模式,并通过对物理规律的探究,以及对物理知识的迁移实现学习方法的创新。
摘要:在《大学物理》教学中,学生在学习电磁学章节时常常会把“电场”和“磁场”混淆,针对此问题,介绍了用类比法学习电磁学,使学生能轻松愉快地学习掌握相关知识点及其运用,同时激发学生学习物理兴趣,使教学效果达到最佳。
关键词:静电场;稳恒磁场;相似性;类比;学习
《大学物理》是理工科大学生必修的公共基础课,学生在学习静电场和稳恒磁场时,由于教学内容较抽象;概念、公式多而模糊不清;定理定律易混淆;计算复杂,学生学习起来遇到很多困难。
“授人以鱼不如授人以渔”,所以传授学生学习方法就显得更为重要。
而静电场和稳恒磁场在场的物质性、定量描述、对外表现以及反映场性质的基本定理、能量各方面均具有惊人的相似性,因此可利用此相似性在学习静电场的基础上学习稳恒磁场,对照学习静电场的方法和规律进行学习磁场,对其相关的概念、公式定理、定律找出其相似点进行类比,触类旁通,使学生在区别中鉴别,在联系中掌握物理概念的内涵和物理本质。
一、运用类比法学习稳恒磁场
稳恒磁场和静电场虽然是性质不同的两种场,但它们具有很强的相似性。
磁场和电场一样,它们均是看不见摸不着而又确确实实客观存在的特殊形态的物质。
1.静电场和磁场概念的类比
静电场:相对于观察者静止的带电体周围存在的场,称为静电场。
磁场:运动电荷周围空间存在着看不见摸不着的物质,即磁场。
电场和磁场都是电荷(或运动电荷)周围存在的特殊形态的物质。
2.电场强度与磁感应强度的类比
电场强度和磁感应强度有很多相似点,在学习磁感应强度时可参照学习电场强度的方法来进行学习,类比学习之后还可列表比较,如表一:
通过列表类比,把电场强度和磁感应强度的相似点直观的呈现出来,学生一目了然,便于理解和记忆。
3.电场线和磁感应线的类比
(1)从概念上类比
电场和磁场均是比较抽象的特殊物质。
为形象的反映电场而引入了电场线,化抽象为具体,形象直观的反映电场。
电场线:在电场中画出一系列假想的曲线,称为电场线(电力线),它的疏密反映了场强的强弱,电场线上任一点的切线方向与该点场强方向一致。
磁感应线:磁场也可以像描述电场那样,借助于磁感线来描述磁场,从而形象的引入磁感应线(磁力线),它的疏密反映磁感应强度的强弱,磁感应线上任一点的切线方向代表该点的磁感应强度的方向。
类比学习既掌握了新知识又巩固了旧知识。
(2)在性质上类比
电场线:a、电力线起始于正电荷(或无限远),终止于负电荷(或无限远),有头有尾,不形成闭合曲线,不会在没有电荷的地方中断,电场是有源场;b、任意两条电场线不相交。
磁感应线:a、磁力线从N极出,终止于S极,且通过磁铁内部又回到N极,构成一闭合回线,即磁场是涡旋场;b、任意两条磁感应线不相交。
4.电通量和磁通量的类比
电通量 :通过电场中某一个面的电力线条数称为该曲面的电通量,又称 通量,且规定“穿出为正,穿入为负”。
磁通量 :通过磁场中任一曲面的磁感应线(或 线)条数称为该曲面的磁通量,简称 通量,方向和电通量一样,即“穿出为正,穿入为负”。
通过类比,在区别中鉴别,使学生对新旧知识得以很好的理解掌握。
二、场方程(高斯定理和环路定理)
电磁学中的两场方程即高斯定理和环路定理是电磁学中较为重要的定理,这两定理始终贯穿在静电场和稳恒磁场中,反映了场的基本性质。
1.高斯定理和环路定理的基本公式
静电场和稳恒磁场中的高斯定理和环路定理,它们互为对称。
学习磁场中高斯定理和环路定理可类比于静电场中的高斯定理和环路定理的推导与讨论,之后可列表类比总结,如表二。
公式表格化便于学生的理解掌握,在真空中如此,在介质中也如此,也可列表进行系统化的比较。
2.对电场中的高斯定理和磁场中环路定理的理解
针对这些相似点逐一给学生进行分析讲解,类比学习,让学生在区别与联系中掌握其物理本质。
3.电场中的高斯定理和磁场中环路定理的运用
在求电场中场强的分布时,当电场具有某种对称性(球对称或轴对称等)时,可利用高斯定理来求解,即先分析其对称性作出适当的高斯面,从而利用高斯定理进行求解,即可求出场强 的分布;同理在稳恒磁场中求磁感应强度的分布时,当磁场具有某种对称性时,可利用磁场中的环路定理来进行求解,即可求出磁感应强度 的分布。
以下面两例题来证明此相似性的运用。
例1:求均匀带电球体的电场强度的分布。
已知q,R
解: 先分析电场的对称性,由于电荷球形均匀分布,其电场线必由球心向外辐射,故以O为球心的各同心球面上场强大小相等,方向垂直球面向外。
以任一同心球面作为高斯面r,电场强度处处与球面垂直且大小相等。
例2:求无限长圆柱载流导体的磁场分布(电流均匀流过导体横截面)。
解:设圆柱半径为R,电流为 均匀流过导体横截面,电流分布具有轴对称,因此圆柱体内外空间中的磁感应强度也具有轴对称,磁感应线是以轴线为中心的一系列同心圆。
可用磁场中的安培环路定理来进行求解。
已知: 、R;电流沿轴向,在截面上均匀分布;电流分布―--轴对称;磁场分布―---轴对称;作积分环路r并计算环流
从这两例题解题过程看出:不管是求静电场中的电场分布还是求稳恒磁场中磁感应强度的分布,均要分析其对称性,作出相应的高斯面或积分环路,再利用相应的公式来进行求解。
其实在静电场和稳恒磁场章节中,还有很多物理量都具有上述的类比性。
