摘要：针对物理化学教学学内容中凸显的概念抽象、枯燥且容易混淆等问题，本文主张在教学实践中着重培养学生的类比思维能力，利用熟知的已有知识，帮助学生对物理化学新知识的理解和认知。教学实践证明，类比法对重点、难点知识的讲解能够达到由浅入深、化难为易的教学效果，可极大程度调动学生的兴趣和学习主动性，对提升物理化学教学效果具有重要的意义。
关键词：类比思维；物理化学；教学效果
在材料、化学、化工、生物、制药、冶金等相关专业中，学生对物理化学知识的掌握程度影响到对其他课程知识点的把握。同时物理化学也是诸多大学研究生入学的专业考试课程。但是，在物理化学课程具有课程起点高、知识点密集、知识点抽象、难度大的特点。这也使得物理化学“教”与“学”的难度都较高。如何提升教学效果，一直是物理化学教学中研究的一个重要课题。在具体教学中，通过联想、分析、比较、归纳，把已经熟悉的知识模型、知识规律与所研究的各种现象和过程相联系，找出它们在某些方面的相似之处，并用类似的方法处理称为类比思维方法。类比思维曾经帮助人类获得大量的知识，很多物理学家如开普勒、牛顿、麦斯伟尔都运用类比思维解决了很多物理学难题，可见，类比思维能力是进行学习和研究的基本素质之一。根据认知心理学原理，在学生学习新的知识，尤其是比较抽象的知识时，最好能找到新旧知识之间的联系。对于物理化学教学而言，通过相似关系举出学生熟悉的领域中的实例，可以帮助学生对新知识的理解和认知。由于物理化学教学内容相对抽象，类比思维可对学生学习该课程提供直接的指导和启发。另外，类比思维也是一种科学的思维方法，运用类比有助于迅速地把握处理问题的关键，变通物理化学规律，提高分析问题和解决问题的能力。
一、与熟悉的形象化的事物进行类比
物理化学教学内容中有很多抽象的概念，比如焓、熵函数、活度、相律等。这些概念不易理解，但是用学生熟悉的形象化的事物去类比，可帮助学生较快地理解与掌握这些概念的含义。这种类比思维方法的基本过程是，确定要类比的目标问题对象，然后确定类比源对象；之后对目标问题对象与类比源对象进行比较，进而找出他们之间的类似关系；根据目标问题对象的已知信息，对其相似关系进行重整化处理。例如，学生在学习热力学第二定律章节内容中利用熵判据ΔS≥0来判断隔离系统的方向与限度时，普遍感到不好掌握，我们就类比生活中的现象来进行解释。即让同学试想自己生活的房间，如果平时不注意清洁和整理，用过的东西随意丢弃摆放，用不了多长时间房间就会变得很混乱。这样，同学们在理解熵增加的本质即系统内部自然发生的随机过程打破了原有的状态限制，使得系统内部元素的状态更多，就会感到抽象的内容更加形象化，更易于理解与接受。所以，利用类比法，使抽象、陌生的概念变为具体、熟悉的知识，降低接受抽象概念的难度，提高了学生学习物理化学的兴趣。这种思维方式通过选取合适的类比源对象和目标问题对象以直观的、形象的图景映入学生脑海中，使其具有形象思维的特征。
二、与其他课程内容进行类比
学习类比思维主要是让学生知道很多知识点之间不是孤立的，而是相互联系、相互促进的。类比思维的培养，既依赖于形象思维，因为只有通过想象作必要的类比示意图，才能将原来不同的两种物理模型、物理规律之间相互联系起来。同时又借助于抽象思维，因为只有抽象思维才揭示出两个事物的共同特征，抓住事物的本质。在具体的课程实践中，除了与形象化的事物进行对比，物理化学的知识点还可以与很多其他课程内容进行类比，以此来帮助学生灵活地运用已掌握的知识来解决遇到的新的物理化学问题。特别是物理化学与其他课程，比如大学物理、大学化学乃至高中物理和化学之间都有部分相似的教学内容，那么就可以采用类比教学法，利用学生较为熟悉、已经掌握的旧知识，去启迪学生理解和掌握物理化学中新的知识。例如，热力学第一定律和热力学第二定律是大学物理课程中的内容，同时也是物理化学中的内容；那么，在讲授物理化学中的热力学第一定律和热力学第二定律这两节内容时，就可以采用类比法，指出与大学物理所学内容的相同之处，同时强调二者存在的差异，如此循序渐进同学们更容易接受新知识。在具体的教学实践中，我们指出，不管是大学物理还是物理化学，热力学第一定律解决的都是系统在变化过程中的能量问题，包括功、热和热力学内能或称内能等。但不同的是，大学物理课程内容中，仅针对理想气体这一简单的系统，计算过程也相对简单；而物理化学的相关内容里，系统不仅包括理想气体还包括液态、固态物质，而且系统经历状态复杂，不仅有恒温、恒压还有相变化以及化学反应等复杂的过程，同时相应的引入了新的概念，如摩尔相变焓ΔβαHm、摩尔反应焓ΔrHm等，所以计算过程相对复杂。这样，通过类比就让学生在新、旧知识之间架起了一座“桥梁”，让新旧知识之间互相沟通。
