小學(xué)科學(xué)教科書中類比的分析及編寫建議

郎園園

“所謂類比，就是借助于兩類不同本質(zhì)事物之間的相似性，通過比較將一種已經(jīng)熟悉或掌握的特殊對(duì)象的知識(shí)推移到另一種新的特殊對(duì)象上去的推理手段?！盵1] “研究發(fā)現(xiàn)，教科書中，或者是教師講課中使用類比都會(huì)有效地促進(jìn)學(xué)生對(duì)概念的理解和記憶，達(dá)到更加良好的學(xué)習(xí)效果?！盵2]教科書中類比的編寫關(guān)乎學(xué)生科學(xué)知識(shí)理解的實(shí)際效果，對(duì)其進(jìn)行深入研究具有較大現(xiàn)實(shí)意義。本文以教育科學(xué)出版社 《義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·科學(xué)”（3～6年級(jí)）》為研究對(duì)象，對(duì)其中應(yīng)用的類比進(jìn)行分析，并提出若干編寫建議。

一、 小學(xué)科學(xué)教科書中應(yīng)用類比的必要性

類比是將新知識(shí)與學(xué)生已有知識(shí)聯(lián)結(jié)起來，通過比較推理完成對(duì)未知事物的學(xué)習(xí)。既是學(xué)生獲得知識(shí)、認(rèn)識(shí)事物的過程，也是養(yǎng)成學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力，進(jìn)而逐步提升實(shí)踐能力，完善自我的過程。因此，將類比應(yīng)用到小學(xué)科學(xué)教科書中對(duì)促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)和發(fā)展具有實(shí)質(zhì)意義。

1.符合小學(xué)生的認(rèn)知水平

根據(jù)皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展階段理論，小學(xué)生普遍處于具體運(yùn)算階段，抽象思維能力較差，對(duì)于抽象知識(shí)的學(xué)習(xí)須借助具體形象的支持和幫助。類比用學(xué)生熟悉、日常接觸較多的具體形象來同化科學(xué)教科書中出現(xiàn)的抽象事物，化抽象為具體，化未知為已知。

2.切合小學(xué)科學(xué)學(xué)科特點(diǎn)

小學(xué)科學(xué)涵蓋了物理、化學(xué)、生物、天文、地理等學(xué)科，綜合了自然科學(xué)領(lǐng)域最基礎(chǔ)的知識(shí)和技能，需要掌握和記憶的內(nèi)容抽象且龐雜。這對(duì)初接觸這門課的學(xué)生來說有一定的難度。借助類比，教科書可以將內(nèi)隱的知識(shí)外化，使之與學(xué)生已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)結(jié)合起來，促進(jìn)知識(shí)的有機(jī)建構(gòu)，降低學(xué)科的難度。

3.促進(jìn)學(xué)生的探究學(xué)習(xí)

《科學(xué)（3～6年級(jí)）課程標(biāo)準(zhǔn)》明確指出，“科學(xué)學(xué)習(xí)的中心環(huán)節(jié)是科學(xué)探究”，強(qiáng)調(diào)要使學(xué)生“像科學(xué)家那樣在進(jìn)行科學(xué)探究的過程中，體會(huì)學(xué)習(xí)科學(xué)的樂趣，增長(zhǎng)科學(xué)探究的能力”。教科書中編寫一定的類比是實(shí)現(xiàn)上述要求的科學(xué)方法。學(xué)生從類比中得到啟示，充分發(fā)揮猜想能力、遷移能力、發(fā)散與集中思維能力等，探索研究的途徑和方法。

二、 小學(xué)科學(xué)教科書中類比的現(xiàn)狀分析

通過研讀教科版小學(xué)科學(xué)教科書（3～6年級(jí)，共8本），確認(rèn)清晰的類比共有16處，具體情況見表1。

表1 ?小學(xué)科學(xué)教科書中類比的分布及次數(shù)

為研究方便，在這里將學(xué)生已掌握的知識(shí)稱為“類比物”，欲學(xué)的知識(shí)稱為“類比目標(biāo)”。通過分析比較既有學(xué)者的研究，本文從以下三個(gè)維度對(duì)小學(xué)科學(xué)教科書中的類比進(jìn)行分析：

