化學(xué)教材中的類比思維淺析

王 萍

（蘇州市田家炳實驗高級中學(xué) 江蘇 蘇州 215004）

類比（analogy），指不同事物之間的類似和相像。類比法是根據(jù)兩個或兩類對象之間在某些方面相似或相同，從而推出它們在其他方面可能相似或相同的一種邏輯方法［1］。很多科學(xué)發(fā)現(xiàn)和發(fā)明創(chuàng)造中都用到了類比方法，在化學(xué)教學(xué)中有些內(nèi)容比較抽象不易講清，運用類比思維有利于提高學(xué)生對知識的理解和記憶水平，分析教材中類比思維的應(yīng)用有助于我們加深對這一方法的了解，從而在教學(xué)中更好地加以運用。

一、化學(xué)教材中類比思維的運用情況

1．國內(nèi)化學(xué)教材中類比思維的運用

以目前國內(nèi)高中三種版本化學(xué)教材為例， 分別是：由人民教育出版社出版，宋心琦主編的（以下簡稱人教版）；山東科技出版社出版，王磊主編的（以下簡稱魯科版）；江蘇教育出版社出版，王祖浩主編的（以下簡稱蘇教版）。這三種教材又分別包括化學(xué)1、化學(xué)2、化學(xué)與生活、化學(xué)與技術(shù)、物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)原理、有機化學(xué)基礎(chǔ)和實驗化學(xué)8 個模塊，這些教材中類比思維的運用情況統(tǒng)計見表1。

表1 三種版本化學(xué)教材各模塊類比思維運用的數(shù)量統(tǒng)計

通過以上統(tǒng)計可見，三種教材都不同程度地運用了類比方法，其中人教版對類比的運用較豐富，共有22 處。從表1 我們還可以看出，各模塊運用類比的程度不同。以人教版為例，在《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》中運用得相對較多，共有10 處，約占總數(shù)的45%。而在《化學(xué)與技術(shù)》、《化學(xué)與生活》及《實驗化學(xué)》中幾乎看不到明顯運用類比的案例，這說明類比方法多運用在教學(xué)內(nèi)容比較抽象、學(xué)生不容易理解的部分。

為了更清晰地認(rèn)識類比法在教材中的應(yīng)用情況，以蘇教版教材為例對類比思維的應(yīng)用背景和目的等加以梳理和分析，見表2。

2．國外化學(xué)教材中類比思維的運用

以美國高中教材《現(xiàn)代化學(xué)》為例，全書共有五十多處運用類比促進學(xué)生對科學(xué)知識的理解。例如，用四只綁在一起的氣球來表示四面體中的雜化軌道形狀； 用高速公路上南來北往的車的數(shù)量來理解平衡；用學(xué)生們在公共汽車上占位的情形和 “洪特規(guī)則”中關(guān)于電子在同一亞層盡可能分布不同的軌道作類比等等［2］。再如美國高中教材《化學(xué) 概念與應(yīng)用》也非常多地使用了類比方法，說明國外的教材編者也非常重視類比方法的運用。

二、化學(xué)教材中類比思維的運用特點

1．類比目標(biāo)陌生抽象

在分析類比運用案例時發(fā)現(xiàn)，類比運用在學(xué)生遇到不熟悉的知識情境時較多。例如，《化學(xué) 概念與應(yīng)用》在解釋濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響時用了一幅玩碰碰船的圖片并配以文字：“增加碰碰船的數(shù)量會增加碰撞的機會……當(dāng)更多的粒子參與到反應(yīng)體系中時，粒子碰撞和反應(yīng)的機會就增加了”。又如，蘇教版《化學(xué)反應(yīng)原理》在講解熵的概念時將生活中常見的混亂程度不同的現(xiàn)象類比 “熵”， 以學(xué)生已掌握的知識來類比，與學(xué)生的生活聯(lián)系起來，適合學(xué)生特點符合學(xué)生感受，能夠幫助學(xué)生記憶。

