淺談小學科學教學中類比法的運用

【摘要】科學教學旨在培養(yǎng)學生的科學思維和科學能力，提高他們的科學素養(yǎng)。類比法作為一種有效的教學策略，被廣泛應(yīng)用于科學教育領(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教學中的價值和運用，以期為教師開展科學教學提供指導(dǎo)和借鑒。

【關(guān)鍵詞】小學；科學教學；類比法

作者簡介：張璐（1992—），女，江蘇省常州市牛塘中心小學。

科學是一門邏輯思維很強的學科。在學習的過程中，學生對抽象的科學概念難以深入地理解，這大大降低了他們的學習興趣和效率。為了使學生更好地理解科學中的抽象概念，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，加深學生對科學知識、規(guī)律的理解和記憶，不僅能夠讓學生獲取相應(yīng)的科學知識，還能提高他們的理解能力，讓學生掌握科學的思維方法。

一、類比法的主要類型

類比法的分類方法多種多樣。在科學教學中，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

直接類比教學法是指在教學活動中，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行比較的創(chuàng)新方法。當我們找尋解決問題的辦法時，如果找不到同類事物進行直接類比，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中，化繁為簡，大大降低了學生的理解難度?？茖W是一門嚴謹而具有邏輯性的學科，各個科學概念和科學結(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生更進一步地理解科學概念和科學結(jié)論。

在上述幾種類比法中，直接類比法是類比法的基礎(chǔ)，是生活和學習中常見的類比法，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、科學教學中類比法的價值

在科學教學中巧妙運用類比法，將對舊知識的認知遷移到新知識上，可以激發(fā)學生的學習興趣，降低學生的理解難度，幫助學生構(gòu)建完整的知識體系。

（一）激發(fā)學習興趣

興趣是學生學習的內(nèi)驅(qū)力。在科學教學中，教師應(yīng)遵循學生的認知發(fā)展規(guī)律，聯(lián)系學生已有的生活經(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)學生學習的興趣。

例如，在蘇教版科學五年級下冊第五課“生物的啟示”的教授過程中，筆者剛開始提問學生：“生物給我們帶來了哪些啟示？”回答的學生寥寥無幾，課堂一度陷入僵局。而后，筆者對這一環(huán)節(jié)的教學進行了優(yōu)化，將生活中常見的尼龍搭扣、吸盤、鐵絲防盜網(wǎng)等物品搬進課堂，讓學生將它們與蒼耳、八爪魚、植物的莖的圖片進行類比。學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？”學生紛紛舉手，踴躍回答。

教師利用生活化的場景讓學生進行類比，能夠提高學生的參與度，使學生從課堂中獲益，激發(fā)他們的學習興趣，增強他們學習科學的信心。

（二）降低理解難度

在科學教學中，有些概念、規(guī)律對學生來說難以理解和接受。教師在教學中將新知識與舊知識聯(lián)系起來，并進行類比分析，能幫助學生更好地理解新知識，突破教學難點，降低理解的難度。

例如，在教學蘇教版科學六年級上冊第四單元“沖出地球”一課時，學生難以構(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

科學知識之間有著必然的聯(lián)系。在科學教學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，在教授蘇教版科學五年級下冊“簡單機械”這一單元時，學生對機械的認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原理，學生也沒有基本的了解。學生在學習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)和杠桿進行類比。學生可以發(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生對知識的理解，還在橫向上拓展了學生知識的廣度，幫助學生整合零散的知識，構(gòu)建完整的知識體系，培養(yǎng)學生的整體性思維。

（四）培養(yǎng)創(chuàng)造思維

類比推理作為科學領(lǐng)域中創(chuàng)新性的思維工具，是連接不同學科知識的橋梁，能夠激發(fā)創(chuàng)造性的思考路徑?？茖W史上諸多里程碑式的突破，往往源于杰出科學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假設(shè)，隨后通過嚴格的實驗驗證，得出堅實的科學理論。在教育實踐中，將類比策略融入科學教育，特別是在創(chuàng)新與探索環(huán)節(jié)，能夠引導(dǎo)學生洞察事物間隱含的關(guān)聯(lián)，激發(fā)其探索未知的熱情，進而培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識與思考能力。

三、科學教學中類比法的運用

科學中的許多研究是建立在科學類比基礎(chǔ)之上的，類比法是科學研究中的重要方法。在科學教學過程中，教師可以在科學概念教學、科學規(guī)律教學、科學實驗教學中運用類比法，幫助學生理解抽象的科學概念，梳理規(guī)律之間的關(guān)系，理解實驗的原理。