1.類比物的選取

通過全面的統(tǒng)計(jì)與分析，教科書中出現(xiàn)的類比物大體為三種：生活經(jīng)驗(yàn)（6處，37.5%）、模擬實(shí)驗(yàn)（6處，37.5%）、類比模型（4處，25%）。其中生活經(jīng)驗(yàn)指學(xué)生日常接觸的現(xiàn)象、情境等。如纜車類比電荷，說明“電荷的流動(dòng)就像纜繩上的纜車，導(dǎo)線上所有的電荷都同時(shí)流動(dòng)”（《科學(xué)》四年級(jí)（下），第4頁）。模擬實(shí)驗(yàn)是通過學(xué)生角色扮演模擬所學(xué)的知識(shí)或驗(yàn)證假設(shè)，多出現(xiàn)在“地球的運(yùn)動(dòng)”單元。這可能因?yàn)樵摬糠謨?nèi)容抽象，不僅教師講解起來較為空洞，而且學(xué)生掌握起來有一定難度。模擬實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生通過角色游戲親身參與其中，在感受直觀知識(shí)的同時(shí)也增加了知識(shí)的趣味性。類比模型是通過制作與類比目標(biāo)結(jié)構(gòu)或功能相似的模型，借此對(duì)欲學(xué)習(xí)的知識(shí)進(jìn)行演示或探究。例如在“聲音”單元，通過由氣球皮、口杯、橡皮筋制作的“鼓膜模型”來觀察鼓膜的振動(dòng)，探究耳朵是如何聽到聲音的。

從以上統(tǒng)計(jì)中不難發(fā)現(xiàn)，小學(xué)教科書中出現(xiàn)的類比物形象具體，相似特征較為明顯，且貼近學(xué)生生活，是學(xué)生可以直接感知的事物。但是類比物選取的范圍較窄，多為實(shí)際經(jīng)驗(yàn)或模型，幾乎沒有涉及已學(xué)過的或其他的學(xué)科知識(shí)。其次，從表1中明顯可以看出，類比在科學(xué)教科書中使用率偏低，教材編寫者缺乏對(duì)類比價(jià)值的重視與挖掘。

2.類比的表述方式

類比的表述是使類比知識(shí)視覺化、類比內(nèi)容書面化的過程。小學(xué)科學(xué)教科書中類比的表述多為配有文字解釋的類比圖像，純文字表述僅有1處。“按照Paivio的雙重編碼理論分析，圖像類比充分利用人的非語言信息處理系統(tǒng)，以表象形式促使學(xué)習(xí)者進(jìn)行類比推理，增加了理解科學(xué)概念的可能性?！盵3]尤其是對(duì)于處在具體運(yùn)算階段的小學(xué)生而言，相對(duì)于純文字表述，類比圖像傳達(dá)的信息更為直觀具體，對(duì)學(xué)生頭腦中視覺觀念形成的速度和質(zhì)量具有促進(jìn)作用。但是通過進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，15幅類比圖像中，通過類比物與類比目標(biāo)匹配呈現(xiàn)來表明類比關(guān)系的圖像僅有2幅（13%）。例如，在“營養(yǎng)要均衡”一課，通過類比圖像的內(nèi)容是不同食物放置在寶塔不同層次，以此來類比各類食物在均衡營養(yǎng)中的地位和所占比重。而其他13幅類比圖像則只呈現(xiàn)類比物或類比目標(biāo)。

3.是否說明類比限制性

“類比是從一個(gè)對(duì)象的特殊知識(shí)過渡到另一對(duì)象的特殊知識(shí)?？梢姡狈壿嬌系膰?yán)格性和充足的理由，帶有假定和猜測(cè)的色彩。因此，它所推出的結(jié)論就帶有或然性?！盵4]并且，類比的有效性是有條件的，它只能用來說明目標(biāo)物的部分概念，一旦超出作用半徑，不僅不能解釋類比目標(biāo)，反而會(huì)誤導(dǎo)學(xué)生。因此，“作者必須要解釋給讀者，說明每一個(gè)類比都有其限制性，使讀者能體會(huì)類比的限制性”[5]。然而，縱觀教材中的16個(gè)類比，幾乎沒有對(duì)類比的限制性給予提示或說明，這在一定程度上削弱了類比的使用效益。例如前文所示的用纜車類比電荷，電荷在流動(dòng)時(shí)只能由電壓高的地方流向電壓低的地方，而現(xiàn)實(shí)生活中的纜車既可以由高處走向低處，也可以從低處走向高處。這就容易使學(xué)生產(chǎn)生“電荷也可以在高低電壓間雙向流動(dòng)”結(jié)論。

三、 小學(xué)科學(xué)教科書類比編寫建議

類比有助于學(xué)生學(xué)會(huì)求真——為了學(xué)到知識(shí)而類比，了解事物的來龍去脈;學(xué)會(huì)求用——以類比為工具，獲得探求真理的力量。正因?yàn)槿绱耍惐炔拍軗碛袕?qiáng)大生命力，并得到小學(xué)科學(xué)教科書編寫者的重視。但不可否認(rèn)的是，類比的編寫還有待進(jìn)一步完善。通過對(duì)教科版小學(xué)教科書中類比的分析，在此提出幾點(diǎn)編寫建議，希望能對(duì)教材編寫有所裨益：endprint