2．類比對象豐富多彩

表2 蘇教版化學(xué)教材中類比思維的具體運用

類比對象涉及的領(lǐng)域非常廣，包括物理、生物、生活甚至音樂等等。例如，把化學(xué)能和水能類比；用汽車穿越隧道要比爬山容易得多類比催化劑的作用；用音階類比光譜的“七基色”；用膠水類比原子間共用電子所起的聯(lián)結(jié)作用；用變色龍的變色幫助學(xué)生理解化學(xué)反應(yīng)速率；用一組色彩豐富的俄羅斯套娃與電子能級類比……將具體的情境作為中介與抽象的概念類比，把原本枯燥的理論知識轉(zhuǎn)化為學(xué)生熟悉的情境，把死記硬背的教學(xué)轉(zhuǎn)化為學(xué)生的自我體驗，達到化無形為有形的作用。

3．類比方法圖文并茂

圖文并茂是化學(xué)教材在運用類比思維時的共同點，這些插圖生活化、直觀化，為教師開展教學(xué)提供了豐富的素材，具有啟發(fā)和誘思功能，降低了學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)知識的難度。例如，人教版《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》講解電負性時以一幅兩人相互拉一個物塊的圖片說明電負性是用來描述不同元素的原子對鍵合電子吸引力的大小。將微觀世界中的原子吸引電子的能力大小與生活中的人的力氣相類比，起到了拉近教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生經(jīng)驗間距離的作用，也為教學(xué)增加了趣味性。

三、教學(xué)中類比思維運用的幾點建議

1．用好教材中的類比思維

在教學(xué)中運用類比可以增強教學(xué)效果，有效提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力，更重要的是能使學(xué)生掌握類比思維這一科學(xué)思維方法，從而提升科學(xué)素養(yǎng)。教材作為一種重要的教學(xué)資源，在教育中發(fā)揮著其他資源無法替代的作用。有學(xué)者在研究教材時不由得感嘆：“他們竟總能找到如此深入淺出的表述方式……能把人類已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的那些非常重要的科學(xué)理論用這種淺顯易懂的方式介紹給學(xué)生是一種有益的嘗試”［3］。因此，在教學(xué)中首先要用好教材中的類比思維，還可借鑒其他版本的教科書，更好地增進學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。

2．教學(xué)中主動運用類比思維

在教學(xué)中運用類比思維一方面要借助教材中的類比素材，事半功倍地開展教學(xué)，另一方面也應(yīng)開拓思維，積極主動地運用類比思維，同時鼓勵、培養(yǎng)學(xué)生運用類比思維解決問題。如，筆者在講述不同聚集狀態(tài)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)與性質(zhì)時，用學(xué)生上課類比固態(tài)時微粒的情況： 學(xué)生只能在座位上做小幅度的活動；而液態(tài)時類比為下課， 學(xué)生可在一定范圍自由活動，彼此間距離增大；當(dāng)講到氣態(tài)時，學(xué)生脫口而出——那應(yīng)該是放學(xué)了！ 我們可以在教學(xué)中注意積累，在實踐中不斷改進，運用好類比方法，使我們的課堂靈動起來。

3．注意類比思維的或然性

應(yīng)該指出的是類比的結(jié)論有其或然性，在類比時要防止類比的負遷移。在抓住事物共性的同時也要注意差異性一面， 進行類比法教學(xué)時力求做到科學(xué)準(zhǔn)確，避免得出錯誤結(jié)論。例如，有老師提出用“地球自轉(zhuǎn)”類比“電子自旋”就不恰當(dāng)，電子自旋作為一個極其抽象的概念，這種運動并不是表示電子能夠圍繞本身軸線轉(zhuǎn)動，而是指電子處于一種稱作“自旋”的特殊狀態(tài)。因此電子自旋與地球自轉(zhuǎn)在本質(zhì)上存在著明顯差異，不能作任何類比。

在以人為本觀念越來越深入教育教學(xué)過程的今天，我們一再強調(diào)不僅要教給學(xué)生知識，更要讓學(xué)生掌握學(xué)習(xí)的方法，學(xué)會用獲得的知識去解決問題。而類比就是反映知識間聯(lián)系的一種思維模式，能起到啟發(fā)思想、觸類旁通的作用，我們有必要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)和運用這一方法。

［1］王亞同．類比推理［M］．保定：河北大學(xué)出版社，1999：1

［2］胡月紅．類比方法在化學(xué)基本概念教學(xué)中的應(yīng)用研究［D］．上海：華東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文，2009：12－13

［3］楊衛(wèi)東．中美化學(xué)教材部分內(nèi)容的比較與思考（一） ［J］．課程教材教學(xué)研究（中教研究），2003，（01）：30