浅谈小学科学教学中类比法的运用

【摘要】科学教学旨在培养学生的科学思维和科学能力，提高他们的科学素养。类比法作为一种有效的教学策略，被广泛应用于科学教育领域。文章探讨类比法的主要类型，从理论和实践的角度探讨类比法在科学教学中的价值和运用，以期为教师开展科学教学提供指导和借鉴。

【关键词】小学；科学教学；类比法

作者简介：张璐（1992—），女，江苏省常州市牛塘中心小学。

科学是一门逻辑思维很强的学科。在学习的过程中，学生对抽象的科学概念难以深入地理解，这大大降低了他们的学习兴趣和效率。为了使学生更好地理解科学中的抽象概念，教师经常会采用类比法。类比法是通过对比相同和相似属性的事物，从一类事物的某些已知特性去推测另一类事物的相应特性的方法［1］。教师在教学过程中运用类比法，可以将新知识与旧知识连接起来，加深学生对科学知识、规律的理解和记忆，不仅能够让学生获取相应的科学知识，还能提高他们的理解能力，让学生掌握科学的思维方法。

一、类比法的主要类型

类比法的分类方法多种多样。在科学教学中，常用的类比方法有直接类比法、间接类比法、因果类比法等。

（一）直接类比法

直接类比教学法是指在教学活动中，直接从自然界或人为成果中找出与未知事物或理论相关的用途进行类比，得到新的事物或理论的方法 ［2］。直接类比法关注的焦点是事物外在结构的相似性。它需要教师拥有敏锐的观察能力，在自然界和生活中找寻事物的价值属性，并将其运用到更广泛的领域，从而创造更大的价值。

（二）间接类比法

间接类比法是指把不同类的事物放在一起进行比较的创新方法。当我们找寻解决问题的办法时，如果找不到同类事物进行直接类比，可以将范围扩大到不同类的事物，运用间接类比法。间接类比法的关注焦点是事物本质的原理。在科学领域，很多原理都是相通的、可以互相转化的。间接类比法的运用可以帮助人们拓宽思路，让人们从全新的视角考虑问题，从而找到解决问题的办法。

（三）因果类比法

因果类比法是根据已经掌握的事物的因果关系与正在接受研究改进的事物的因果关系之间的相同或类似之处，寻求创新思路的类比方法［3］。因果类比法利用新知与旧知之间的因果逻辑关系，将已知的旧知迁移到新知当中，化繁为简，大大降低了学生的理解难度。科学是一门严谨而具有逻辑性的学科，各个科学概念和科学结论之间存在大量的因果关系。运用因果类比法可以帮助学生更进一步地理解科学概念和科学结论。

在上述几种类比法中，直接类比法是类比法的基础，是生活和学习中常见的类比法，在这一基础上，向间接类比法、因果类比法发展［4］。这几种类比法各有各的特点，能够相互转化。

二、科学教学中类比法的价值

在科学教学中巧妙运用类比法，将对旧知识的认知迁移到新知识上，可以激发学生的学习兴趣，降低学生的理解难度，帮助学生构建完整的知识体系。

（一）激发学习兴趣

兴趣是学生学习的内驱力。在科学教学中，教师应遵循学生的认知发展规律，联系学生已有的生活经验，将生活情境与课堂联结起来，创设生活化的类比情境，激发学生学习的兴趣。

例如，在苏教版科学五年级下册第五课“生物的启示”的教授过程中，笔者刚开始提问学生：“生物给我们带来了哪些启示？”回答的学生寥寥无几，课堂一度陷入僵局。而后，笔者对这一环节的教学进行了优化，将生活中常见的尼龙搭扣、吸盘、铁丝防盗网等物品搬进课堂，让学生将它们与苍耳、八爪鱼、植物的茎的图片进行类比。学生快速找到了它们之间的联系，并迅速总结出这些生活中的物品的设计灵感源于动植物的外形结构特征。笔者继续追问：“在生活中，你还知道哪些事物给我们的发明创造带来了9Rlp7Eiy4SVrt8doEn4tnc4UpM+PQ0a9Dd7HIip27Xw=启示呢？”学生纷纷举手，踊跃回答。

教师利用生活化的场景让学生进行类比，能够提高学生的参与度，使学生从课堂中获益，激发他们的学习兴趣，增强他们学习科学的信心。

（二）降低理解难度

在科学教学中，有些概念、规律对学生来说难以理解和接受。教师在教学中将新知识与旧知识联系起来，并进行类比分析，能帮助学生更好地理解新知识，突破教学难点，降低理解的难度。

