例谈物理概念和规律的建立方法

摘 要：如何使学生形成、理解和掌握物理概念，进而掌握规律，并使他们的认知能力在这个过程中得到发展，是中学物理教学的核心问题。《义务教育物理课程标准》中的课程目标明确提出：“学习从物理现象和实验中归纳简单的科学规律，尝试应用已知的科学规律去解释某些具体问题，有初步的分析概括能力”的要求。在教学中对学生进行方法教育，进而培养学生的各种能力是课堂教学改革的一个要求，也是必然趋势。

关键词：物理概念；物理规律；归纳推理方法

建构主义学习理论认为，学生并非是一个计算机硬盘或一个空的容器，他们并不是被动地等待知识的填充。相反，他们积极地建构自己的知识。尽管教师不能完全控制学生的学习，但有经验的教师应能促进学生积极的学习过程。而当前的物理教学中，教师往往更多地注重学生对物理概念和规律的运用，忽视物理概念和规律建立的过程，导致学生对物理概念和规律的理解不够深刻透彻。

学生了解物理概念和规律建立的过程，就是通过自己的思维活动形成这些概念之间的本质或因果联系的过程。在中学物理教学中，许多物理概念与规律的建立都是在实验的基础上，通过对实验现象或实验数据进行归纳推理而得出的。中学物理教学中常用的归纳推理的方法主要有求同法、差异法、共变法几种。本文结合实例，对这几种方法的运用进行介绍。

1.求同法

1.1求同法及其逻辑形式

如果被研究的现象在出现于其中的两个或更多事例中仅有一个共同情况，那么，这个情况就是这个给定现象的原因（或结果）。这就是求同法。

其逻辑形式如下：

事例 有关的因素 被研究的对象

1 A，B，C a

2 A，D，E a

3 A，F，G a

结论：A与a有因果关系

1.2求同法运用示例

例：研究声音是怎样产生的？

在教材中呈现了许多物体发声的例子，如，唱歌、瀑布、砂轮打磨工件、青蛙鸣叫等等。在这些事例中有一个共同的因素：振动，因此便可得出“声是由于物体的振动产生的”这一结论。

物理教材中多数定义性概念和一些规律可以运用求同法获得。如，“力”“机械运动”等这些概念以及“弹力产生的条件”“重力的方向”等规律都可通过求同法得出。

2.差异法

2.1差异法及其逻辑形式

如果被研究的对象在一个事例中出现，在另外一个事例中不出现，而且两个事例在其他情况上都相同，只在某一个情况上不相同，那么，这个情况就是该现象的结果或原因，或原因之一的不可缺少的部分。这就是差异法。

其逻辑形式如下：

事例 有关的因素 被研究的对象

1 A1，B，C，D a1出现

2 A2，B，C，D a2出现

结论：A与a有因果关系

2.2差异法运用示例

例：奥斯特实验：研究磁场产生与电流的关系。

事例 条件 结果

1 导线断电 小磁针不偏转（无磁场）

2 导线通电 小磁针偏转（有磁场）

结论：通电导线周围存在着磁场

在物理教学中有许多结论或物理规律都是运用差异法获得的。

3.共变法

3.1共变法及其逻辑形式

共变法是应用差异法确定了某一个现象会产生某种结果以后，用来确定此结果的数量变化关系的。

其逻辑形式如下：

事例 有关因素 被研究的现象

1 A1，B，C a1

2 A2，B，C a2

3 A3，B，C a3

结论：A与a有因果关系

3.2共变法运用示例

例：研究压力作用效果与受力面积的关系

事例 条件 结果

1 压力一定，受力面积较大 海绵下陷程度较小

2 压力一定，受力面积较小 海绵下陷程度较大

结论：压力一定时，受力面积越小，压力作用效果越明显。

共变法是物理教学中最常使用的归纳推理方法，在定性或定量研究两个物理量之间的关系时，一般就是运用共变法获得的。比如，研究电流与电压、电阻的关系，同种物质质量与体积的关系，重力与质量的关系，影响动能大小的因素，影响重力势能大小的因素等等，共变法是物理研究方法中控制变量法的逻辑基础。

在物理教学中，通过对这些逻辑推理方法的运用，可以加深学生对物理概念和规律本身意义的理解，从而促进对知识的应用。因此，物理教师应该注重学生对物理概念和规律的理解，让学生知其然且知其所以然。只有在此基础上，学生才能产生更大的学习兴趣和持久的求知欲望。

参考文献：

[1]朱雄.物理学方法概论.北京：清华大学出版社，2008-05.

[2]陈刚.物理教学设计.上海：华东师范大学出版社，2009.

（作者单位 张小芳：山西省临汾市尧都区县底镇第一中学 马小清：山西省临汾市尧都区临钢中学）