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一、“类比”的概念界定
《现代汉语词典》对“类比”的界定是:一种推理方法,根据两种事物在某些特征上的相似,做出它们在其他特征上也可能相似的结论。
科学教学中有些概念、规律较为抽象,而学生习惯于形象思维,缺乏抽象思维和逻辑推理能力,因此对抽象的概念难于接受和理解。运用类比思维可以把陌生的对象和熟悉的对象进行比较,从而激发学生探索的意向,引导学生进行探索,使学习成为学生自觉积极的活动,发展学生的思维能力。
二、初中科学教学中实施“类比”的可行性
1.从新课程理念看,类比方法应用于初中科学教学是必需的
国家科学新课程标准中的基本理念明确指出,要面向全体学生;立足学生发展;体现科学本质,突出科学探究;反映当代科学成果。把学生的发展和引导,学生学会学习作为根本理念,突出强调了形成学生积极主动的学习态度,关注学生的学习兴趣和经验。从目前的教学实际情况看,所谓的“探究”成为了初中科学课堂教学的重点,但是由于受初中学生智力、知识水平的限制,出现了实践上的盲目性。反而,“类比”方法易受初中学生的理解和掌握。在初中科学教学中巧用“类比”方法,能改变原有的单纯接受式的学习方式,建立和形成旨在充分调动、发挥学生主体性的学习方式,培养学生的探究精神和创新能力有很大的促进作用。
2.从教学实践看,类比方法应用于初中科学教学是正确的
在日常教学中,常听到一些科学老师的抱怨,“现在的学生太难教,学了后面忘了前面”、“学到的知识不会用”。问学生,也有这样的回答:“老师讲解的时候是听的懂的,但是自己做就做不对了。”确实是一种较为普遍的现象,但冷静深刻地思考一下,可以找到其根源所在,师生在教与学的过程中忽略了知识的类比与建构。
所谓“学了后面忘了前面”,实质上就是学生在学习知识时,将每个知识点孤立开了,未能形成一股力量而过于脆弱,从而在想用时无法运用或迁移。也就是说,学生不能将所学的各个知识点融汇到自己已有的知识结构中,不能由若干个知识点形成知识线,再由知识线形成知识面,直至形成立体的知识网络,构建起自己的知识结构,形成自己的知识网络。
所谓“老师讲解听的懂,自己做就会错”,是对“懂”的理解有误。有的学生懂,这是懂得了解题每一步,是在老师讲解下的懂。自己想不到的地方,因为老师讲课有提示、有诱导,能想起来。同样的问题,没有老师的提示就想不起来,说明学生的知识掌握不是自己建构的。让初中学生自己有效地建构知识,应该说使用“类比方法”是比较实用的。
三、“类比”方法在初中科学教学中的巧用功效
现代认知心理学家们都十分重视原有知识经验或认知结构在新学习中的作用。人们运用自己已有的知识与技能,促使问题的顺利解决就是迁移的积极作用。教师倘若能有效地利用学生原有的认知结构,促进学习迁移,可大大提高学生的学习效率。而类比的思想方法是建立在学生已有知识结构中的,对学习的有效迁移有很大的促进作用。新旧知识间类似的地方可以帮助学生利用原有知识进行区别、理解、掌握新知识,从而促进知识的迁移,实现创造性思维的形成。因此,类比在科学教学中无处不在。
1.巧用类比,可使抽象思维转为形象思维
科学课程的教学内容,从内容看有微观层面的物质科学,有立体空间的地球、宇宙空间科学等;从认知领域看从平面到立体,从宏观到微观,从静态到动态,从定性到定量等。可见,初中科学教学基本上是建立在形象思维向抽象思维转变的基础上的。它以生动的自然现象和直观的实验或事实为依据,通过形象思维获得表象,最终需要抽象思维形成概念或规律。