如:点电荷对应电流元;电介质对应于磁介质;电极化强度对应于磁化强度;电能与磁能对应等均存在着惊人的相似性,在教学中可以充分地利用类比法来加以讲授,仔细辨析其中概念的内涵、公式的推到、习题的计算过程的同异之处,使学生很好的掌握其学习技巧,学习起来将会省时省力,事半功倍,熟练把握好所学的知识点并能灵活的加以运用。
参考文献:
[1]罗益民,余燕. 《大学物理》[M].北京邮电大学出版社,
[2]范仰才,胡义华.《大学物理简明教程》[M].科学技术文献出版社,
[3]渊小春,周建.《大学物理》[M].同济大学出版社,2015
[4]程守洙.《普通物理学》[M].高等教育出版社.1982年修订本
类比法在高中物理电磁学复习中的应用【2】
【关键词】类比法 高中物理 电磁学复习
引言
类比法是中学物理中最具探索性和最富有创造性的一种思维方法,在科学探索中,类比法的价值为世界上许多科学家所称道。
开普勒说:“我珍视类比胜于任何别的东西,它是我最可信赖的老师,它能揭示自然界的秘密。”运用物理类比思维可以把陌生的对象和熟悉的对象进行对比,把未知的东西和已知的东西相对比,把抽象的东西和形象的东西进行类比,它可以使知识条理化,把抽象的知识形象化,把复杂的问题简单化。
一、类比思维的意义
类比思维主要是在日常的学习过程中,使用类比推理的逻辑思维方式,经过抽象的方式解释新学习的事物,在学习的过程可以使用这种方式举一反三,有效的学习一件事物的本质,同时,可以经过对比彼此之间的关键性,分析出未知事物的性质。
在采用这种方式进行学习的时候,必须要联系已经学习的事物,通过类比法对未知的事物进行判断。
类比思维具有一定的创造性,需要一定的创新能力作为支撑。
类比法是一种抽象的思考方式,它需要采用抽象的方式将具体化的事物形象的表示出来,将两个看似没有任何关系的事物联系在一起,寻找两个事物的相似处,以便于探索未知的领域。
二、类比复习教学存在的不足与注意事项
在采用类比的方式进行学习的过程中,存在一定的问题,大部分的学者对其进行了分析。
例如天津市教育科学院的曹瑞,他在研究类比学习法的过程中发现,类比法具有一定的高效性,但也存在一定的问题。
曹瑞将其研究写进《类比教学法的初探》中,其中指出在采用类比法进行学习的过程中,应该注意以下三点:
(1)学习的过程中,类比法的使用要适当;(2)教学过程中使用类比法要先考虑好学生的年龄;(3)类比教学的次数要适量。
兰州大学的王萍硕士曾在其学术论文《类比思维在化学教学中的应用》中对教学中使用类比法的注意事项进行了分析:(1)类比思维具有一定的或然性。
在前面的文章中已经提到类比法的教学方式存在一定的或然性,类比之后的结果不一定具有科学性,产生或然性的主要原因是因为类比的两个事物不仅具有一定的相关性,还具有一定的差异性,所以,在使用类比法进行学习的过程中,还应该注意两个事物之间的差异性;(2)类比法具有多样性。
类比法在一定程度上具有极强的创造性,在学习同一个知识点的时候,可以建立多个类比关系,为此,在学习的过程中,不仅需要使用类比法对书本的事物进行分析,还需要对教材以外的知识点进行类比学习;(3)在使用类比法进行学习的时候,类比法具有一定的适用性;(4)学习类比法的时候需要一定的主动性。
类比法是一种具有科学性的学习方式,在使用类比法进行学习的过程中,不仅可以建立完善的知识结构体系,还可以加深多已学习到知识的印象,可以有效地提升学习的效率。
三、高中物理电碰学知识内容及特点
人教版高中物理教材的电感学部分由《静电场》、《恒定电流》、《磁场》和《电溢感应》四章内容组成。
我们在进行电磁学内容的学习之前,所学习的直线运动、受力分析、曲线运动以及功和能都是在宏观物理世界下进行的,《静电场》章节以介绍电荷及其守恒定律作为开端,将同学们带入微观物理世界。
在认识电荷之后,《静电场》章节接下来便是对库仑定律和电场强度这两个非常重要的内容的学习。
同学们在以往的初中阶段学习关于电学的内容都是比较宏观的认知,接触微观电学的知识刚开始会让学生觉得比较难以接受,尤其是完全看不见摸不着的电场疆度这个概念更是让学生感觉到困难。
之后对于电势、电势能、电势差以及电势差与电场力度关系的学习就更让学生感觉到混乱了,很多同学学习了这部分知识就只是单单记住了概念和公式,并不能真正理解各个概念以及概念之间的关系。
《静电场》章节接下来的内容则是关于静电场中的一些现象的理解,包括静电现象的应用和电容器,以及带电粒子在电场中的运动,其中带电粒子在电场中巧运动是整个《静电场》章节最重要的内容,在以往的复习中也了解到高考物理中每年都会对这个知识进行考察。
四、应用
1.概念和物理量的类比
(1)静止电荷之间的相互作用使经过电场来实现的。
在日常生活中,电场既看不见又摸不到,但是电场是真实存在的,并对处在电场中的电荷q具有一定的影响,为了了解电场的强弱,可以使用计算电场强度的公式E= ,公式中E表示电场的强度,主要与电场原、电场的位置以及电场周围的环境有关,与测试的电荷q没有直接的关系。
同样,磁极之间、电流之间也是通过一种介质来相互影响的,这种介质就是磁场。
磁场与电场一样看不见摸不到,但是对于处在磁场的电荷q有着较强的影响,为了了解磁场的强弱,我们使用B表示磁场的强弱,可以使用计算电场强度的公式B= ,主要的方向为探测电荷的零力线方向。
