淺談小學(xué)科學(xué)教學(xué)中類比法的運用

【摘要】科學(xué)教學(xué)旨在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)能力，提高他們的科學(xué)素養(yǎng)。類比法作為一種有效的教學(xué)策略，被廣泛應(yīng)用于科學(xué)教育領(lǐng)域。文章探討類比法的主要類型，從理論和實踐的角度探討類比法在科學(xué)教學(xué)中的價值和運用，以期為教師開展科學(xué)教學(xué)提供指導(dǎo)和借鑒?！娟P(guān)鍵詞】小學(xué)；科學(xué)教學(xué)；類比法科學(xué)是一門邏輯思維很強的學(xué)科。在學(xué)習(xí)的過程中，學(xué)生對抽象的科學(xué)概念難以深入地理解，這大大降低了他們的學(xué)習(xí)興趣和效率。為了使學(xué)生更好地理解科學(xué)中的抽象概念，教師經(jīng)常會采用類比法。類比法是通過對比相同和相似屬性的事物，從一類事物的某些已知特性去推測另一類事物的相應(yīng)特性的方法［1］。教師在教學(xué)過程中運用類比法，可以將新知識與舊知識連接起來，加深學(xué)生對科學(xué)知識、規(guī)律的理解和記憶，不僅能夠讓學(xué)生獲取相應(yīng)的科學(xué)知識，還能提高他們的理解能力，讓學(xué)生掌握科學(xué)的思維方法。一、類比法的主要類型類比法的分類方法多種多樣。在科學(xué)教學(xué)中，常用的類比方法有直接類比法、間接類比法、因果類比法等。（一）直接類比法直接類比教學(xué)法是指在教學(xué)活動中，直接從自然界或人為成果中找出與未知事物或理論相關(guān)的用途進(jìn)行類比，得到新的事物或理論的方法［2］。直接類比法關(guān)注的焦點是事物外在結(jié)構(gòu)的相似性。它需要教師擁有敏銳的觀察能力，在自然界和生活中找尋事物的價值屬性，并將其運用到更廣泛的領(lǐng)域，從而創(chuàng)造更大的價值。（二）間接類比法間接類比法是指把不同類的事物放在一起進(jìn)行比較的創(chuàng)新方法。當(dāng)我們找尋解決問題的辦法時，如果找不到同類事物進(jìn)行直接類比，可以將范圍擴大到不同類的事物，運用間接類比法。間接類比法的關(guān)注焦點是事物本質(zhì)的原理。在科學(xué)領(lǐng)域，很多原理都是相通的、可以互相轉(zhuǎn)化的。間接類比法的運用可以幫助人們拓寬思路，讓人們從全新的視角考慮問題，從而找到解決問題的辦法。（三）因果類比法因果類比法是根據(jù)已經(jīng)掌握的事物的因果關(guān)系與正在接受研究改進(jìn)的事物的因果關(guān)系之間的相同或類似之處，尋求創(chuàng)新思路的類比方法［3］。因果類比法利用新知與舊知之間的因果邏輯關(guān)系，將已知的舊知遷移到新知當(dāng)中，化繁為簡，大大降低了學(xué)生的理解難度?？茖W(xué)是一門嚴(yán)謹(jǐn)而具有邏輯性的學(xué)科，各個科學(xué)概念和科學(xué)結(jié)論之間存在大量的因果關(guān)系。運用因果類比法可以幫助學(xué)生更進(jìn)一步地理解科學(xué)概念和科學(xué)結(jié)論。在上述幾種類比法中，直接類比法是類比法的基礎(chǔ)，是生活和學(xué)習(xí)中常見的類比法，在這一基礎(chǔ)上，向間接類比法、因果類比法發(fā)展［4］。這幾種類比法各有各的特點，能夠相互轉(zhuǎn)化。二、科學(xué)教學(xué)中類比法的價值在科學(xué)教學(xué)中巧妙運用類比法，將對舊知識的認(rèn)知遷移到新知識上，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，降低學(xué)生的理解難度，幫助學(xué)生構(gòu)建完整的知識體系。（一）激發(fā)學(xué)習(xí)興趣興趣是學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力。