（一）類比法在概念教學中的運用

在科學知識的學習過程中，教師需要向?qū)W生傳授科學概念。受到年齡的限制，學生對于初次接觸的科學概念并不能深入地理解，這是教師在教學過程中很大的障礙。教師在教學過程中可以將新概念與舊概念進行類比，在學生已有的知識基礎(chǔ)上傳授新概念，降低新概念理解的難度，從而達到更好的教學效果。

以蘇教版科學五年級上冊“地球的內(nèi)部”一課的教學為例。地球是個不能打開的“暗箱”，學生對地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)很陌生。教師可以將地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與學生所熟悉的雞蛋進行類比。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。

教師在科學概念教學中運用類比法，可以把舊概念轉(zhuǎn)化為新概念，幫助學生更好地理解新概念，使學生實現(xiàn)新舊知識的融會貫通。

（二）類比法在規(guī)律教學中的運用

科學規(guī)律是指在一類現(xiàn)象及科學過程中本質(zhì)的、內(nèi)在的聯(lián)系在人們頭腦中的反映。科學規(guī)律反映了科學現(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)律教學中運用類比法，讓學生更好地理解科學規(guī)律。

例如，在蘇教版科學三年級上冊“空氣占據(jù)空間嗎”一課中，學生對“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，教師可以將學生熟知的水和空氣進行類比，讓學生展開對空氣的探究。在課堂的導(dǎo)入部分，教師可以讓學生思考裝滿水的水杯倒不進水的原因，引導(dǎo)學生從水占據(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，教師可以進行水和空氣的對比小實驗，讓學生使用注射器吸水，然后推拉活塞，并詢問學生壓縮空氣與水有什么不同的感受，讓學生關(guān)注活塞的位置和手的感覺，認識到空氣容易被壓縮，而水難以被壓縮。

學生在科學學習中常常會出現(xiàn)規(guī)律混淆不清，無法正確地處理科學規(guī)律之間的相似性等問題。教師在科學規(guī)律教學中運用類比法，可以幫助學生更好地梳理相似規(guī)律之間的聯(lián)系。

（三）類比法在實驗教學中的運用

科學是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然學科，實驗是檢驗科學結(jié)論最直接的方式。實驗教學可以激發(fā)學生的學習興趣，幫助學生更加直觀、深刻地理解科學原理。很多科學實驗原理有共通之處。教師在實驗教學中運用類比法，可以使學生更好地理解實驗原理。

以蘇教版科學三年級下冊“聲音的傳播”一課的教學為例。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生來說存在一定的理解困難。在聲音傳播的實驗教學中，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。

在科學實驗教學中，教師運用相似的實驗原理進行類比，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，可以使學生更好地理解實驗的原理，豐富教學內(nèi)容，活躍課堂氣氛。

（四）類比法在科學方法教學中的運用

類比法在小學科學教學中的運用還可以擴展到培養(yǎng)學生的科學探究能力和批判性思維能力上，即科學方法的教學中。教師在科學方法教學中運用類比法，能夠教會學生如何像科學家一樣思考和解決問題，而不僅僅是掌握事實和概念。

以蘇教版科學三年級下冊“種子發(fā)芽了”一課的教學為例。在講解觀察技能時，筆者以偵探解謎為喻，強調(diào)科學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，要求學生作為“偵探”，對置于不同環(huán)境下的同類種子進行細致觀察及數(shù)據(jù)記錄，從而揭示影響種子發(fā)芽的關(guān)鍵因素。以蘇教版科學三年級下冊“觀測天氣”一單元的教學為例。在教授假設(shè)方法的過程中，筆者將科學家提出假設(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行對比，理解預(yù)測的準確性問題。以蘇教版科學五年級下冊“晝夜對動物的影響”一課的教學為例。在交流與分享技巧的教學中，筆者借鑒日常生活中的經(jīng)驗分享，將其與科學家發(fā)表研究成果相聯(lián)系。無論是通過報告、文獻，還是學術(shù)論壇，目的均在于促進知識的廣泛傳播。筆者要求學生深入了解夜行性動物是如何適應(yīng)夜間生活的，并為這些動物設(shè)計信息卡，準備一份簡介報告，在班級中展示他們所學到的知識，模擬科研人員在學術(shù)研討會上的演示，以此提升其表達與分享能力。

在小學科學教學中，教師利用類比法來教授科學方法，可以創(chuàng)造更加生動、有趣的學習環(huán)境，有效培養(yǎng)學生的探索精神，幫助學生更好地理解科學方法的基本要素，更好地理解科學探究的本質(zhì)。

【參考文獻】

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