经过实验发现,磁场的强弱B与产生磁场的电流、磁场的位置、磁场周围的环境有关,与实验的电q以及电荷的运动速度v没有关系。
摘要:类比法是一种推理方法,是对一类事物所具有的某种属性,推测与它类似的事物也应具有这种属性的方法,类比对象间共有的属性越多,则类比结论的可靠性越大。通过类比法原理和类型分类以及类比技法,论述类比法在产品设计领域中地广泛使用。
关键词:类比法;产品设计;创新性
根据普遍联系的哲学观中所讲的,事物总是处在这样或那样的联系之中,完全孤立的事物是不存在的。“人以群分,物以类聚”就是指他们之间的有着一定的相似或相近性。这种共性存在,是由类比法推理而来的。类比法作为产品设计的一种方法,它是对两个事物之间进行比较分析,从而推出这两个事物其他方面的相同或相似性。
1类比法的概念
1.1类比法的概念
类比源于古希腊,其含义表示比例。类比法就是根据两个或两类对象之间在某些方面相同或相似而推出他们在其他方面也有可能相同的一种思维形式和逻辑方式。[1]这是运用类比推理形式进行论证的一种方法。类比法与其他逻辑思维方法相比,它属于平行式思维方法。不管是哪种类比它都是在同层次之间进行的。亚里士多德在《前分析篇》中指出:“类推所表示的不是部分对整体的关系,也不是整体对部分的关系”。[2]对于类比的可靠程度,我们就要尽可能地寻找对象间更多的相同点。相同点越多,可靠性程度就越大,二者的关联度就会越大,结论就可能越可靠。反之,结论的可靠性程度就会越小。产品是社会发展到一定阶段的产物,它是人们生活和工作服务的工具,是人——自然——社会之间相互联系的媒介,也是生活方式的物质媒介,是诸多信息展示的载体。[3]而产品设计主要是满足于人们物质生活和精神层面的需求,从而进行的创新性的设计目的。在锤子的进化史中,从最初的打磨得很粗糙的击打用的石头,到詹姆斯内斯密斯1842年设计的巨型蒸汽锤。在此演化的过程中由石头到蒸汽锤,“由此及彼”进行的类比推理,它们之间经过了一个归纳和演绎的程序。
1.2类比法的特点
类比法的特点是“先比后推”。“比”是类比的基础,既要比它们的共同点,也要比它们之间的不同点。对象之间的共同点是类比法能否继续施行的前提条件,如果对象之间没有共同点,那么它们是无法进行类比推理的。类比法作为设计创新的一种方法,在运用时应遵循以下三个步骤:首先,找出事物的相似点;其次,对其相似点进行比照;再次,将相似点进行必要的加工并运用在设计中。
2类比法的原理及分类
在产品设计中的应用类比法是产品创新性的一种新方法,而各种方法又是相互贯通融合。类比法以比较为基础,关键是发现和找出原型,还要具有丰富的想象力,它的原理包括两个方面:异质同化和同质异化。
2.1异质同化
它是把陌生的事物看成熟悉的事物,再利用熟悉的观点和角度对其认识,使陌生的事物有着熟悉事物的特性,从而达到转陌生事物为所熟知的事物的理想状态,进行关于新事物的创造构思。
2.2同质异化
用陌生的观点和角度来分析熟悉的事物,借助利用与以往不同的观点和角度来分析已知的事物,从而找出已知事物的新特性、新功能、新结构,来对已知事物进行新的设计。运用类比法在对产品进行设计之时,异质同化和同质异化是缺一不可,前者是前提和基础,后者是创造设计的关键环节,我们应该对其进行全面的分析加以利用。以类比法为基础对产品设计展开联想时,它的实际连接方式是有所不同的。美国麻省理工学院W.J戈登把创造过程的类比分成四类,分别是直接类比、拟人类比、象征类比及幻想类比。第一,直接类比。直接类比是从自然界的现象中或社会中已有的成果中去寻找与之类似的事物,然后通过比较分析,得出启发,进行创造构思。直接类比是比较直观的一种分类,在对产品进行分析比较时,类比对象与设计的产品本质特征相似度越接近,成功率也就越大,反之越小。如仿生、功能模拟等。第二,拟人类比。又称感情植入法或角色扮演。就是把研究的事物人格化,然后把自身设想为被研究对象的某个因素,对其进行想象。在现实生活中,最为常见的就是机器人,就是将人的动作植入机器人中,来模拟人的动作。第三,象征类比。象征类比主要是由具象化转换为抽象化,将具象事物所具有的特征,对其进行抽象化的`分析类比。对所要设计的产品,先进行总体的抽象化概括,然后对产品设计进行简化,从而去寻找与之相类似的具体化事物,对其进行类比。象征法主要是根据场景或情节上的相似性,以图案或相关题材为手段来实现象征功能的。例如,中国传统文化中的梅兰竹菊,分别有着自己象征性的寓意,将它们作为元素分别用在同一个产品上时,它们所传达的意思也不是完全一样的;玫瑰寓意爱情;书本寓意知识等等,生活中这样的例子随处可见。第四,幻想类比。幻想是不受任何事物限制,可以无限幻想,也可以借助科学和神话传说来大胆想象。如由天上飞的鸟儿,人们通过幻想发明了可以在天上飞的飞机;水中游的鱼儿,人们发明了潜水艇等。设计讲究的是创新,创新就要打破常规,使用各种对之有效的方法,大量寻找有创新性的素材,对其进行“去粗取精,由此及彼”,最后加以整合,设计出最具创新性、符合人们需求的产品。
类比技法在产品设计中经常被使用,常用的技法主要有原型启发法、移植法、仿生法三种。
3.1原型启发法