在科學(xué)教學(xué)中，教師應(yīng)遵循學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，聯(lián)系學(xué)生已有的生活經(jīng)驗，將生活情境與課堂聯(lián)結(jié)起來，創(chuàng)設(shè)生活化的類比情境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。例如，在蘇教版科學(xué)五年級下冊第五課“生物的啟示”的教授過程中，筆者剛開始提問學(xué)生：“生物給我們帶來了哪些啟示？”回答的學(xué)生寥寥無幾，課堂一度陷入僵局。而后，筆者對這一環(huán)節(jié)的教學(xué)進(jìn)行了優(yōu)化，將生活中常見的尼龍搭扣、吸盤、鐵絲防盜網(wǎng)等物品搬進(jìn)課堂，讓學(xué)生將它們與蒼耳、八爪魚、植物的莖的圖片進(jìn)行類比。學(xué)生快速找到了它們之間的聯(lián)系，并迅速總結(jié)出這些生活中的物品的設(shè)計靈感源于動植物的外形結(jié)構(gòu)特征。筆者繼續(xù)追問：“在生活中，你還知道哪些事物給我們的發(fā)明創(chuàng)造帶來了9Rlp7Eiy4SVrt8doEn4tnc4UpM+PQ0a9Dd7HIip27Xw=啟示呢？”學(xué)生紛紛舉手，踴躍回答。教師利用生活化的場景讓學(xué)生進(jìn)行類比，能夠提高學(xué)生的參與度，使學(xué)生從課堂中獲益，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，增強他們學(xué)習(xí)科學(xué)的信心。（二）降低理解難度在科學(xué)教學(xué)中，有些概念、規(guī)律對學(xué)生來說難以理解和接受。教師在教學(xué)中將新知識與舊知識聯(lián)系起來，并進(jìn)行類比分析，能幫助學(xué)生更好地理解新知識，突破教學(xué)難點，降低理解的難度。例如，在教學(xué)蘇教版科學(xué)六年級上冊第四單元“沖出地球”一課時，學(xué)生難以構(gòu)建外太空的物體的運行軌道模型，也難以理解其中的軌道運行原理。在課堂上，學(xué)生提出了疑問：“在一些電影片段中，人在外太空活動時，如果沒有連接飛行器的牽引繩，就會向外太空深處飛去，而人造衛(wèi)星在外太空運行時沒有牽引繩，為什么不會偏離運行軌道飛向外太空深處呢？”學(xué)生提出的疑問中其實包含了類比思維，他將外太空的人和外太空運行的人造衛(wèi)星進(jìn)行了類比，由此產(chǎn)生了這個疑問，但是他忽略了人和人造衛(wèi)星運動狀態(tài)的差異，所以產(chǎn)生了錯誤類比。筆者將同樣圍繞地球運轉(zhuǎn)的月球和人造衛(wèi)星進(jìn)行類比。月球沒有偏離運行軌道飛向外太空是由于地球引力的作用。同理，人造衛(wèi)星雖沒有牽引繩，但依然可以維持在相應(yīng)軌道運行，不會飛向外太空，是由于地球?qū)θ嗽煨l(wèi)星有引力。由此看來，教師在教學(xué)中運用類比法，能夠降低知識理解的難度，提高課堂效率。（三）構(gòu)建知識體系科學(xué)知識之間有著必然的聯(lián)系。在科學(xué)教學(xué)中運用類比法可以溝通新舊知識，了解知識之間的聯(lián)系，梳理知識脈絡(luò)，構(gòu)建完整的知識體系。例如，在教授蘇教版科學(xué)五年級下冊“簡單機械”這一單元時，學(xué)生對機械的認(rèn)知主要集中在生活中的大型機器上，如挖掘機、起重機等，而對于生活中的方向盤、水龍頭等，并沒有意識到它們也是機械。對于這些簡單機械為什么能夠起到省力的作用以及它們背后的科學(xué)原理，學(xué)生也沒有基本的了解。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中對簡單機械知識的理解是零散的，沒有找到它們之間的關(guān)聯(lián)，造成了他們對這部分知識的理解不夠透徹。