陈振峰

【摘要】从科学角度看，不同的研究对象之间或多或少存在着相同或相似的属性，因此它们遵循着相同或相似的科学规律，对它们的研究所采用的科学方法也受其属性影响而相似，它们之间息息相关。在初中科学教学过程中，若能抓住研究对象的特征，恰当地运用类比法，激发学生旧有知识，进行简单的科学探究，既可以迁移出新知识，又可以提高科学教学的直观性和形象性，降低重难点知识的学习难度。在具体操作上，可以将类比法应用在概念教学、思维教学和应用解题上。

【关键词】初中科学   学情背景  类比教学

【中图分类号】G632   【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2022）02-0181-03

在科学教学中，类比法的应用有着重要的作用，合理地运用类比法进行教学将有利于培养学生的创造性，降低教学目标的难度，提升学生对知识的理解和记忆水平。从学生角度看，在学习新的知识和能力时，需要经历一个理解的过程。在这个过程中，学生存在着两种状态：一是调动已有的知识，尽可能地运用与目标知识相似的知识储备去理解;二是将学习的内容依靠记忆强行掌握，待到后续知识积累到一定程度时再去慢慢消化前期的知识。在此过程中，由于学生的思维发展水平和知识经验相对较低，学生自主应用類比法去理解相关概念和能力时往往存在一定的困难，所以这时教师在类比思维方面给学生一点启发和帮助是十分必要的。从教师角度看，在教授新课时，相较于先机械记忆再理解的填鸭式教学，应用类比法引入学生熟悉的事物作为类比对象来讲解教学内容，可以降低学生的认知难度。与此同时，由于教师对教学内容有较为深入的了解，讲授时会尽可能选择与目标知识匹配度较高的类比实例，因此教师的类比实例对学生的学习有着较强的指导性，学生在学习着科学知识，更是学习着一种思考和处理问题的方法。

一、类比法在科学概念教学中的应用

掌握科学基本概念是学好科学的基础。学习基本概念首先应抓住概念的重点字句的含义，强调应用条件和范围。对于易混淆的概念，通过实例加以区分，再从本质上加以区别，并了解它们之间内在的联系。通过科学概念的类比，可使科学概念的学习变得轻松，学生理解得更透彻。

案例一：温度、内能、热量三者的概念的理解和区分

在浙教版九年级上册第三章第五节《物体的内能》的教学过程中，通过当堂检测发现，学生对温度、内能和热量这三个概念的理解存在一定的问题，典型的错误理解有以下几种：（1）热量、内能的单位都是焦耳，所以二者的物理意义也是相同的;（2）温度高的物体，具有的内能就大;（3）在热传递过程中，进行的是温度的交换。

通过深入的思考，我采用更加直观的实物类比，帮助学生更好地理解这三个概念，具体方法为：将温度类比于容器中的水位，内能类比于容器中的水量，热量类比于容器间的水交换量，进行如下模拟实验：采用三种不同类型的容器，甲容器为细高型，乙容器为粗高型，丙容器为甲、乙容器制成的连通器，甲、乙两容器中都装有一定量的水。对单个容器来说，水位越高，对应的水量就越多，即类比于同一物体温度越高，内能就越多。但对甲乙两个不同的容器而言，却并非水位越高，所装的水量就越多，还要取决于容器的具体形状。通过以上的类比分析，学生的第二种典型错误就能得到有效解决。

热量作为一个过程量，它的实质是热传递过程中内能转移的数量。当物体间进行热传递时，并不是把内能多的热量传递给内能少的，而是温度高的把热量传给温度低的，直到两个物体的温度相同。在这个概念的理解中，难点是让学生理解引发热传递需要温度差，但是在热传递中交换的是热量，结果又是两物体最终温度相同。针对理解上的难度，用甲、乙容器制成的流通器进行类比可以有助于理解。在连通器中的止水夹没有打开时，两个容器内的水不存在交换，所以只能说右侧容器中的水量比左侧容器水量多，即右边物体内能大于左边物体内能。当止水夹打开时，从实验现象中可以发现，水位较高的左侧容器中的水流向了水位较低的右侧容器中，直到两个容器水位处于同一高度。借助实验现象进行分析可以得出，水的流向并不是根据容器中的水量多少，而是取决于容器中的水位高低，且在此传递过程中，进行传递的不是水位高度，而是水流量。水流量的变化最终导致了水位的变化，所以水位的变化只是最后的结果。通过这样的类比，能够非常直观且有效地帮助学生梳理内能、温度、热量的概念本质和相互关系，以上三个典型的错误理解能够通过此次类比得到有效解决。