设计强调的是创新,而原型启发法强调的是启发,以启发为基础进行的创造性的思维模式。主要是用人的创造性思维模式来观察事物的原型,在原型的启发下,将偶然性的事物经过观察和分析,产生新的创新性思维方法。原型启发法对产品设计存在着偶然性和机遇性。比如说我们最早使用的火炉,当火炉里的火不旺时,只要我们用铁棍拨一拨,火苗就顺着拨开的洞燃烧起来。以至于我们后期在前人的启发下,发明了蜂窝煤。
3.2移植法
移植法与原型启发法相比更加的具体,将某个产品的特性引用到另一个产品中去,对其进行加工改造,创造出一个全新的产品。在设计中,有许多产品的设计手法都是相通的,它们之间没有一个严格的界限,都是利用相互间的共性,进行移植进行设计的。如对其产品的材质、色彩、功能的移植使用。
3.3仿生法
仿生设计法是一种创造性的设计思维,它区别于其他的设计方法,仿生设计主要以自然物为设计对象,对产品进行的创新型的设计过程。仿生设计最终追求的设计本质是“使产品回归自然”。仿生法设计是产品设计中最常见的设计方法,它追求的是绿色的、自然的、人性化的设计方法,以原生生物状态展示产品设计,使人们亲近大自然,同时增加了产品的趣味性,缓解人们使用产品的疲劳感和压力。
4结语
类比法是产品设计的一种创造性的思维方法,它使用原型启发法、移植法、仿生法设计出许多具有创造性、有趣性、个性化的产品。在对产品进行设计时,利用对未知事物各种因素和已知事物各种因素,通过类比法的异质同化和同质异化的两个基本原则的创造过程,把它们联系起来,得出富有新意的创造方法。
参考文献:
[1]袁希娟,龚耘.浅谈类比法[J].河北理工学院学报(社会科学版),.
[2]何博超.亚里士多德(前分析篇)[M].华东师范大学出版社,.
[3]刘永翔.产品设计(第2版)[M].北京:机械工业出版社,.
论文:简谈类比法在飞机结构强度教学中的运用
类比法是根据两类事物之间在某些方面的类似或相同,推断出它们在其他方面也可能类似或相同的逻辑思维方法。它是以比较为基础,通过对两类不同事物进行比较,找出它们的相同点或相似点,然后以此为根据,将关于某一事物的知识或结论推移到另一事物中去。它是一种科学有效的学习方法,在教学中运用类比法,对学员知识的迁移能力、理解能力和分析能力的提高和发展有很大好处。飞机结构强度是一门专业基础课,是学员学习后续专业课的基础,对学员今后从事相关专业工作起到理论支撑的作用。但该课程理论较深、内容抽象,不易学员掌握。针对这种现象,笔者结合几年来的教学实践,通过合理应用类比法,不仅使学员掌握了知识,而且还提高了他们分析问题的能力,激发了他们的创新意识。
一、飞机结构强度教学中运用类比法的意义
1.运用类比法符合飞机结构强度的课程特点。飞机结构强度教材,不仅是传播知识的工具,更是训练和培养学员思维能力的最好素材。笔者认为,作为一名飞机结构强度教员,在深入钻研教材的同时,还要注重教材中蕴涵的丰富科学思维方法,并在教学中给予充分利用。尽管飞机结构强度理论深、内容多,但若仔细研究教材的前后内容,我们会发现教材中的一部分内容与生活常识有密切关联、一部分内容与工程力学知识分析方法相似、还有一部分章节的内容在分析方法和研究思路上极为相似,所以很多教学内容适合运用类比法来讲解。
2.运用类比法有助于提高学员的分析能力。飞机结构强度课程的主要内容之一是分析飞机机翼、机身和起落架等部件的受力情况。在学习这些内容时,我们不仅可以运用类比法分析它们在结构型式、外载荷和受力分析中的相似处,还可以揭示这些知识体系的变化、发展过程及其带来的影响,引导学员去感受知识的来龙去脉,形成观察、对比和思考的良好习惯,增强学员分析问题的能力,为他们以后学习专业课和从事专业工作奠定坚实的'基础。在飞机结构强度教学中运用类比法,不仅让学生更容易接受新的知识,而且还可提高他们的分析问题能力。
3.运用类比法有助于培养学员的创新意识。与其他方法相比,类比法的或然性最大,但它却是最富有创造性的推理方法,可以为人们的思维过程提供更广阔的自由创造天地。在飞机结构强度教学中,根据教材的特点,恰如其分地运用类比法,不仅把抽象且复杂的问题简单化、形象化,还可引导学员去发现新问题、揭示新规律和探索新方法,使学员获得再发现的体验。所以,在教学中,类比法是培养学员创新意识的一种有效途径。
二、类比法在飞机结构强度教学中的具体应用
1.公式推导时应用类比法。在公式推导过程中,可以通过类比法,加深公式的理解,便于公式的记忆。如在推导出水平突风载荷的飞机升力表达式时,得出水平突风载荷的方向与飞机航向相反时,飞机的升力增加,飞机上升;反之则飞机下降的结论。当时,一些学员对这个结论十分惊讶,怎么可能飞机顺风飞行时,反而飞机的升力减少,飞机下降呢?为了便于对这个抽象结论的理解,笔者把学员引导到生活中放风筝的情形。通过放风筝需在逆风条件下进行的例子,让学员在已具备的感知条件下去理解水平突风载荷的飞机升力表达式就变得相对容易很多。这样不仅达到事半功倍的效果,而且还扩大了学员的知识面、激发了学员学习这门课的兴趣。