类比的方法在很大程度上能使抽象的内容变得形象。皮亚杰的认知心理学认为:初中学生正处于具体运算阶段进入到形式运算的阶段。部分学生能够进行符号操作的学习,但还有一部分学生还停留在具体运算阶段,必须有实物支承才能进行有效学习。如:在研究电压的作用时,借助于看得见而学生比较熟悉的“水压形成水流”的实验作类比,来揭示电压是形成电流的原因。
2.巧用类比,可使凌乱的知识系统化
奥苏伯尔的认知结构理论认为:有意义学习过程实质是符号所代表的新知识与学习者认知结构中已有的适当观念建立非人为的和实质性联系。每门学科都应该有分层次的概念和命题结构。它们可以形成下位关系、上位关系、组合关系。这种结构理论,它侧重于学科知识结构的整体把握。它易于形成网络化的结构,也适合于有一定相关知识为背景的新知识学习的前期分析。而新课程内容的编排却是以主题为单元,知识结构显得比较凌乱,缺乏系统性。
例如,教材中有许多相同形式的知识点,如A=B/C形式有:速度=路程/时间,密度=质量/体积,压强=压力/受力面积,电阻=电流/电阻,功率=功/时间等。这些知识点在复习时如果分散教学则会浪费大量时间。如果能集中在一起学习,找出它们的共同点,设置相同的问题,如在B一定时,A与C的关系,则会起到以点带面、举一反三的效果,从而系统化地掌握科学概念,也有助于培养学生分析、比较的能力。
3.巧用类比,可使学生准确地掌握概念
初中学生认识事物时,往往抓不住事物的本质特征,对相近的概念,成双成对、成列成排、前后联系的名词混淆不清,琢磨不定。有比较才能鉴别,一切事物总是相比较而存在的。在教学中采用比较法,突出一方,找出它们的异同,就可避免混淆和张冠李戴。
例如,理解凸透镜的概念是学生容易简单的认为中间突出的为凸透镜,中间凹进的为凹透镜。殊不知透镜中间的凹凸是相对的。教学时,先让学生比较甲组三个透镜的共同点,比较不出可让学生比较甲、乙两组透镜的差异,学生自然就理解了透镜的概念。
4.巧用类比,可提高学生的逻辑思维能力
比较是一切理解和一切思维的基石,即比较是一切逻辑思维的方法。任何事物的特点必须在相互比较中才能充分地显示出来。因此,采用比较法,可以培养和提高学生的逻辑思维能力。类比是比较的重要方法之一,同样有其作用。因此在科学教学中通过对学生进行类比思维方法的渗透和培养,不仅可以使学生以快速的获取知识,深刻地领会和掌握知识,而且还能使学生产生一种对问题的敏感性,迅速抓住问题的要害,找出解决问题的途径,这对于学生形成思维能力、提高素质都有很大的作用。
例如,卢瑟福正是通过α粒子散射实验,运用类比方法把原子内部的情况和太阳系的结构进行类比。太阳系是由处于核心的太阳和环绕它运行的一系列行星构成的,因此,卢瑟福于1911年提出了原子是由电子环绕带正电荷的原子核组成的这样一个原子核结构的行星模型假说。若教师在教学中经常运用类比的方法,学生类比的思维自然也能被潜移默化。
5.巧用类比,便于学生在新旧知识间建构联系
科学探究不仅是科学课程的重要内容和学习的重要方法,也是科学能力的综合体现,更是科学素养的核心体现。但很显然,既然称之为探究,就是让学生自主的去探究一些未知的知识。根据学生的认知规律,对于一个未知领域若没有教师的引导、支持,学生是很难形成一个完整的探究。因此,在科学探究的过程中教师的支持显得尤为重要。其中教师很重要的任务就是让学生在未知和已知之间建立联系。类比,就是达成这一目标的重要手段之一,无论是在探究的哪个环节。
在探究光合作用的产物之一是淀粉时,当学生提出植物叶片中的淀粉到底是从哪里来的?除了一些学生能想到是光合作用产生的,就不再有其他猜想,学生的思维出现了卡壳现象。这个时候为了能让学生的思维连续,教师必须提供必要的支持,而这时“类比”就该出场了:
师:植物的叶片中,除了淀粉等有机物还有什么物质?
