善喻者,以一言明数事
——浅谈物理课堂教学语言中的比喻艺术   
余建刚
(广东省佛山市南海区石门中学,广东 佛山 528248)
“善喻者,以一言明数事;不善喻者,百言不能明其意”,出自魏朝刘邵《人物志·材理》,其意思是巧妙地运用比喻有助于讲清道理。甚至有古文云“能博喻然后为师”,这更加肯定了运用比喻对教师传道授业的重要性。在物理课堂教学中,倘若能够恰当地运用比喻手法,以浅喻深,化深奥为浅显;以简喻繁,化繁杂为简洁;以熟喻生,化生疏为熟悉,把原本枯燥难懂的物理概念物理规律,变成学生喜学易记的内容,既能落实知识又使课堂妙趣横生,达到事半功倍的效果。下面,本文就比喻艺术在物理课堂教学中的运用谈谈我的粗浅认识。
1 何谓物理课堂教学中的比喻
比喻,即打比方,是为了增强语言的力量,提高表达的效果的一种修辞方法。简言之,是“借
彼喻此”,它以具体、浅显、熟悉的甲事物说明抽象、深奥、陌生的乙事物。甲乙既有某些相似,故可“比”;又有本质区别,故称“喻”。不论明喻、暗喻、借喻,巧在洞察出本体和喻体间的相似处。物理课堂教学中的运用比喻艺术,并不一定是严格意义上的比喻,它可以是类比、比拟、列举类似的有内在联系的例子等等,关键是它们之间存在共性,即有相通的地方,“貌”似也可,“神”似也可。创设物理教学中的比喻,比普通比喻更有难度,它需要作者对本体(如物理现象,物理模型,物理性质等)有本质性深入的理解,同时又必须具有比较敏锐的洞察力和不凡的联想力,能为抽象、深奥难懂的本体到恰当、熟悉、浅显易明的喻体创设物理学中比喻,最基本的原则是“深入浅出”——即用“浅”的喻体去说明“深”的本体。
2 物理课堂教学中比喻艺术的分类及其拾粹
    按物理课堂教学内容来分,比喻主要可分为性质讲解中的比喻、模型讲解中的比喻以及规律讲解中的比喻。
2.1性质讲解中的比喻  
  最初深信汤姆生原子模型的卢瑟福在a粒子散射实验中,当发现有的a粒子出现大角度散射,
甚至几乎达到1800时大吃一惊,不可思议地写道:“这就像一枚15英寸的炮弹打在一张纸上又被反弹回来并击中炮手那样”。相信读过这段话的人,都会汤姆生的这个描述令人拍案叫绝,之所能记忆犹新那是汤姆生采用了比喻的手法,且运用得恰到好处,尖锐地揭示出当时原有理论与实验现象间的矛盾。物理学中许多事物的性质与生活中事物的性质极其相似,我们在讲一些物理概念的特性时,如果按照课本用严格的专业术语来描述,无疑死板枯燥。不能调动起学生的学习兴趣,从而使学生对学过的知识印象不深,特别容易遗忘。如果教师能用一些形象的词语或语言进行贴切地比喻,则可收到不同凡响的效果。譬如讲牛顿第一定律时,可用“墨守陈规”表示物体具有保持原来运动状态不变的特性——惯性,用“身不由己”说明力的作用是迫使物体运动状态发生改变;在讲作用力与反作用力时,可用“针锋相对”说明二者方向相反的关系,可用“同生共死”说明二者同时产生、同时消失的特点;在讲机械波传播时,可以用“前赴后继”说明波传播过程中介质中各质点振动的先后关系,用质点不“随波逐流”说明质点在波传播过程中只在平衡位置两侧作振动这一特点等等。又如:
“上课像固体,下课像液体,放假像气体”——在讲固体、气体、液体的分子结构物理性质时,可把同学们比喻成一个个分子。上课时同学们之间相互约束力很强,每个同学只能在自己位置上看书、记笔记,即分子排列有规则,整体看来就有固定的形状、体积,相当于固体。
当然同学们也会动一下头伸一下腰这就相当于固体分子只能在平衡位置附近振动一样。下课时,同学们可以离开自己的座位去其他同学讨论问题,有规则的排列被破坏,相当于固体融化成液体,液体分子可以移动。但这时纪律约束力还较强,学生只在校园内活动,所以液体仍有一定的体积,无一定的形状。而放假了,同学们可以离开学校自由运动,想去哪就哪,相互间距离很大,无相互约束力,这相当于气体。这样一打比方,同学们在兴趣盎然的情绪下,非常轻松地就把固体、液体、气体的分子结构、宏观特征、物态变化的道理理解了,并形象地记在了脑海中。 