2.理解概念时应用类比法。在学习一些重要概念时,学员们往往只注意这些概念的表面文字,而忽略了这些概念中所含有的一些本质特征。例如飞机过载是飞机结构强度课程中的一个重要概念。它的大小反映飞机结构受载的严重程度。如果理解这个概念的本质,可以和体育比赛项目中的举重项目进行比较。大家知道,举重项目是按公斤级分类的,在同一级比赛中,如果两个运动员举出相同的重量,体重较轻者获胜。这说明仅仅从运动员举多少重量来判断运动员的举重能力是不够的,还应考虑他自身的重量。相同的道理,判断飞机结构受载是否严重,也不是简简单单根据它受力的大小直接判断,而需要结合飞机的重量综合考虑。所以,选用能正确反映飞机结构严重受载程度的指标不是某个力,而应是一个相对值,即飞机过载。这样不仅加深了对概念的理解,还利用生活常识活跃了课堂气氛,让学员在轻松的环境中去学习理论知识。
3.受力分析时应用类比法。飞机结构各部件的受力分析是飞机结构强度课程的核心内容,同时也是该课程的难点之一。在学习飞机结构各部件的受力分析时,学员普遍感到内容抽象、不易理解。例如分析机身结构受力时,可以把机身类比为机翼翼梁。当机身承受垂直载荷时,剪力主要由两侧蒙皮承受,相当于翼梁腹板;弯矩主要由上下大梁(壁板)承受,相当于翼梁缘条。这时机身可以看作是工字翼梁。当机身承受侧向水平载荷时,剪力主要由上下蒙皮承受,相当于翼梁腹板;弯矩主要由两侧大梁(壁板)承受,相当于翼梁缘条。这时机身可以看作是H字翼梁。把机身类比为机翼翼梁,一则机身的受力特点与翼梁相似,二则翼梁的受力特点大家很清楚。这样,把机身看作翼梁进行受力分析时,不仅将新旧知识类比分析,加深学员知识的理解,还突破难点,降低教学难度。
4.评定准则时应用类比法。飞机结构强度课程的内容从大的方面可以分为四大模块,即静强度、刚度、疲劳强度和断裂力学。在学这门课程之前,学员主要接触过这四大模块中的静强度知识,对静强度理论中的评定准则及其应用非常熟悉。在后续的学习中,我们仔细观察会发现这四大模块的评定准则在形式是惊人相似,都是某项数值小于某允许值。所以可以通过和静强度评定准则进行类比来学习其他评定准则。这样,不仅加深学员对评定准则的理解,还可总结出一些规律。
5.解释现象时应用类比法。战斗机在空战飞行中,需要完成各种机动飞行,飞机过载的大小和方向将不断发生变化,变化的过载会影响飞行员的生理。当飞行员承受大的正过载时,由于惯性力作用,飞行员的血液从头部流上下肢,可能造成脑部缺血等现象;反则,承受大的负过载时,血液会涌上头部,出现脑充血。直接给学员分析飞机过载对飞行员生理的影响,一些学员理解较为困难。若把这种影响与日常生活中的一些体验联系起来,既可加深学员的理解,还可增加课堂的趣味性。通过日常生活例子的类比,可启发学员去联想,由此及彼,寻找答案,从而培养和提高学员的创新思维能力。
6.章节总结时应用类比法。在阶段复习和课程总结时,若将各知识点分散复习,学员不易掌握且层次不清,若能将有关知识进行类比,把一些有内在联系的知识串联起来,建构一定的知识网络,就可以加深学员对知识的理解和掌握。如对于机翼、机身和起落架受力分析的这三章来说,它们在内容安排上均是按结构载荷受力分析强度结论的一条主线展开的。因此在复习机翼、机身和起落架的受力分析时可将这三大部件的结构特点、外载荷和受力分析方法分别加以比较。这样不仅增强了知识的系统化,而且揭示了解决强度问题的共同思路,且可启发学员自己去探索新型飞机结构受力分析问题的解题思路。
三、应注意的问题
1.要具备牢固的基础知识。牢固的基础知识是合理应用类比法的前提。类比法要求教员在运用时不仅要熟悉所授课程的内容,而且对其余课程如基础课、专业课,甚至对日常生活的相关内容也要有所了解,同时还要掌握教育学的基本理论。也就是说,教员不仅要精通专业,还要博览群书,有丰富的知识储备。只有这样才有可能巧妙而准确地选择类比对象,讲好飞机结构强度课程。
2.要讲究科学的理论依据。运用旧知识采用类比法推理出新知识时,一般仅是根据简单比较而进行的推理,并不具体分析事物间联系的性质,因此得到的结论也并不具有逻辑的必然性,其结论不一定完全正确,因此在类比时必须用经过论证的理论作依据,不能盲目类推,否则将谬论百出。
3.要抓住事物的本质属性。类比法就其本质来讲是一种发现的方法,而非严格的推理。所以要提高类比的可靠性,不能以表面相似为根据作肤浅的类比,而应以事物本质联系为根据进行类比。只有这样,得出的结论才较为可靠。
通过上述问题的分析,不难发现,类比方法在飞机结构强度课程教学中的应用,能使抽象、复杂的问题形象、生动起来,从而激发出学生的学习兴趣,提高教学效果。当然,在类比的过程中也需要注意各种不同事物之间的差异和区别,在概念、原理的讲解中,应当进一步把它们的本质讲清楚。只有这样,才能使学生更好地理解所学习的内容,启发学生的思维,加深理解,触类旁通。
类比和对比法在初中数学教学中的应用
首先,复习小学学过的分数概念:两数相除,可以表示成分数的形式.如3÷4= ,(-7)÷2=-,5÷(-9)= , 一个分数由分子、分母和分数线构成,分子、分母都是数,但分母不能是零,为什么分母不能为零呢?因为零不能做除数,分数有正分数、负分数,如果分子等于零,只要分母不是零
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其次,在讲分式的基本性质时,先复习分数的基本性质,推想分式的基本性质,我们来看如何做不同分母的分数的加法: ; ,这里先将异分母化为同分母, ,这是根据什么呢?