生1:水。
生2:无机盐。
生3:氧气、二氧化碳等气体……
师:那你们说叶片中的水是从哪里来的。
生4:根吸收的。我的猜想是“叶片中的淀粉是根从土壤中吸收的”。
6.巧用类比,便于学生的归纳和总结
无论是概念的形成,还是规律、方法的得出,总是要依赖于归纳的方法。而归纳法的核心就是寻找事物之间的共同点,而寻找共同点的基本方法就是类比。因此在科学教学中,很多规律是在类比的基础上,通过归纳得出的。因此,类比在科学规律教学中的意义不可小觑。
有经验的教师都知道,九年级第一章由于复分解反应的核心地位,常常会导致非复分解反应的淡忘。首当其冲就是非金属氧化物和碱之间的反应。因此,在教学这一内容时,教师应当引起必要的重视,通过类比加强学生对这一类反应的重视。
师:我们已经知道了检验二氧化碳的方法,谁能在黑板上把相关化学方程式写出来。
生:CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O
师:很好,我们再来看看利用氢氧化钠吸收二氧化硫的化学方程式方程式。SO2+2NaOH===Na2SO3+H2O
CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O比较两个反应之间有什么共同点?
生1:都是碱和氧化物反应。
师:仔细观察,都是什么氧化物?除此还有什么共同点?
生2:都是非金属氧化物和碱反应生成盐和水。
师:对,这是碱的另一个化学性质。
……
科学的价值,最终落脚于认识科学、技术、社会的关系,能把所学知识应用到实践中。然而科学原理是一定的,具体的情景确是千变万化的。如何帮助学生运用已有的知识解决实际问题,也是科学教学中较为困难的内容。其中,把新情景与学生已知的模型和情景进行类比,是解决这一矛盾的重要手段之一。
总之,类比在很大程度上使抽象的问题变得形象,同时又可激发学生联想,具有启发思路、触类旁通的作用。在科学各个内容的教学中都有其重要的作用。但是任何一种方法,只有合理运用才能真正发挥它的价值。因此在教学中,需要运用类比的方法,但更需要合理的运用类比的方法。
《现代汉语词典》对“类比”的界定是:一种推理方法,根据两种事物在某些特征上的相似,做出它们在其他特征上也可能相似的结论。
科学教学中有些概念、规律较为抽象,而学生习惯于形象思维,缺乏抽象思维和逻辑推理能力,因此对抽象的概念难于接受和理解。运用类比思维可以把陌生的对象和熟悉的对象进行比较,从而激发学生探索的意向,引导学生进行探索,使学习成为学生自觉积极的活动,发展学生的思维能力。
二、初中科学教学中实施“类比”的可行性
1.从新课程理念看,类比方法应用于初中科学教学是必需的
国家科学新课程标准中的基本理念明确指出,要面向全体学生;立足学生发展;体现科学本质,突出科学探究;反映当代科学成果。把学生的发展和引导,学生学会学习作为根本理念,突出强调了形成学生积极主动的学习态度,关注学生的学习兴趣和经验。从目前的教学实际情况看,所谓的“探究”成为了初中科学课堂教学的重点,但是由于受初中学生智力、知识水平的限制,出现了实践上的盲目性。反而,“类比”方法易受初中学生的理解和掌握。在初中科学教学中巧用“类比”方法,能改变原有的单纯接受式的学习方式,建立和形成旨在充分调动、发挥学生主体性的学习方式,培养学生的探究精神和创新能力有很大的促进作用。
2.从教学实践看,类比方法应用于初中科学教学是正确的
在日常教学中,常听到一些科学老师的抱怨,“现在的学生太难教,学了后面忘了前面”、“学到的知识不会用”。问学生,也有这样的回答:“老师讲解的时候是听的懂的,但是自己做就做不对了。”确实是一种较为普遍的现象,但冷静深刻地思考一下,可以找到其根源所在,师生在教与学的过程中忽略了知识的类比与建构。