教師可以在講授完杠桿省力的原理后，將輪軸、滑輪的結(jié)構(gòu)和杠桿進(jìn)行類比。學(xué)生可以發(fā)現(xiàn)輪軸、滑輪其實是一種變形的杠桿，它們省力的原理是相通的，從而快速理解杠桿、輪軸、滑輪這三種機械省力的原理。這樣的類比不僅在縱向上加深了學(xué)生對知識的理解，還在橫向上拓展了學(xué)生知識的廣度，幫助學(xué)生整合零散的知識，構(gòu)建完整的知識體系，培養(yǎng)學(xué)生的整體性思維。（四）培養(yǎng)創(chuàng)造思維類比推理作為科學(xué)領(lǐng)域中創(chuàng)新性的思維工具，是連接不同學(xué)科知識的橋梁，能夠激發(fā)創(chuàng)造性的思考路徑?？茖W(xué)史上諸多里程碑式的突破，往往源于杰出科學(xué)家對類比思維的巧妙應(yīng)用，他們先構(gòu)想出基于類比的科學(xué)假設(shè)，隨后通過嚴(yán)格的實驗驗證，得出堅實的科學(xué)理論。在教育實踐中，將類比策略融入科學(xué)教育，特別是在創(chuàng)新與探索環(huán)節(jié)，能夠引導(dǎo)學(xué)生洞察事物間隱含的關(guān)聯(lián)，激發(fā)其探索未知的熱情，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識與思考能力。三、科學(xué)教學(xué)中類比法的運用科學(xué)中的許多研究是建立在科學(xué)類比基礎(chǔ)之上的，類比法是科學(xué)研究中的重要方法。在科學(xué)教學(xué)過程中，教師可以在科學(xué)概念教學(xué)、科學(xué)規(guī)律教學(xué)、科學(xué)實驗教學(xué)中運用類比法，幫助學(xué)生理解抽象的科學(xué)概念，梳理規(guī)律之間的關(guān)系，理解實驗的原理。（一）類比法在概念教學(xué)中的運用在科學(xué)知識的學(xué)習(xí)過程中，教師需要向?qū)W生傳授科學(xué)概念。受到年齡的限制，學(xué)生對于初次接觸的科學(xué)概念并不能深入地理解，這是教師在教學(xué)過程中很大的障礙。教師在教學(xué)過程中可以將新概念與舊概念進(jìn)行類比，在學(xué)生已有的知識基礎(chǔ)上傳授新概念，降低新概念理解的難度，從而達(dá)到更好的教學(xué)效果。以蘇教版科學(xué)五年級上冊“地球的內(nèi)部”一課的教學(xué)為例。地球是個不能打開的“暗箱”，學(xué)生對地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)很陌生。教師可以將地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與學(xué)生所熟悉的雞蛋進(jìn)行類比。地核就像蛋黃，位于地球最內(nèi)層；地幔就像蛋白，位于地球中層；地殼就像蛋殼，位于地球最外層。其中，地殼最薄，地殼的厚度更像蛋白外面的那層雞蛋膜。教師在科學(xué)概念教學(xué)中運用類比法，可以把舊概念轉(zhuǎn)化為新概念，幫助學(xué)生更好地理解新概念，使學(xué)生實現(xiàn)新舊知識的融會貫通。（二）類比法在規(guī)律教學(xué)中的運用科學(xué)規(guī)律是指在一類現(xiàn)象及科學(xué)過程中本質(zhì)的、內(nèi)在的聯(lián)系在人們頭腦中的反映?？茖W(xué)規(guī)律反映了科學(xué)現(xiàn)象，是在一定條件下必然發(fā)生、發(fā)展和變化的規(guī)律。教師可以在規(guī)律教學(xué)中運用類比法，讓學(xué)生更好地理解科學(xué)規(guī)律。例如，在蘇教版科學(xué)三年級上冊“空氣占據(jù)空間嗎”一課中，學(xué)生對“空氣”這個詞很陌生，缺乏理解。由于水和空氣有很多相似之處，都是無色無味、會流動的物質(zhì)。