例如，在教学苏教版科学六年级上册第四单元“冲出地球”一课时，学生难以构建外太空的物体的运行轨道模型，也难以理解其中的轨道运行原理。在课堂上，学生提出了疑问：“在一些电影片段中，人在外太空活动时，如果没有连接飞行器的牵引绳，就会向外太空深处飞去，而人造卫星在外太空运行时没有牵引绳，为什么不会偏离运行轨道飞向外太空深处呢？”学生提出的疑问中其实包含了类比思维，他将外太空的人和外太空运行的人造卫星进行了类比，由此产生了这个疑问，但是他忽略了人和人造卫星运动状态的差异，所以产生了错误类比。笔者将同样围绕地球运转的月球和人造卫星进行类比。月球没有偏离运行轨道飞向外太空是由于地球引力的作用。同理，人造卫星虽没有牵引绳，但依然可以维持在相应轨道运行，不会飞向外太空，是由于地球对人造卫星有引力。

由此看来，教师在教学中运用类比法，能够降低知识理解的难度，提高课堂效率。

（三）构建知识体系

科学知识之间有着必然的联系。在科学教学中运用类比法可以沟通新旧知识，了解知识之间的联系，梳理知识脉络，构建完整的知识体系。

例如，在教授苏教版科学五年级下册“简单机械”这一单元时，学生对机械的认知主要集中在生活中的大型机器上，如挖掘机、起重机等，而对于生活中的方向盘、水龙头等，并没有意识到它们也是机械。对于这些简单机械为什么能够起到省力的作用以及它们背后的科学原理，学生也没有基本的了解。学生在学习过程中对简单机械知识的理解是零散的，没有找到它们之间的关联，造成了他们对这部分知识的理解不够透彻。教师可以在讲授完杠杆省力的原理后，将轮轴、滑轮的结构和杠杆进行类比。学生可以发现轮轴、滑轮其实是一种变形的杠杆，它们省力的原理是相通的，从而快速理解杠杆、轮轴、滑轮这三种机械省力的原理。

这样的类比不仅在纵向上加深了学生对知识的理解，还在横向上拓展了学生知识的广度，帮助学生整合零散的知识，构建完整的知识体系，培养学生的整体性思维。

（四）培养创造思维

类比推理作为科学领域中创新性的思维工具，是连接不同学科知识的桥梁，能够激发创造性的思考路径。科学史上诸多里程碑式的突破，往往源于杰出科学家对类比思维的巧妙应用，他们先构想出基于类比的科学假设，随后通过严格的实验验证，得出坚实的科学理论。在教育实践中，将类比策略融入科学教育，特别是在创新与探索环节，能够引导学生洞察事物间隐含的关联，激发其探索未知的热情，进而培养学生的创新意识与思考能力。

三、科学教学中类比法的运用

科学中的许多研究是建立在科学类比基础之上的，类比法是科学研究中的重要方法。在科学教学过程中，教师可以在科学概念教学、科学规律教学、科学实验教学中运用类比法，帮助学生理解抽象的科学概念，梳理规律之间的关系，理解实验的原理。

（一）类比法在概念教学中的运用

在科学知识的学习过程中，教师需要向学生传授科学概念。受到年龄的限制，学生对于初次接触的科学概念并不能深入地理解，这是教师在教学过程中很大的障碍。教师在教学过程中可以将新概念与旧概念进行类比，在学生已有的知识基础上传授新概念，降低新概念理解的难度，从而达到更好的教学效果。

以苏教版科学五年级上册“地球的内部”一课的教学为例。地球是个不能打开的“暗箱”，学生对地球的内部结构很陌生。教师可以将地球的内部结构与学生所熟悉的鸡蛋进行类比。地核就像蛋黄，位于地球最内层；地幔就像蛋白，位于地球中层；地壳就像蛋壳，位于地球最外层。其中，地壳最薄，地壳的厚度更像蛋白外面的那层鸡蛋膜。

教师在科学概念教学中运用类比法，可以把旧概念转化为新概念，帮助学生更好地理解新概念，使学生实现新旧知识的融会贯通。

（二）类比法在规律教学中的运用

科学规律是指在一类现象及科学过程中本质的、内在的联系在人们头脑中的反映。科学规律反映了科学现象，是在一定条件下必然发生、发展和变化的规律。教师可以在规律教学中运用类比法，让学生更好地理解科学规律。