所谓“学了后面忘了前面”,实质上就是学生在学习知识时,将每个知识点孤立开了,未能形成一股力量而过于脆弱,从而在想用时无法运用或迁移。也就是说,学生不能将所学的各个知识点融汇到自己已有的知识结构中,不能由若干个知识点形成知识线,再由知识线形成知识面,直至形成立体的知识网络,构建起自己的知识结构,形成自己的知识网络。
所谓“老师讲解听的懂,自己做就会错”,是对“懂”的理解有误。有的学生懂,这是懂得了解题每一步,是在老师讲解下的懂。自己想不到的地方,因为老师讲课有提示、有诱导,能想起来。同样的问题,没有老师的提示就想不起来,说明学生的知识掌握不是自己建构的。让初中学生自己有效地建构知识,应该说使用“类比方法”是比较实用的。
三、“类比”方法在初中科学教学中的巧用功效
现代认知心理学家们都十分重视原有知识经验或认知结构在新学习中的作用。人们运用自己已有的知识与技能,促使问题的顺利解决就是迁移的积极作用。教师倘若能有效地利用学生原有的认知结构,促进学习迁移,可大大提高学生的学习效率。而类比的思想方法是建立在学生已有知识结构中的,对学习的有效迁移有很大的促进作用。新旧知识间类似的地方可以帮助学生利用原有知识进行区别、理解、掌握新知识,从而促进知识的迁移,实现创造性思维的形成。因此,类比在科学教学中无处不在。
1.巧用类比,可使抽象思维转为形象思维
科学课程的教学内容,从内容看有微观层面的物质科学,有立体空间的地球、宇宙空间科学等;从认知领域看从平面到立体,从宏观到微观,从静态到动态,从定性到定量等。可见,初中科学教学基本上是建立在形象思维向抽象思维转变的基础上的。它以生动的自然现象和直观的实验或事实为依据,通过形象思维获得表象,最终需要抽象思维形成概念或规律。
类比的方法在很大程度上能使抽象的内容变得形象。皮亚杰的认知心理学认为:初中学生正处于具体运算阶段进入到形式运算的阶段。部分学生能够进行符号操作的学习,但还有一部分学生还停留在具体运算阶段,必须有实物支承才能进行有效学习。如:在研究电压的作用时,借助于看得见而学生比较熟悉的“水压形成水流”的实验作类比,来揭示电压是形成电流的原因。
2.巧用类比,可使凌乱的知识系统化
奥苏伯尔的认知结构理论认为:有意义学习过程实质是符号所代表的新知识与学习者认知结构中已有的适当观念建立非人为的和实质性联系。每门学科都应该有分层次的概念和命题结构。它们可以形成下位关系、上位关系、组合关系。这种结构理论,它侧重于学科知识结构的整体把握。它易于形成网络化的结构,也适合于有一定相关知识为背景的新知识学习的前期分析。而新课程内容的编排却是以主题为单元,知识结构显得比较凌乱,缺乏系统性。
例如,教材中有许多相同形式的知识点,如A=B/C形式有:速度=路程/时间,密度=质量/体积,压强=压力/受力面积,电阻=电流/电阻,功率=功/时间等。这些知识点在复习时如果分散教学则会浪费大量时间。如果能集中在一起学习,找出它们的共同点,设置相同的问题,如在B一定时,A与C的关系,则会起到以点带面、举一反三的效果,从而系统化地掌握科学概念,也有助于培养学生分析、比较的能力。
3.巧用类比,可使学生准确地掌握概念
初中学生认识事物时,往往抓不住事物的本质特征,对相近的概念,成双成对、成列成排、前后联系的名词混淆不清,琢磨不定。有比较才能鉴别,一切事物总是相比较而存在的。在教学中采用比较法,突出一方,找出它们的异同,就可避免混淆和张冠李戴。
例如,理解凸透镜的概念是学生容易简单的认为中间突出的为凸透镜,中间凹进的为凹透镜。殊不知透镜中间的凹凸是相对的。教学时,先让学生比较甲组三个透镜的共同点,比较不出可让学生比较甲、乙两组透镜的差异,学生自然就理解了透镜的概念。
4.巧用类比,可提高学生的逻辑思维能力
