На протяжении курса физики учащиеся неоднократно знакомятся с данным методом теоретического исследования, а это позволяет им понять, что умение правильно идеализировать изучаемые процессы и объекты является важным методологическим условием, обеспечивающим успех в их учебной работе.
Аналогия - вид умозаключения, выявление свойств одного предмета на основании сходства с другим. [РПЭ]
Сравнение (установление сходства и различия между объектами) лежит в основе аналогии. Если обнаруживается, что один из сравниваемых объектов имеет свойства a, b, c, а, а другой a, b, c, d, то мы можем предположить, что свойство d присуще и первому объекту, ибо оно не могло появиться вне связи со свойствами a, b, c. Теснейшая связь и взаимозависимость свойств материальных систем являются объективным основанием для применения метода аналогии. Аналогичными могут быть отдельные свойства, отношения, условия существования и т.д. Аналогии бывают качественные и количественные. Необходимо учитывать, что общие признаки могут быть абсолютно тождественными и просто сходными. Последнее встречается в большинстве случаев.
Тот факт, что звук и свет сопровождаются одними и теми же явлениями - отражение, преломление, дисперсия, интерференция и др., привёл Гюйгенса к мысли о волновой природе света.
В арсенале дидактических средств у учителя имеются такие аналогии, как рой комаров или дрейф льдин в реке при объяснении движения "электронного газа" в металлах; процесс испарения жидкости при объяснении термоэлектронной эмиссии и др. Знакомя учащихся с этими аналогиями, следует подчеркивать, что речь идет не о процессах единой природы, а о внешнем сходстве или единстве математического аппарата разных по существу явлений.
Процедура умозаключения по аналогии. Она состоит в следующем. Ученики получают информацию о двух объектах, один из которых их интересует, а другой уже изучен. Выяснив, что два объекта имеют некоторые общие признаки и первый из них обладает еще некоторым признаком x, наличие которого у второго объекта пока неизвестно, делают предположение, что, очевидно, второму объекту этот признак также присущ. Для того чтобы обнаружить достоверность или неправильность такого выdода, нужно дополнительно исследовать объект либо с помощью эксперимента, либо посредством теоретических рассуждений.
Алгоритм действий
Организация информации.
Выбор типа аналогии.
Выяснение свойств или признаков у
а) известного объекта,
б) неизвестного объекта.
Нахождение общих свойств у известного и неизвестного объектов.
Выдвижение гипотезы (о наличии у неизвестного объекта новых свойств, сходных со свойствами известного объекта).
Проверка гипотезы опытом или рассуждениями.
Формулирование вывода.
Практика показала: сложны для учеников этапы 3-5. Им нужно уделять больше внимания.
В зависимости от природы сравниваемых предметов и характера общих признаков умозаключение по аналогии может привести как к истинному, так и к ложному выводу.
Условия успешности применения аналогии являются:
а) сходные признаки объектов должны быть существенными, и их число должно быть максимальным;
б) разные признаки у объектов должны быть несущественными, и их число должно быть минимальным.
Правильность аналогии всегда проверяется, в конечном счете, практикой (прямо или опосредованно). Ценность аналогии заключается в том, что она ведет к выдвижению гипотез.
В настоящее время в методике преподавания физики не реализована еще одна аналогия, использование которой позволило бы осуществить единый, обобщенный подход к формированию у школьников понятия о поле. Изучение гравитационного поля (на примере гравитационного поля Земли) позволило бы построить изучение электростатического поля по аналогии с гравитационным (с обращением внимания на принципиальное отличие этих типов взаимодействия: гравитационные силы всегда силы притяжения, электрические же - силы притяжения и отталкивания). Использование этой аналогии облегчит усвоение школьниками таких сложных понятий, как напряженность, потенциал, работа и энергия электрического поля и т.д. Конечно, закон всемирного тяготения (равно как и закон Кулона) опирается на идею дальнодействия - основную идею механической картины мира, однако было бы полезным показать ограниченность этой идеи уже при изучении классической механики, введя здесь предварительные представления о близкодействии (поле). Так можно провести аналогию, что у электромагнитной волны и света скорость распространения является схожей, и свету присуще некоторые корпускулярно-волновые свойства, из чего следует, что свет является электромагнитной волной.
1. Н.П. Семыкин, В.А. Любичанковский, - Методологические вопросы в курсе физики средней школы, М. "Просвещение", 1979 г.
2. Г.М. Голин, - Вопросы методологии физики в кусе средней школы, М. "Просвещение", 1987 г.
3. С.Е. Каменецкий, Н.А. Солодухин, - Модели и аналогии в курсе физики средней школы, М. "Просвещение", 1982 г.
4. Под редакцией Э. Мю Браверман, пособие для учителей и методистов, - Преподавание физики, развивающее ученика. Книга 3. Формирование образного и логического мышления, понимания, памяти. Развитие речи. М., "Ассоциация учителей физики", 2005 г.