1.擴(kuò)展類比物范圍和類比數(shù)目

現(xiàn)行教科書中的類比物多為生活經(jīng)驗(yàn)或模型，選擇的范圍較窄。建議擴(kuò)展類比物的范圍，從已學(xué)過的知識(shí)或其他學(xué)科中選擇合適的類比物，促進(jìn)學(xué)生將知識(shí)聯(lián)想、分類，整合新舊知識(shí)，構(gòu)建系統(tǒng)化的體系網(wǎng)絡(luò)，起到“舉一反三、觸類旁通”的效果，使學(xué)生更好地感受利用類比物學(xué)習(xí)未知事物的整個(gè)過程。

另外，據(jù)統(tǒng)計(jì)，“澳大利亞10冊(cè)化學(xué)教科書出現(xiàn)93個(gè)類比，平均每?jī)?cè)9.3個(gè)”[3] ?！懊绹?冊(cè)高中化學(xué)教材中出現(xiàn)80個(gè)類比”[6]。而在我國，作為化學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科的小學(xué)科學(xué)，所使用的8本教科書中類比數(shù)量為僅16個(gè)，平均每?jī)?cè)2個(gè)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國外教科書中出現(xiàn)的類比數(shù)目。因此，筆者建議在小學(xué)科學(xué)教科書中適當(dāng)增加類比的數(shù)量，尤其是抽象概念部分，如電、磁、能量等。例如六年級(jí)上冊(cè)“能量的轉(zhuǎn)換”單元，可用生活中需要經(jīng)常接觸的貨幣類比能量[7]，具體情況如圖1所示。

2.將類比物與目標(biāo)物匹配呈現(xiàn)

“對(duì)于圖像類比的呈現(xiàn)問題，最好能夠同時(shí)、并列呈現(xiàn)類比物和標(biāo)的物的圖像?！盵8]匹配呈現(xiàn)的方式能幫助學(xué)生形成類比物與類比目標(biāo)間清晰、準(zhǔn)確的映射關(guān)系，通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)兩者的共性與差異，充分認(rèn)識(shí)類比目標(biāo)，進(jìn)而將類比的效果使用在理解、解決問題上。例如，在對(duì)熱脹冷縮現(xiàn)象進(jìn)行說明時(shí)，教科書采取的類比策略是請(qǐng)一部分同學(xué)扮作空氣微粒，另一部分同學(xué)手拉手繞著“微?！眹梢蝗?。當(dāng)扮作微粒的同學(xué)安靜站在中間時(shí)，拉手同學(xué)需要圍成的圈小。而當(dāng)“微?！笔治枳愕富騽×疫\(yùn)動(dòng)時(shí)，拉手同學(xué)需要圍成圈大。以此來使學(xué)生了解熱脹冷縮是由于微粒的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。但是在類比圖像中，僅出現(xiàn)了學(xué)生做模擬實(shí)驗(yàn)的圖，而沒有對(duì)真實(shí)微粒運(yùn)動(dòng)的展示。如配上物體熱脹冷縮時(shí)微粒運(yùn)動(dòng)的演示圖，學(xué)生可以借此形成類比物與類比目標(biāo)，即拉手游戲與熱脹冷縮間清晰、具體的映射關(guān)系，從而對(duì)熱脹冷縮有更加深刻的認(rèn)識(shí)。

3.增添對(duì)類比不相關(guān)屬性的說明

“類比本身最大的限制是會(huì)導(dǎo)致迷思概念。”[5]迷思概念是由于過度類比，學(xué)生將類比物與類比目標(biāo)的不相關(guān)屬性也遷轉(zhuǎn)到類比目標(biāo)上，產(chǎn)生對(duì)類比目標(biāo)的誤解。也就是說，迷思概念的產(chǎn)生是由于不相關(guān)屬性的干擾。在國外學(xué)者提出的類比教學(xué)模式中，均明確強(qiáng)調(diào)總結(jié)類比物與類比目標(biāo)的無關(guān)特征。因此對(duì)類比的限制性進(jìn)行說明關(guān)鍵是要指出不相關(guān)特征。為此，根據(jù)具體情況，建議從以下三條途徑做改進(jìn)：第一，在表明相似屬性后，編寫相關(guān)提示語，如“你能說出他們不一樣的地方嗎？”引導(dǎo)學(xué)生思考類比源與類比目標(biāo)的無關(guān)特征;第二，設(shè)置類比學(xué)習(xí)的模塊，對(duì)學(xué)生在鑒別不相關(guān)特征時(shí)做出要求和指導(dǎo);第三，呈現(xiàn)完整的類比過程，為學(xué)生獨(dú)立的類比學(xué)習(xí)提供范例。

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【責(zé)任編輯：陳國慶】endprint