案例二：分子之间同时存在着引力和斥力

在浙教版七年级上册第四章第一节《物质的构成》中，教材对分子之间存在的引力和斥力进行了一定的介绍，但由于七年级学生的认知水平和逻辑思维能力较低，通过课堂的提问发现学生对此知识点在理解上有一定的难度。如何帮助学生更加高效地理解这个现象，我采用了以下模型进行类比：用两个小球类比两个分子，用压缩状态弹簧产生的弹力类比分子间斥力，用拉伸状态的皮筋产生的拉力类比分子间引力。当没有外力作用时，弹簧产生的弹力和皮筋产生的拉力相等，两小球保持平衡状态。通过这个模型，向学生讲解因为皮筋的存在，所以分子与分子紧紧聚集在一起，构成了各种固体和液体;因为弹簧的存在，固体和液体的体积很难压缩。

二、类比法在科学思维教学上的应用

科学思维是研究和处理科学问题的思路和方法，一般来说，一个科学思维可以处理一类具有相同或相似的科学问题。在实际研究过程中，若能抓住问题的本质属性，通过类比，在不同问题上使用同一科学思维，可以达到事半功倍的效果，加深对科学知识的理解。

案例三：电阻、欧姆定律、焦耳定律的实验研究方法类比

在八、九年级的电学部分教学中，“导体的电阻与材料、长度和横截面积的关系”“电流与电阻、电压的关系”“电流产生的热量与电流、电压、通电时间的关系”这三个实验的研究方向都有共同点，即研究一个物理量与另外多个物理量的关系，因此在教学上可以用类比法引导学生推出它们在研究方法上也应该有相似之处，学会用科学思维处理同一类问题。DB4D7D74-B74B-4B0D-8A0F-A3C8037FCAFF

根据教材的安排，先进行“导体的电阻与材料、长度和横截面积的关系”的探究实验。在探究过程中，先让学生思考如何设计实验来研究此问题，在学生充分讨论的基础上，分析得出完整的实验过程和实验思路，即要研究导体的电阻与上述三者的关系，可以把实验分成三步：（1）控制导体的材料和横截面积，研究电阻与长度的关系;（2）控制导体的材料和長度，研究电阻和横截面积的关系;（3）控制导体的长度和横截面积，研究电阻与材料的关系。当学生掌握了这种实验思想后，再研究欧姆定律和焦耳定律时，学生就能很容易地联想到用上述方法来研究同类问题。

案例四：对认识测量工具和选择测量方法的类比

要正确地使用测量工具，首先必须正确地认识测量工具。在初一介绍刻度尺的使用时，已经引导学生首先需要认识刻度尺的零刻度、最小分度值和测量范围。当认识其他测量工具如弹簧秤时，可以及时启发学生进行类比思考：“弹簧秤和刻度尺都是测量工具，对它们的前期认识是否有相同或相似的地方？”学生运用类比大胆推理，很快就能找到认识内容的相同之处，即零刻度、最小分度值和测量范围。随着教学过程的推进，运用类比的思想，学生能很快掌握基本测量工具认识的相关内容。

介绍长度的特殊测量方式时，学生已经知道用刻度尺直接测量出一张纸的厚度比较困难，但取一百张纸叠放在一起，用刻度尺测出这一百张纸的厚度，再除以张数得出一张纸的厚度。那么在教学生测量一枚大头针的质量时，教师可以启发学生思考：“一张纸的厚度和一枚大头针的质量有何相似之处？”当学生找出它们的共同点“数值小”时，教师再引导学生复习测量一张纸厚度的方法，启发学生用类比法设计出测一枚大头针质量的方法。同时可进一步引导学生运用类比法思考后，得出结论：采用累积法取平均值，可测出较小物理量。

三、类比法在应用题解题上的应用

在平时的习题讲解中，我们在注重对学生进行知识传授的同时，更应该对学生加强学法的指导和能力的培养，若能将类比的思想有效地传递给学生，在解题时根据已知进行有效迁移，将有助于学生独立自主解决新问题。

案例五：密度部分习题与运动部分习题类比

原题：一个瓶子能盛1kg的水，用这个瓶子能盛多少酒精？

分析：已知水的质量、水的密度、酒精的密度。

求：酒精的质量。

普通解法：

通过密度公式变形，将水的质量和水的密度代入变形公式来计算出水的体积，也就是瓶子的体积和酒精的体积。然后通过酒精的密度，计算出酒精的质量。

类比题：A地距B地1000km，从A地开往B地的火车需行驶10个小时。处在AB之间的C地距A地600km，假设火车在AB间和AC间的行驶速度相同，那么火车从A地出发开往C地需要多长时间？

