关于美国高中化学教材中类比推理策略的研究——以氧化还原反应知识模块为例

◎张天媛

在人类悠久的发展史中，类比推理方法被誉为科学活动中“伟大的引路人”、“人类认知的核心”。类比推理在我们认知周围世界的过程中扮演着重要角色。每天生活中，我们使用类比推理解决很多普遍生活问题。科学领域中，原子结构的发现，周期表的建立，波粒二象性理论建立……都离不开类比推理。学生在学习过程中经常会遇到一些理解上的困难，类比推理就可以作为最行之有效的解决方法。

笔者在翻阅美国教材《Chemistry：Concepts and Application》的过程中，发现其中有大量的类比推理案例，这无疑更加有利于学生理解化学知识。本文归类了该书中“氧化还原反应”知识模块，出现类比推理案例（见下表）。

一、类比推理案例使用特点

随处可见的类比案例，让原本生涩难懂的理论知识变得更加生动，更易理解。通过这些例子发现教材中应用类比推理案例有以下一些特点。

1.类比源取材范围广 新课程提倡STS教育，在实际教学过程中教师和学生也普遍感觉到将知识与生活、技术联系起来，更能培养学习兴趣，提高课堂活动积极性。教材中多涉及与学生生活紧密联系的知识，就会让学生觉得学有所得，能用知识解决生活问题，从而有较强的学习兴趣和学习成就感。另外，将已经熟悉的自然事物作为类比源，能够帮助学生学习知识，并较快地进行类比。科学前沿知识的取材，一方面能让学生以科普知识的形式，增加对于化学这门学科最前沿的认识，另一方面前沿知识更加新颖，更能激发学习动机［1］，这也为学生将来深造打下基础。

讲解氧化还原反应的过程中使用如下案例：“氧化还原反应中氧化反应和还原反应是同时进行的，就像橄榄球的成功传接，必须要有四分卫的传球，和接球员的接球，一个氧化还原反应中也需要有给电子的元素，同时要有得电子的元素。”在美国，橄榄球是最受大众喜爱的体育运动，教材中以橄榄球运动作为类比源，选取学生亲身经历的例子，与化学知识结合起来，使化学学习更加生动有趣。

2.类比推理阐述口语化 美国教材，尤其在类比推理过程中都注重使语言阐述口语化，学生在这样的氛围下更容易以轻松的心态去实现类比推理。在讲解伏打电池时，有如下翻译后的案例，“当你有一美元的一半时，你能做什么？没有另一半，你不能把它花出去。相似地，伏打电池是由两个半电池组成。你需要两个半电池形成一个有用的伏打电池。”我们试着将这个案例中的反问语句，改变为陈述句“你不能用一美元的一半进行消费，就像是只有当两个半电池共同存在时，才能形成一个有用的伏打电池。”相较之下，反问的语气更能让人觉得，与我们对话的是顾及读者感受，很人性化的读物。当读者觉得是课本在和自己聊天时，就能明显激起读者阅读兴趣，减少读者原有的对教材的心理防卫，从而促进对于概念的理解。

3.类比推理图文并茂 美国教材中，将类比推理与插图结合，实现类比运用，是其另一特点。多样化的图片，实物图、示意图、表格、模拟图、卡通图等等，都使内容更加生动，易于理解。图文并茂的讲解，直观地展示所要阐述的内容，并有效降低认知难度。

二、类比推理使用策略

类比推理思维方法在知识传授过程中有着举足轻重的地位，如何在中学化学教学中有效地应用类比推理，降低知识难度，增加课堂有趣性，本文提出以下策略。

（1）增加类比推理数目和种类：初中化学中像分子和原子、原子的结构、元素、化学式与化合价、质量守恒定律等知识点都是学生在理解过程中出现问题比较多的地方，如果在这些内容中多穿插些通俗易懂的类比推理内容，比如色彩鲜明的图片、简单明了的表格、饶有趣味的文字故事等等，都能很好地起到帮助学生理解新知识的中间桥梁作用；

（2）扩展类比源的范围：学生的生活经验，蕴藏丰富类比源的自然现象，学生已经学习的旧知识，以及各种各样的故事等等，都在充实着类比源的范围，多样化的类比源能够使教学达到更好的效果。

（3）注意类比源与目标物之间的差异性：类比推理过程能够实现的首要因素是类比物和目标物之间存在的相似性。可是在注重这些相似性的同时，我们不能忽略的是类比源和目标物之间的差异性，有些属性是物质的固有属性，是不能随着类比的过程而改变的［2］。