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三边对应相等――两三角形全等.此外,在多项式除法与多位数除法,因式分解与质因数分解:开立方与开平方,中心对称与轴对称;分比定理与合并定理;扇形面积公式与三角形面积公式等等,都可以通过类比和对比进行教学,这种数学方法的教学,学生在学习过程中能较轻松地接受新知识,在实践中也证明,这种类比和对比的数学方法,学生掌握的知识扎实,理解也较好.当然,类比和对比只能用来帮助我们建立猜想,作为研究问题的线索.上一页 [1] [2] [3] [4]篇11:类比和对比法在初中数学教学中的应用类比和对比法在初中数学教学中的应用摘 要:数学类比和对比法是数学教学中常用的一种重要方法,文章通过实例阐述数学类比和对比法在初中数学教学中的应用.关键词:类比法;对比法;数学教学;分式数学问题浩如烟海,面对一个个数学问题如何着手求解?有些学生做了大量的题目,但考试遇到新题型或只是稍稍变换一下,就不知所措,原因是在平时的学习中,缺乏掌握数学思考方法.掌握一种新的'思考方法要比学会解几道具体习题更为重要,这些解题方法和技巧是进一步学习数学不可缺少的工具,数学方法的学习,在数学学习中起到事半功倍的效果,本文就数学类比和对比法在初中教学中的具体应用进行阐述.类比是根据两个对象有一部分性质类似,推出与这两个对象的其他性质相类似的一种推理方法.因此,类比是从特殊到特殊的推理.通过类比,可以发现新旧知识的相同点,利用已有的旧知识,来认识新知识.对比是通过比较,找出一事物区别其他事物的特点,通过对比可以找出差异,有助于进一步加深对新知识的理解.类比和对比这两种方法是相辅相成的,都是通过新旧知识的相互联系,利用已有的旧知识,揭示新知识的本质.例如:在学习分式这章时,关键是要用与分数类比的方法导出分式概念,分式基本性质与分式的四则运算法则,这样新知识易为学生接受与掌握,具体操作如下:首先,复习小学学过的分数概念:两数相除,可以表示成分数的形式.如3÷4=[1] [2] [3] [4] [5] [6]篇12:类比法在初中物理教学中的应用论文类比法在初中物理教学中的应用论文论文摘要:类比是萌发科学猜想和假设的一个重要方法,它是根据两种事物在某些方面的相同或相似,推理出他们在其他方面可能相同或相似的一种逻辑思维形式,是使人在思想上确定事物间异同关系的思维过程。在初中物理教学中运用类比法教学可以指导学生理解物理概念,掌握物理规律,有助于引导学生对所学知识进行总结,使学习成为学生自主积极参与的活动,利于发挥学生的主观能动性和发展学生思维能力。在初中物理教学中运用类比法教学,让学生理解物理概念,掌握物理规律。论文关键词:类比法 物理教学一、类比已有知识在学习中,巧妙运用已学知识类比,不仅使学生复习巩固了所学知识,而且使学生在新旧知识类比中加深对学习内容的理解,开拓思路,激发了学生自主学习的兴趣,利于开发学生的创造性思维。如学习功率概念时,可以通过学生已有的速度概念形成过程进行类比:要比较运动快慢可用相等时间比路程,也可用相等路程比时间,但在时间和路程都不等时怎样比较快慢?就要看单位时间内通过路程的多少,从而定义了速度。要比较做功快慢可用相等时间比做功多少,也可用做相同的功比较所用的时间,在时间和功的多少都不等时,看单位时间内所做的功多少而定义了功率。初中物理中压强、密度等概念均采用了类似比值法定义的。再如:将分子动能和势能与物体的动能和势能类比;将判断磁场存在的方法与用转换法判断电流的存在方法类比等。通过类比使学生领略“类比”这一科学方法,并引导学生自主发现探索新旧知识间的横向联系,从而更好地理解和掌握新知识。二、类比生活体验学生在日常生活中积累了一定的生活经验,用学生身边的事例进行类比,活化学生头脑中贮存的生活信息,可调动学生学习的积极性和主动性,利于培养学生在生活中观察和分析问题的能力。如把电流与生活中水流比较,从系统结构、能源作用、形成原因、流动方向、强度大小等方面类比,促进知识的正迁移。再如把照相机成像的原理与人的眼睛类比;把声波与学生熟悉的水波和弹簧中产生疏密波类比。这样的类比将抽象知识用形象事物来理解,能发挥学生的主观能动性,学生遇到新的概念和事物能自主作类比分析,既能激发学习兴趣,又进行科学思维和方法的训练,丰富了学习内容。三、类比其它学科用学生已学过的其它学科知识进行类比,活化学生头脑贮存的知识信息,使学生能动地认识、理解并掌握知识,让学生在学习知识的同时,提高获取知识的能力,掌握科学的思维方法。