三、对课程内部知识之间进行类比
物理化学课程中有很多非常相似的知识点，这些知识点集中以大量类似的化学方程式来呈现。面对大量的物理化学化学方程式，学生往往感觉记忆困难。巧妙运用类比法，会让方程式记忆变得轻松并且深刻。例如，范德霍夫渗透压公式被认为是物理化学界的经典理论之一，被写在世界各国的物理化学教科书中，范德霍夫的渗透压方程式表述为ΠV=nBRT，但是其概念不容易掌握。我们可对比学生们所熟知的理想气体状态方程pV=nRT，发现二者具有相似的组成，比例常数与气体状态方程式中的常数R也基本一致，所以可对比这两个公式的特点来帮助同学们进行理解、掌握与记忆物理化学课程方程式繁多、复杂，看似难以理解和记忆，然而从整体上去把握，就会发现不同章节的方程式只不过是同一个方程式在不同条件下的演变形式而已。因此，在讲授基本原理和基本方程式的过程中，灵活运用类比或比较的方法，也有助于培养学生的发散思维。另外通过类比来找出各个方程式之间的共同点和关联性，既加深对物理化学本学科知识点的理解，也使学生对自然规律的普遍适用性有了更深入的认识。
四、如何引导学生正确运用类比思维
类比思维是一种富有创造性的思维形式，类比推理的过程是形象思维、抽象思维、直觉思维的辩证统一的过程。从某种程度上讲，类比思维是类比推理过程中的各种思维形式的总称。要引导学生正确运用类比思维，需要从以下几点进行规范。首先，通过向学生介绍类比思维在科学发展史上做出重大贡献的历史事件，让学生深刻体会到类比思维的重要性。比如爱因斯坦从引力场几何化的成功作类比推理，致力于电磁场的几何化，进而建立“统一场论”的思想，这样的类比案例可以帮助学生树立正确的科学观，以及实事求是的科学态度与科学精神，从而激励并增强学生运用类比思维解决新问题的勇气。其次，教师在具体的教学过程中，要根据学生的情况选用学生熟悉的“类比源”。虽然类比思维既可以近亲类比，还可以边缘类比。但是教师与学生在生活经验、知识积累等方面还存在着一定的差异。特别在当前的互联网时代，教师与学生的生活环境、成长经历、心理特征都呈现出较大的不同。部分教师在追求专业知识精深的同时却对当前大学生的生活方式和时代背景少有了解，这可能造成教师在进行类比教学时难以找到合适的类比原型。另外，部分学生生活经验的匮乏可能导致他们在理解类比源时产生一定的困难。这都需要教师要主动地积累深厚而广博的知识，尽可能广泛地涉猎目前时代发展的特征和其他领域的知识。这样类比源的选择范围越广泛，类比的形式越灵活，也越能发挥类比的作用。最后，类比法中虽然包含了许多辨证的关系，如相似与相同、同一和差异、偶然联系和必然联系，现象相似与本质相似等等，但是教师应该适时地提醒学生，类比思维作为一种形式逻辑思维方法，它不同于从一般到特殊的推理，也不同于从特殊到一般的归纳，它的结论具有偶然性。因此，采用类比思维学习新知识的时候，必须事先提醒学生注意到各种差异对类比结果的影响。教师在物理化学教学中要注意类比法的局限性，引导学生准确地应用类比思维接受新知识，指导学生进行科学类比。实践证明，采用类比思维教学法，不仅有利于学生对新知识的学习、理解，还有利于对复杂物理化学概念、过程的具体化、形象化，能帮助学生通过类比联想寻求思维的线索，获取理解、掌握知识的方法以及解决问题的途径，对于提升物理化学教学效果具有非常重要的现实意义。
参考文献：
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作者：韩璐 罗世永 李路海 单位：北京印刷学院
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