“今天的你我不断重复昨天的故事”——在说明机械波传播方向上各质点的振动特征时,在介质各质点间相互作用下,前面的质点带动后面的质点,后面的质点跟随前面的质点,以与波源质点相同的振动方式依次向后传播,从而后面的质点重复前面的质点的行为,这不正是“今天的你我不断重复(他们)昨天的故事”吗?竟然和这句流行歌词有着相同的意境。
瞎子摸象——光的波粒二象性对中学生而言,理解起来令人困惑尤小刚邬倩倩,因为现实生活很难到既有波动性,又有粒子性的物体。实际上光的波粒二象性是描述光子的一种模型,波动性和粒子性只是光子的两个侧面,为了说明这个道理,我们借用“瞎子摸象”的故事来比喻。瞎子们由
于自身的局限没有对大象的感性认识,各认为大象是“墙壁”、是“柱子”、是“绳子”、是“扇子”,事实上他们都仅抓住了大象特征的不同侧面,更无法理解把“墙壁”、“柱子”、“绳子”、“扇子”,组合起来怎么会是大象。同样,我们在观察周围世界的宏观现象时,没有发现既有波动性又有粒子性的宏观物体,将此经验搬人微观世界,正如瞎子认识的局限性一样。光在相应的条件下表现波动性或粒子性,其实都是光的本质的不同侧面而已。
2.2 模型讲解中的比喻
    物理学中有许许多多的模型,建构物理模型追求尽可能地简化问题且能直接反映事物的本质,倘若能运用比喻的手法对物理模型加以说明解释,则更能形象生动地反映出事物的特征,例如在量子力学里“势垒”、“势阱”、“隧道效应”、“电子云”,热学里的“黑体”,宇宙学里的“黑洞”,无一不是用比喻方法创造的鲜活的物理名词。在我们的日常教学中此类形象鲜活的比喻随处可见。
可变焦距的凸透镜——讲“眼睛”时说:“晶状体是肉造的可变焦距的凸透镜”。
存款模型——做加速运动的物体,加速度逐渐减小,速度却在不断增大。学生一般认为“加速
度减小,速度自然也就减小了。”可采用比喻:在银行存款,每天存额虽然逐渐减少,但存款总额却与日俱增。通过比喻,学生豁然开朗,解除了疑惑。
    “独舞者的录像”与“团体操的集体照” —— 在比较振动图象与波动图象性质时,学生经常分辨不清,此时我们可以用“独舞者的录像”和“团体操的集体照”分别比喻这两种图象, 形象直观,通俗易懂, 学生就很容易理解它们分别描述的是“一个质点在各个时刻的位移”和“多个质点在同一时刻的位移”。
火车运货模型——在讲解电磁波的传播过程,可借用火车运货过程一一对应进行讲解。
如:把高频电流比喻成火车;把音频电流比喻成货物;把天线比喻成车站。
电磁波的传播过程:调制一发射一传播一接收一调谐(所需信号进入后级)一解调。
火车运货过程:    装货一出站一运输一进站一调度(安排列车进入货房)一卸货。
通过比喻,学生对电磁波传播的整个过程及各部分的作用有了直观的了解。
行军模型——在高中“稳恒电流”一节里,在通电金属导体里,电子的定向移动速度和电流的
传导速度非但没有什么联系而且在数值上相差惊人。像这样的问题,不单学生在接受中打了死结,就是老师在授课中也经常阐述不清。为了说明这个问题可做这样的比方:几百人沿直线排成一行,发令人在队尾大喊一声“起步走”,若人行速度为1米/秒,而声音速度为340米/秒,则发令1秒后340米以内的人都会动起来。“动”的传播速度与人行走速度是两个概念。以此比喻电流速度与电流的传导速度,使得十分难理解的物理内涵变为一幅清晰、明了的图象,不但使学生易于接受,更重要的是引发了他们的想象,加深了对问题的理解,十分有助于物理教学。
2.3 规律讲解中的比喻
  19868月在日本东京举行的国际物理教学研究会(ICPE)上,一对物理学家—— 厄任费斯特夫妇提出一个生动的比喻,用以说明“微观过程是可逆的,然而宏观过程却不可逆”:好比有两只狗,一只黑狗身上有许多跳蚤,另一只黄狗则是干净的。两只狗经过一段时间亲昵相处后,它们身上的跳蚤将变得差不多。对每只跳蚤来说,它在两只狗之间自由地跳来跳去,相当于微观过程,行踪完全可逆。但是对黄狗重新成为干净的这一宏观过程是不可逆的。这一比喻令与会者赞叹不已。该例借用一个直观的现象来说明一个较为抽象物理规律,收效良