如欧姆定律变形公式R=、密度公式=、串并联电路中电压、电流分配规律等公式与数学函数关系式进行类比找出异同,公式中的R与等,它们反映的`都是物体本身的物理属性,与公式中其它物理量无关,类同于数学函数关系式中的常数K。这样类比加深了对物理公式的意义理解,还可避免物理公式数学化。再如把物理图象与数学函数图像类比;凸透镜、凹透镜的外形特点类比于字凸凹形状;量筒、量杯的刻度特点类比于筒中的“同”刻度均匀和杯中的“不”刻度不均匀。这样类比,易于使学理解和掌握知识,逐渐形成知识网络,并能有效探索获取新知识,有利于培养学生理解能力、思维能力、分析归纳能力和学生创造性思维能力。四、类比实物模型把物理知识与实物模型相类比,把抽象事物赋予间接的直观形象,把研究对象具体化,可使学生抓住知识的本质特征,对知识有更全面、更深刻的理解和把握。如在学习“电磁感应现象”时,由于学生的空间想象能力不强,对导体是否做切割磁感线运动感到难以判断,教学中把磁感线与一根根拉紧的棉线相类比,导体类比于一把刀,导体在磁场中运动就相当于刀子在棉线中运动,只要刀子的运动中能切断棉线,导体就在做切割磁感线运动,这样学生就容易理解和掌握了。再如把分子间作用力与距离的关系与弹簧分子模型类比;影响电阻大小的因素长度、横截面积和材料与人走路的道路长、宽、路面结构材料类比;把气体、液体、固体分子结构和体积、形状与学生放学、课间、上课的三种形态相类比等;这样用具体的、有形的、学生熟知的事物和模型来类比说明哪些抽象、无形的、陌生的事物,通过借助于比较熟悉的事物特征,去理解和掌握另一个有相似性的对象某一特征,为学生知识建构提供支持条件和认知工具与策略,使学生学得轻松愉快、理解更深刻,利于学生逐步形成自己的思维模式,增强学生自主学习物理的意识和能力。类比法还有发现功能,可使知识条理化,能分清概念和规律之间的相似和差异,从而发现新问题,发展新知识。法拉第就是通过了解奥斯特发现电流能产生磁场、磁铁能磁化铁性物质、电和能使导体感应电流,进行逆向思维、类比推理和探索研究,发现了电感应现象。在初中物理教学中运用类比法,既增强了知识间的横向联系,又激发了学生学习的兴趣,增强了学生学好物理的信心,调动了学生主动探求新知的积极性,同时,对培养学生理解能力、思维能力和创新意识大有裨益。【参考文献】[1]何文峰.浅析物理规律教学[J].,(03).篇13:表扬法在体育教学中的运用采用文献资料法等方法,重点阐述了表扬在体育教学中运用的作用手段和方法.在教学中运用恰当的表扬法,有利于学生选择正确的体育行为,提供成败的信息,激发学习动机、学习兴趣,引起学生之间的学习竞争等.表扬应从爱护学生出发,实事求是,恰如其份地运用,加速教学进程.作 者:邱海龙 QIU Hai-long 作者单位:浙江鄞县李关弟中学,浙江,宁波,315104 刊 名:体育科研 英文刊名:SPORTS SCIENCE RESEARCH 年,卷(期):20xx 22(4) 分类号:G07.04 关键词:体育教学 表扬法 学习动机 学习兴趣
此外,在多项式除法与多位数除法,因式分解与质因数分解:开立方与开平方,中心对称与轴对称;分比定理与合并定理;扇形面积公式与三角形面积公式等等,都可以通过类比和对比进行教学,这种数学方法的教学,学生在学习过程中能较轻松地接受新知识,在实践中也证明,这种类比和对比的数学方法,学生掌握的知识扎实,理解也较好.当然,类比和对比只能用来帮助我们建立猜想,作为研究问题的线索.
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类比和对比法在初中数学教学中的应用
关键词:类比法;对比法;数学教学;分式
数学问题浩如烟海,面对一个个数学问题如何着手求解?有些学生做了大量的题目,但考试遇到新题型或只是稍稍变换一下,就不知所措,原因是在平时的学习中,缺乏掌握数学思考方法.掌握一种新的'思考方法要比学会解几道具体习题更为重要,这些解题方法和技巧是进一步学习数学不可缺少的工具,数学方法的学习,在数学学习中起到事半功倍的效果,本文就数学类比和对比法在初中教学中的具体应用进行阐述.
类比是根据两个对象有一部分性质类似,推出与这两个对象的其他性质相类似的一种推理方法.因此,类比是从特殊到特殊的推理.通过类比,可以发现新旧知识的相同点,利用已有的旧知识,来认识新知识.
对比是通过比较,找出一事物区别其他事物的特点,通过对比可以找出差异,有助于进一步加深对新知识的理解.
类比和对比这两种方法是相辅相成的,都是通过新旧知识的相互联系,利用已有的旧知识,揭示新知识的本质.