简便解法：因为火车在AB间和AC间的行驶速度相同，所以它们的路程时间比相同，因此从A地出发开往C地的时间为（600km÷1000km）×10h=6h。

通过以上题干的类比，可以发现两道题考查的解题技能是相同的，即等量关系的建立，解法的思路是相同的，即找等量代入公式列公式解题。若将类比题的简便解法类比于密度的解题中，将提高学生的解题能力和思维水平。

在教学过程中应用类比法，不仅可把抽象的科学概念纳入到已知的具体认知系统中，化抽象为直观，同时又可激发学生进行联想，具有启发思路、举一反三、触类旁通的作用，在科学方法和解题应用上不失为一种促进学生知识迁移的有效方法。不过在实际操作过程中，我们也需要加以注意，因为类比是将两个特定的对象进行比较分析的过程，主要借助的是它们之间存在某些方面性质相同或相似，但客观上不能确保其他方面的一致性，各自必然存在一定的特殊性，所以类比对象和目标对象两者关系对知识理解的适配性和映射性是教师在采用类比法进行教学时需要多维度考虑的，既要注意到相似性，也要注意到差异性，避免犯经验主义错误，想当然地拿来进行教学。误用或滥用的类比教学极有可能让学生在对新知识的理解上造成额外的负担和错误的潜认知。因此，我们在课堂教学时，也需要适当向学生解释类比方法在运用上的局限性，加强对学生学习方法的指导。

四、类比法在操作过程中的思考

类比法在使用过程中一般可分为两个阶段：第一阶段是对两个事物进行比较;第二阶段是在此基础上进行推理，即把前者有关的知识和特征推理到后者的知识建立中去。比是类比法的基础，我们既要关注两者的相似性，更要关注到差异性。因为两者的相似性是我们实施类比法教学的基础，但是差异性是让学生产生更进一步思考的原因。如果在教学中没有提醒学生关注差异性，仅凭表面的相似去全面地运用前者的特征，这样就有可能在学习中出现错误的结论。例如在浙教版八下的第二章第二节中，用英文字母的多种排列组合来类比原子去组成分子的构成。两者有很高的相似度，能够让学生对原子构成分子有很快的接受度。但我们在教学中应该提醒学生，还要关注两者的差异性，引导学生辩证思考，比如字母前后顺序改变，单词不同，但是在分子构成中这种结论可能不适用。

五、类比法对学生核心素养的提升

1.科学假说能力的提升

类比法在实施的过程中，不仅有利于我们教师克服教学过程中的重难点，而且有利于学生思维能力的培养和提升。培养学生像科学家一样思考问题是我们科学老师的教学任务之一，让学生形成科学的逻辑思维推理能力。科学假说能力的提升可以通过不断使用类比法来实现。因为类比法的基本方式就是去寻找合适的类比对象或模型，类比出两者的相似点，然后推理出后者可能出现的类似的特征和性质，强化类比迁移思维，对学生科学假说的建立和完善有促进作用。

2.知识建构能力的提升

相关新知识概念的学习，是通过类比法去跟自己熟悉的事物或知识进行对照，在一定的问题情境中，通过联系和比较已有知识等一系列操作来实现。在这样的过程中，学生依托自己原有的知识框架，在此基础上建立新的连接，改善原有的连接路径，逐步地建构和完善了自己的知识体系，这样有方向性的建构，能够让学生逐步掌握面对学习未知的概念和规律时的学习方法和注意事项，在加深对知识点的理解上，又锻炼和提升了自己建构知识网络的能力。

3.反思辨析能力的提升

类比法除关注事物之间的相似性之外，还强调不要忽视两者之间的差异性。在每一次的类比中，教师都有意识地去强调此点，学生就会经常进行这样的思维训练，反思辨析两者的联系和区别，完善思考的严谨性和细致程度，就更能从每一次的学习中找到未知事物的不同特点，分析出不同结构特点对应的性质，挖掘隐藏在某些一致性规律背后的区别，从而锻炼敏锐的观察力和求真的质疑力，将求同存异的思想落在每一次的学习思考中，从而提升自身的反思辨析能力。DB4D7D74-B74B-4B0D-8A0F-A3C8037FCAFF