因此，教師可以將學(xué)生熟知的水和空氣進(jìn)行類比，讓學(xué)生展開對空氣的探究。在課堂的導(dǎo)入部分，教師可以讓學(xué)生思考裝滿水的水杯倒不進(jìn)水的原因，引導(dǎo)學(xué)生從水占據(jù)空間的事實類比猜想空氣是否也會占據(jù)空間。在探究空氣是否能夠被壓縮時，教師可以進(jìn)行水和空氣的對比小實驗，讓學(xué)生使用注射器吸水，然后推拉活塞，并詢問學(xué)生壓縮空氣與水有什么不同的感受，讓學(xué)生關(guān)注活塞的位置和手的感覺，認(rèn)識到空氣容易被壓縮，而水難以被壓縮。學(xué)生在科學(xué)學(xué)習(xí)中常常會出現(xiàn)規(guī)律混淆不清，無法正確地處理科學(xué)規(guī)律之間的相似性等問題。教師在科學(xué)規(guī)律教學(xué)中運用類比法，可以幫助學(xué)生更好地梳理相似規(guī)律之間的聯(lián)系。（三）類比法在實驗教學(xué)中的運用科學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然學(xué)科，實驗是檢驗科學(xué)結(jié)論最直接的方式。實驗教學(xué)可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生更加直觀、深刻地理解科學(xué)原理。很多科學(xué)實驗原理有共通之處。教師在實驗教學(xué)中運用類比法，可以使學(xué)生更好地理解實驗原理。以蘇教版科學(xué)三年級下冊“聲音的傳播”一課的教學(xué)為例。由于聲音的傳播不是具象的，無法用肉眼直觀地觀察到它的傳播方式，因此對于三年級的學(xué)生來說存在一定的理解困難。在聲音傳播的實驗教學(xué)中，筆者從惠更斯關(guān)于光和聲的類比中得到靈感，利用光的傳播現(xiàn)象類比聲音的傳播現(xiàn)象，利用聲波成像儀將不可見的聲音轉(zhuǎn)換成可見的，使學(xué)生更加直觀地觀察聲音傳播的過程，從而深入地理解聲音傳播的原理。在科學(xué)實驗教學(xué)中，教師運用相似的實驗原理進(jìn)行類比，將無法直接用肉眼觀察到的現(xiàn)象轉(zhuǎn)換為可直接觀察的現(xiàn)象，可以使學(xué)生更好地理解實驗的原理，豐富教學(xué)內(nèi)容，活躍課堂氣氛。（四）類比法在科學(xué)方法教學(xué)中的運用類比法在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的運用還可以擴展到培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力和批判性思維能力上，即科學(xué)方法的教學(xué)中。教師在科學(xué)方法教學(xué)中運用類比法，能夠教會學(xué)生如何像科學(xué)家一樣思考和解決問題，而不僅僅是掌握事實和概念。以蘇教版科學(xué)三年級下冊“種子發(fā)芽了”一課的教學(xué)為例。在講解觀察技能時，筆者以偵探解謎為喻，強調(diào)科學(xué)家與偵探皆需通過搜集實證、解析線索、構(gòu)建假說，以闡明自然現(xiàn)象。為了探究種子萌發(fā)的環(huán)境要素，筆者設(shè)計了一個“案件”場景，要求學(xué)生作為“偵探”，對置于不同環(huán)境下的同類種子進(jìn)行細(xì)致觀察及數(shù)據(jù)記錄，從而揭示影響種子發(fā)芽的關(guān)鍵因素。以蘇教版科學(xué)三年級下冊“觀測天氣”一單元的教學(xué)為例。在教授假設(shè)方法的過程中，筆者將科學(xué)家提出假設(shè)的過程類比為氣象員預(yù)測天氣的過程，讓學(xué)生預(yù)測第二天的天氣，并記錄下來，然后與實際天氣情況進(jìn)行對比，理解預(yù)測的準(zhǔn)確性問題。以蘇教版科學(xué)五年級下冊“晝夜對動物的影響”一課的教學(xué)為例。在交流與分享技巧的教學(xué)中，筆者借鑒日常生活中