例如，在苏教版科学三年级上册“空气占据空间吗”一课中，学生对“空气”这个词很陌生，缺乏理解。由于水和空气有很多相似之处，都是无色无味、会流动的物质。因此，教师可以将学生熟知的水和空气进行类比，让学生展开对空气的探究。在课堂的导入部分，教师可以让学生思考装满水的水杯倒不进水的原因，引导学生从水占据空间的事实类比猜想空气是否也会占据空间。在探究空气是否能够被压缩时，教师可以进行水和空气的对比小实验，让学生使用注射器吸水，然后推拉活塞，并询问学生压缩空气与水有什么不同的感受，让学生关注活塞的位置和手的感觉，认识到空气容易被压缩，而水难以被压缩。

学生在科学学习中常常会出现规律混淆不清，无法正确地处理科学规律之间的相似性等问题。教师在科学规律教学中运用类比法，可以帮助学生更好地梳理相似规律之间的联系。

（三）类比法在实验教学中的运用

科学是一门以实验为基础的自然学科，实验是检验科学结论最直接的方式。实验教学可以激发学生的学习兴趣，帮助学生更加直观、深刻地理解科学原理。很多科学实验原理有共通之处。教师在实验教学中运用类比法，可以使学生更好地理解实验原理。

以苏教版科学三年级下册“声音的传播”一课的教学为例。由于声音的传播不是具象的，无法用肉眼直观地观察到它的传播方式，因此对于三年级的学生来说存在一定的理解困难。在声音传播的实验教学中，笔者从惠更斯关于光和声的类比中得到灵感，利用光的传播现象类比声音的传播现象，利用声波成像仪将不可见的声音转换成可见的，使学生更加直观地观察声音传播的过程，从而深入地理解声音传播的原理。

在科学实验教学中，教师运用相似的实验原理进行类比，将无法直接用肉眼观察到的现象转换为可直接观察的现象，可以使学生更好地理解实验的原理，丰富教学内容，活跃课堂气氛。

（四）类比法在科学方法教学中的运用

类比法在小学科学教学中的运用还可以扩展到培养学生的科学探究能力和批判性思维能力上，即科学方法的教学中。教师在科学方法教学中运用类比法，能够教会学生如何像科学家一样思考和解决问题，而不仅仅是掌握事实和概念。

以苏教版科学三年级下册“种子发芽了”一课的教学为例。在讲解观察技能时，笔者以侦探解谜为喻，强调科学家与侦探皆需通过搜集实证、解析线索、构建假说，以阐明自然现象。为了探究种子萌发的环境要素，笔者设计了一个“案件”场景，要求学生作为“侦探”，对置于不同环境下的同类种子进行细致观察及数据记录，从而揭示影响种子发芽的关键因素。以苏教版科学三年级下册“观测天气”一单元的教学为例。在教授假设方法的过程中，笔者将科学家提出假设的过程类比为气象员预测天气的过程，让学生预测第二天的天气，并记录下来，然后与实际天气情况进行对比，理解预测的准确性问题。以苏教版科学五年级下册“昼夜对动物的影响”一课的教学为例。在交流与分享技巧的教学中，笔者借鉴日常生活中的经验分享，将其与科学家发表研究成果相联系。无论是通过报告、文献，还是学术论坛，目的均在于促进知识的广泛传播。笔者要求学生深入了解夜行性动物是如何适应夜间生活的，并为这些动物设计信息卡，准备一份简介报告，在班级中展示他们所学到的知识，模拟科研人员在学术研讨会上的演示，以此提升其表达与分享能力。

在小学科学教学中，教师利用类比法来教授科学方法，可以创造更加生动、有趣的学习环境，有效培养学生的探索精神，帮助学生更好地理解科学方法的基本要素，更好地理解科学探究的本质。

【参考文献】

［1］焦铮.物理类比对物理学习的指导作用［J］.科技信息，2011（14）：411.

［2］刘涵，李平辉，倪为民，等.类比教学法在电磁场理论课程中的应用［J］.教育教学论坛，2015（44）：162-163.

［3］王学文，赵永华.探究物理概念的基本特征［J］.物理通报，2007（11）：47-49，64.

［4］麦莉，孟广伟.类比思维方法在高等物理教学中的运用［J］.吉林省教育学院学报，2010，26（8）：137-138.