好。运用比喻艺术,能把深奥复杂物理规律用通俗易懂的现象来展现出来,化抽象为形象,充分发挥比喻艺术强大的阐述功能。再看几个例子。
光子像一名最佳运动员——根据费马的光传播时间最短原理,可以说:“光子像一名最佳运动员”。
万箭穿“心”,一“指”定乾坤——在讲解左手定则时,为了让学生牢固地记住磁感线垂直穿过手心,可以说万箭穿“心,一“指”定乾坤则是指拇指方向就是通电导线在磁场中的受力方向。用词简练,方便记忆。
图 1
“射鸟现象”——在波动问题中波的传播方向和质点的振动方向间的关系,学生难把握的其中内在规律。判断传播方向和质点的振动方向之间的关系,除了可以通过“微元平移”法、或“上坡下,下坡上”的口诀解决,还可以用“射鸟现象”进行形象“解释”,(如图1)把波的传播方向比喻成子弹射击的方向,波峰比喻成一座山,当弹扫射山这边的鸟时,山这边的鸟全掉下拉(即质点向下运动),而山背后的鸟听到声,应声飞起(即质点向上运动)。该比喻形象生动,学生听后不禁会心一笑,在轻松愉悦气氛中解决了这个难题。
“冷酷却又多情”——讲授楞次定律中感应电流总是阻碍导体的相对运动,可以用“你进我退,你退我进”或“相见时难别亦难”等打比方,甚至还可以用“煽情”的词汇,让学生对楞次定律的理解“刻骨铭心”,故事是这样的有一个男孩子想去女孩子家里,女孩子冷酷地持反对态度,不愿让人家来作客,但最终男孩还是去了;奇怪的是当男孩要走时,女孩却多情地想要挽留
住他,结果却挽留不住,事与愿违。这就是楞次定律的“来拒去留”、“冷酷却又多情”,这样讲解既有诗意又不乏动感。
3 物理课堂教学中创设比喻艺术的几个原则
    (1)简化性原则—— “深入浅出”原理,这是创设物理课堂教学比喻艺术最基本的原则。用“浅”的喻体去说明“深”的本体。创设物理教学中的比喻,要尽可能地运用简单、容易理解和学生熟知的客观事实、现象作比喻化解知识难点,以浅喻深,化深奥为浅显;以简喻繁,化繁杂为简洁;以熟喻生,化生疏为熟悉。把原本枯燥难懂的物理概念物理规律,变成喜学易记、通俗易懂,从而提高教学效率。
  (2)相似性原则——所谓相似性,即防止牵强附会,就是喻体和本体从性质,特征上要尽可能相似不能生拉硬搬,用格格不入的事物、现象来作比喻。如用足球场上运动员的奔跑和冲撞来比喻分子运动。一来数目相差过于悬殊,二来足球比赛很难说是“无规则运动”,而这一点正是分子运动的关键特征,比喻运用极不恰当。
东晋才女谢道韫是谢安侄女,一日大雪,谢安指着纷扬大雪问“何以似也?”谢安侄子谢朗答:“撒盐
空中尚可拟”,谢道韫说“未若柳絮因风起”。从比喻的角度,以柳絮拟雪确实比以盐状雪要高明,因为盐粒质量大,与雪花飘落迥异,而以风吹柳絮比喻雪花飞舞则惟妙惟肖。因此,比喻一定要贴切实际,不但要做到“形”似,更要做到“神”似。
(3)科学性原则——即打比喻时,要注意比喻的科学性、严谨性、合理性。如上面讲到楞次定律中的“冷酷却又多情”这个比喻中,“孩子冷酷地持反对态度,但最终男孩子还是去了;当男孩要走时,女孩却多情地想要挽留住他,却挽留不住他。”在这段话体现了比喻的科学性、严谨性,从中我们意会到女孩总是事与愿违,她对男孩的作用,只是起阻碍作用,并未能起阻止作用。这就跟楞次定律的本质吻合。
  (4)简炼性原则——即比喻的语言必须精炼且恰当,如描述楞次定律的“来拒去留”、“冷酷却又多情”,用词精炼,又恰如其分地描述出楞次定律的本质内容。除了比喻语言要讲究简炼性外,最好是能琢磨一下语言的优美性,语言要通俗但绝对不能庸俗。像上面所讲到的阐述机械波传播过程时,用的歌词“今天的你我不断重复(他们)昨天的故事”作比喻就显得很有美感,富有音韵之美。