比较是一切理解和一切思维的基石,即比较是一切逻辑思维的方法。任何事物的特点必须在相互比较中才能充分地显示出来。因此,采用比较法,可以培养和提高学生的逻辑思维能力。类比是比较的重要方法之一,同样有其作用。因此在科学教学中通过对学生进行类比思维方法的渗透和培养,不仅可以使学生以快速的获取知识,深刻地领会和掌握知识,而且还能使学生产生一种对问题的敏感性,迅速抓住问题的要害,找出解决问题的途径,这对于学生形成思维能力、提高素质都有很大的作用。
例如,卢瑟福正是通过α粒子散射实验,运用类比方法把原子内部的情况和太阳系的结构进行类比。太阳系是由处于核心的太阳和环绕它运行的一系列行星构成的,因此,卢瑟福于1911年提出了原子是由电子环绕带正电荷的原子核组成的这样一个原子核结构的行星模型假说。若教师在教学中经常运用类比的方法,学生类比的思维自然也能被潜移默化。
5.巧用类比,便于学生在新旧知识间建构联系
科学探究不仅是科学课程的重要内容和学习的重要方法,也是科学能力的综合体现,更是科学素养的核心体现。但很显然,既然称之为探究,就是让学生自主的去探究一些未知的知识。根据学生的认知规律,对于一个未知领域若没有教师的引导、支持,学生是很难形成一个完整的探究。因此,在科学探究的过程中教师的支持显得尤为重要。其中教师很重要的任务就是让学生在未知和已知之间建立联系。类比,就是达成这一目标的重要手段之一,无论是在探究的哪个环节。
在探究光合作用的产物之一是淀粉时,当学生提出植物叶片中的淀粉到底是从哪里来的?除了一些学生能想到是光合作用产生的,就不再有其他猜想,学生的思维出现了卡壳现象。这个时候为了能让学生的思维连续,教师必须提供必要的支持,而这时“类比”就该出场了:
师:植物的叶片中,除了淀粉等有机物还有什么物质?
生1:水。
生2:无机盐。
生3:氧气、二氧化碳等气体……
师:那你们说叶片中的水是从哪里来的。
生4:根吸收的。我的猜想是“叶片中的淀粉是根从土壤中吸收的”。
6.巧用类比,便于学生的归纳和总结
无论是概念的形成,还是规律、方法的得出,总是要依赖于归纳的方法。而归纳法的核心就是寻找事物之间的共同点,而寻找共同点的基本方法就是类比。因此在科学教学中,很多规律是在类比的基础上,通过归纳得出的。因此,类比在科学规律教学中的意义不可小觑。
有经验的教师都知道,九年级第一章由于复分解反应的核心地位,常常会导致非复分解反应的淡忘。首当其冲就是非金属氧化物和碱之间的反应。因此,在教学这一内容时,教师应当引起必要的重视,通过类比加强学生对这一类反应的重视。
师:我们已经知道了检验二氧化碳的方法,谁能在黑板上把相关化学方程式写出来。
生:CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O
师:很好,我们再来看看利用氢氧化钠吸收二氧化硫的化学方程式方程式。SO2+2NaOH===Na2SO3+H2O
CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O比较两个反应之间有什么共同点?
生1:都是碱和氧化物反应。
师:仔细观察,都是什么氧化物?除此还有什么共同点?
生2:都是非金属氧化物和碱反应生成盐和水。
师:对,这是碱的另一个化学性质。
……
科学的价值,最终落脚于认识科学、技术、社会的关系,能把所学知识应用到实践中。然而科学原理是一定的,具体的情景确是千变万化的。如何帮助学生运用已有的知识解决实际问题,也是科学教学中较为困难的内容。其中,把新情景与学生已知的模型和情景进行类比,是解决这一矛盾的重要手段之一。
总之,类比在很大程度上使抽象的问题变得形象,同时又可激发学生联想,具有启发思路、触类旁通的作用。在科学各个内容的教学中都有其重要的作用。但是任何一种方法,只有合理运用才能真正发挥它的价值。因此在教学中,需要运用类比的方法,但更需要合理的运用类比的方法。