例如:在学习分式这章时,关键是要用与分数类比的方法导出分式概念,分式基本性质与分式的四则运算法则,这样新知识易为学生接受与掌握,具体操作如下:
首先,复习小学学过的分数概念:两数相除,可以表示成分数的形式.如3÷4=
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类比法在初中物理教学中的应用论文
论文摘要:类比是萌发科学猜想和假设的一个重要方法,它是根据两种事物在某些方面的相同或相似,推理出他们在其他方面可能相同或相似的一种逻辑思维形式,是使人在思想上确定事物间异同关系的思维过程。在初中物理教学中运用类比法教学可以指导学生理解物理概念,掌握物理规律,有助于引导学生对所学知识进行总结,使学习成为学生自主积极参与的活动,利于发挥学生的主观能动性和发展学生思维能力。在初中物理教学中运用类比法教学,让学生理解物理概念,掌握物理规律。
论文关键词:类比法 物理教学
一、类比已有知识
在学习中,巧妙运用已学知识类比,不仅使学生复习巩固了所学知识,而且使学生在新旧知识类比中加深对学习内容的理解,开拓思路,激发了学生自主学习的兴趣,利于开发学生的创造性思维。如学习功率概念时,可以通过学生已有的速度概念形成过程进行类比:要比较运动快慢可用相等时间比路程,也可用相等路程比时间,但在时间和路程都不等时怎样比较快慢?就要看单位时间内通过路程的多少,从而定义了速度。要比较做功快慢可用相等时间比做功多少,也可用做相同的功比较所用的时间,在时间和功的多少都不等时,看单位时间内所做的功多少而定义了功率。初中物理中压强、密度等概念均采用了类似比值法定义的。再如:将分子动能和势能与物体的动能和势能类比;将判断磁场存在的方法与用转换法判断电流的存在方法类比等。通过类比使学生领略“类比”这一科学方法,并引导学生自主发现探索新旧知识间的横向联系,从而更好地理解和掌握新知识。
二、类比生活体验
学生在日常生活中积累了一定的生活经验,用学生身边的事例进行类比,活化学生头脑中贮存的生活信息,可调动学生学习的积极性和主动性,利于培养学生在生活中观察和分析问题的能力。如把电流与生活中水流比较,从系统结构、能源作用、形成原因、流动方向、强度大小等方面类比,促进知识的正迁移。再如把照相机成像的原理与人的眼睛类比;把声波与学生熟悉的水波和弹簧中产生疏密波类比。这样的类比将抽象知识用形象事物来理解,能发挥学生的主观能动性,学生遇到新的概念和事物能自主作类比分析,既能激发学习兴趣,又进行科学思维和方法的训练,丰富了学习内容。
三、类比其它学科
用学生已学过的其它学科知识进行类比,活化学生头脑贮存的知识信息,使学生能动地认识、理解并掌握知识,让学生在学习知识的同时,提高获取知识的能力,掌握科学的思维方法。如欧姆定律变形公式R=、密度公式=、串并联电路中电压、电流分配规律等公式与数学函数关系式进行类比找出异同,公式中的R与等,它们反映的`都是物体本身的物理属性,与公式中其它物理量无关,类同于数学函数关系式中的常数K。这样类比加深了对物理公式的意义理解,还可避免物理公式数学化。再如把物理图象与数学函数图像类比;凸透镜、凹透镜的外形特点类比于字凸凹形状;量筒、量杯的刻度特点类比于筒中的“同”刻度均匀和杯中的“不”刻度不均匀。这样类比,易于使学理解和掌握知识,逐渐形成知识网络,并能有效探索获取新知识,有利于培养学生理解能力、思维能力、分析归纳能力和学生创造性思维能力。
四、类比实物模型
把物理知识与实物模型相类比,把抽象事物赋予间接的直观形象,把研究对象具体化,可使学生抓住知识的本质特征,对知识有更全面、更深刻的理解和把握。如在学习“电磁感应现象”时,由于学生的空间想象能力不强,对导体是否做切割磁感线运动感到难以判断,教学中把磁感线与一根根拉紧的棉线相类比,导体类比于一把刀,导体在磁场中运动就相当于刀子在棉线中运动,只要刀子的运动中能切断棉线,导体就在做切割磁感线运动,这样学生就容易理解和掌握了。再如把分子间作用力与距离的关系与弹簧分子模型类比;影响电阻大小的因素长度、横截面积和材料与人走路的道路长、宽、路面结构材料类比;把气体、液体、固体分子结构和体积、形状与学生放学、课间、上课的三种形态相类比等;这样用具体的、有形的、学生熟知的事物和模型来类比说明哪些抽象、无形的、陌生的事物,通过借助于比较熟悉的事物特征,去理解和掌握另一个有相似性的对象某一特征,为学生知识建构提供支持条件和认知工具与策略,使学生学得轻松愉快、理解更深刻,利于学生逐步形成自己的思维模式,增强学生自主学习物理的意识和能力。
类比法还有发现功能,可使知识条理化,能分清概念和规律之间的相似和差异,从而发现新问题,发展新知识。法拉第就是通过了解奥斯特发现电流能产生磁场、磁铁能磁化铁性物质、电和能使导体感应电流,进行逆向思维、类比推理和探索研究,发现了电感应现象。在初中物理教学中运用类比法,既增强了知识间的横向联系,又激发了学生学习的兴趣,增强了学生学好物理的信心,调动了学生主动探求新知的积极性,同时,对培养学生理解能力、思维能力和创新意识大有裨益。
【参考文献】
[1]何文峰.浅析物理规律教学[J].,(03).
采用文献资料法等方法,重点阐述了表扬在体育教学中运用的作用手段和方法.在教学中运用恰当的表扬法,有利于学生选择正确的体育行为,提供成败的信息,激发学习动机、学习兴趣,引起学生之间的学习竞争等.表扬应从爱护学生出发,实事求是,恰如其份地运用,加速教学进程.