例談知識類比遷移在科學教學中的滲透

類比法是根據某種事物獨特的屬性和性質來推斷其他相似事物本質屬性的一種思維方法。將類比法運用到初中科學教學中，可以將學生已有的知識運用到新的知識中，通過類比從而得出新的模型、規(guī)律。本文以“蒸發(fā)”和“溶解”為例談談類比方法的教學。

一、感受“類比”方法，從微觀上建立“溶解”和“蒸發(fā)”的聯系

[情景1]在講臺上放置盛有半杯水的燒杯，教師輕輕地加入幾粒高錳酸鉀晶體，先不攪動杯中的液體，這時可以看到杯底的高錳酸鉀晶體周圍出現了一圈紫紅色，而且紫紅色圈逐漸擴大，經過相當長的時間，整個杯子里的液體才全部變成了紫紅色。教師提問：①將高錳酸鉀顆粒剛放入到水中時，看到了什么現象？②過一會兒，又看到了什么現象？③你能從微觀的角度解釋上述現象嗎？④同學們能從微觀的角度解釋蒸發(fā)現象嗎？并畫出溶解的微觀示意圖。思考這兩種現象有何類似之處？(總結如下)

蒸發(fā)：水分子不停地做無規(guī)則的運動，有些水分子離開水面分散在空氣中。

溶解：構成物質的微粒不停地做無規(guī)則運動，有些微粒離開固體表面分散到水中。

設計意圖：在進行關于物質在水中的分散狀況的教學時，學生通常把“溶解”和“蒸發(fā)”分開來考慮，認為這兩種現象是獨立的沒有聯系的，這個環(huán)節(jié)的目的就是讓學生從微觀的角度認識“溶解”的本質，幫助學生從微觀上建立“溶解”和“蒸發(fā)”的聯系，為后續(xù)環(huán)節(jié)的展開建立遷移點。學生對于第三個問題通常是無法回答的，此時出示蒸發(fā)的圖片并拋出第④個問題，為學生進行知識的類比遷移創(chuàng)設臺階。

二、嘗試“類比”方法，從宏觀上建立“溶解”和“蒸發(fā)”的聯系

[情景2]師：為了加快高錳酸鉀的溶解，你覺得可采取那些措施？

生：攪拌、加熱或把物質研成粉末。

師：既然“溶解”和“蒸發(fā)”在本質上是類似的，那么攪拌、加熱或把物質研成粉末這些加快溶解的方法與加快蒸發(fā)的三種方法又有怎樣的對應關系呢？

同學們整理歸納如下：

師：為什么水溫越高，物質溶解越快呢？

生：因為溫度越高分子運動越劇烈，微粒離開固體表面散到水中的速度就越快。

設計意圖：由于學生在小學四年級時已經學過“可溶性固體物質在水中溶解快慢的三個因素”，所以該環(huán)節(jié)的目的是喚起學生的舊知，把舊知融入到新知中，嘗試運用新知來解釋舊知(用分子運動的觀點解釋為什么溫度的高低會影響溶解的快慢)，并感受類比法的作用。

三、運用“類比”方法，將“結晶”遷移到“降水”

通過上述環(huán)節(jié)，學生已知認識到“溶解”和“蒸發(fā)”在本質上是類似的，所以在八年級上冊第二章第4 節(jié)《風和降水》的教學中，筆者進行了以下的引導。

[情景3]師：通過第一章的學習我們已經知道“溶解”和“蒸發(fā)”有許多類似之處，那在一定溫度條件下，一定體積的空氣中水能不能無限地蒸發(fā)呢？

生：水不能一直蒸發(fā)。

師：你是怎么知道的？

生：在一定條件下，物質在水中溶解的數量是有限的。

師：非常好，你已能成功地運用“類比”的方法，將溶解相關的知識遷移到蒸發(fā)中。

……

[情景4]教師出示一個裝置：在一只燒杯中加入適量的水，在一個表面皿內盛滿冰，蓋在燒杯上。

師：燒杯中有什么變化？

生：表面皿下出現水滴。

師：這種現象出現的原因是什么？

生：溫度下降了，水汽會凝結。

師：為什么溫度下降了，水汽會凝結？

生：空氣容納水汽的能力隨著溫度的下降而下降。

師：你是怎么知道的？

生：大多數物質的溶解度隨溫度的下降而下降。

師：很好，我們運用“類比”方法又有了新的收獲。

學生整理歸納如下：

溶解：在一定溫度下，在一定量的溶劑中，物質能夠溶解的數量是有限的；在一定溫度下，在一定量的溶劑中不能繼續(xù)溶解某種溶質的溶液，稱為這種溶質的飽和溶液。

蒸發(fā)：一定溫度下，單位體積空氣中容納水汽的量是有限的；一定溫度下，單位體積空氣中不能繼續(xù)容納水汽時水汽飽和。

結晶的條件：溶液達到飽和，溫度繼續(xù)下降，(大多數物質)溶質的溶解度隨之下降，溶質結晶。

降水的條件：水汽達到飽和，溫度繼續(xù)下降，空氣容納水汽的能力隨之下降，水汽凝結。

設計意圖：濕度、水汽飽和等概念很抽象，學生理解起來有一定的難度。教材僅要求學生知道濕度和相對濕度，對于濕度、水汽飽和的概念僅要求閱讀了解。

該環(huán)節(jié)的目的就引導學生運用類比法將飽和溶液、結晶的條件自發(fā)地遷移到水汽飽和、降水條件等陌生而較難的領域。學生在知識的有效遷移中感受到了成功的喜樂和類比法的好處，為學生后續(xù)運用類比法奠定基礎。

反思：在平時的課堂教學中，我們要善于發(fā)現、善于比較、善于總結，找到前后知識點之間的聯系，設置合理的情境，在新舊知識點間建立實質的聯系，培養(yǎng)學生發(fā)現知識中的共同點，并對前后知識點之間進行有效加工，把已有的知識經驗概括成一般原理，運用到新的事物中，從而把新對象納入到已有的知識、經驗系統中，提高類比遷移的能力。在科學教學存在著許多可以類比遷移的案例，如“速度”和“功率”、“水流”和“電流”、“機械能”和“內能”等，只要教師在平時教學中有意識地滲透類比遷移的方法，學生才會在學習中有意識地運用這種方法，進行高效學習。