基于分類的類比過程分析

【摘要】從教育的角度出發，依據類比的不同目的將類比劃分為解釋性類比、解決問題類比和創意性類比，然后分析了不同類別的類比過程。旨在為學生解決類比問題，提高學生的理解能力和培養學生的類比與創新能力提供幫助。

【關鍵詞】解釋性類比；解決問題類比；創意性類比；類比過程分析

【中圖分類號】G40-057 【文獻標識碼】A 【論文編號】1009—8097（2008）13—0032—03

類比是人類典型的思維方式之一，在當前被廣泛地應用于現實世界的各個方面。著名數學家Polya指出：“類比充滿著我們的思維和交流，從簡單推論到藝術表達以至最高的科學成就，無不充滿類比”。[1]

類比是一個跨學科的綜合性研究領域，不同領域的學者感興趣的方面和研究角度不盡相同，類比推理研究基本上可以分為四大學派：認知科學學派、哲學學派、心理學派和人工智能學派。認知科學家和心理學家主要關心人們如何根據記憶進行類比推論，哲學家們則關心獲取一個有效的類比推論所必需的前提條件，而人工智能的研究者們則熱衷于研究有關于類比推理的計算模型和系統。[2]本文則從教育的角度分析類比思維過程。

已有的對于類比思維過程的分析是不分類別的，而筆者認為不同類別的類比思維過程不盡相同，按類別進行分析會更有利于培養學生的遷移能力、創新能力和解決類比問題的能力。因此，本文首先提出了類比的新分類方式，然后對不同類別的類比思維過程進行分析，希望為培養學生的類比思維能力提供一些依據和借鑒作用。

一 已有的類比分類

到目前為止，類比按照不同的分類標準被劃分為許多不同的分類形式。

1 按照類比推理所依據的不同關系將類比劃分為簡單并存類比、因果類比、對稱類比、協變類比和綜合類比；

2按照類比原理的不同將類比劃分為八類：直接類比、擬人類比、象征類比、幻想類比、仿生類比、因果類比、對稱類比和綜合類比；

3 發明創造中常見的類比形式有：形式類比、功能類比和幻想類比；[3]

4 將類比劃分為相近類比與距離類比；[4]

5 將類比劃分為形象類比和仿生類比；[5]

6 按照選擇對象不同可以將類比分為兩類，一類是給定類比目標域，尋找源域，這常用在科學研究中；一類是給定源域，尋找目標域，常用來做隨意聯想。[6]

二 依據類比的目的進行分類

類比按照不同的分類標準有不同的分類形式，已有的類比分類是按照類比所依據的關系或原理，還有按照類比在創造發明中的功能進行分類的。作為一名教師，筆者打算從認知和教學的角度來考慮類比的分類。如下圖所示：

在教學過程中，我們為什么要研究類比？主要應該有兩點：一是掌握類比方法來解決類比問題，一是對學生進行思維訓練，培養學生的類比思維能力和創新能力。這兩者的關系是互相促進的，在解決類比問題的過程中可以改善和提高學生的類比思維能力，類比思維訓練的結果是改善類比思維和創新能力，從而提高解決類比問題的能力。在教學中，運用類比方法解決類比問題又可細分為兩類：一是用類比法解釋現象；一是用類比法為學科中的問題尋求答案。從認知角度來分析，類比過程與認知結構的相互關系主要是利用認知結構中的內容解決類比問題和通過類比改善認知結構，建構新的解決問題的圖式。

因此，在教學過程中，類比目的主要有三個：運用類比方法解釋現象、運用類比方法解決學科問題和運用類比方法訓練類比思維能力和創新能力。筆者基于類比的目的不同將類比分為三類：解釋性類比、解決問題類比和創意性類比。

1 解釋性類比主要用于向別人解釋某種現象、事物或觀點，以及勸說別人接受自己的觀點，解釋者將要說明的事物、現象或觀點通過類比使被解釋者接受，解釋者需要搜索自己的認知結構并估計被解釋者的認知結構內容以便尋找合適的類比源進行類比，解釋性類比能夠改善和提高學生的理解能力。

2 解決問題類比可以被應用到各類學科和發明創造中的問題解決中，當學生碰到一個難以解決的新問題時，他運用類比法從認知結構中檢索出相似的其它問題的解決辦法，通過適當的調整映射到新問題的解決辦法中，從而解決了問題并提高了學生解決問題的能力。

3 創意性類比適合應用到所有領域所有學生，主要是訓練學生依據部分相似性，通過自由聯想和類比遷移創造出新奇的事物和想法，這種類比可以培養學生的創新能力，并使學生將類比結果以新的圖式形式建構到認知結構中，從而改善認知結構的特性。

三 基于分類的類比過程的分析

筆者通過研究認為類比過程應該包括：分析和表征類比目標，依據認知結構中相關知識的表征來檢索類比源，類比目標與類比源的映射，推理和解決問題。

由于不同類別的類比目的不同，類比過程與認知結構之間的相互關系不同，類比后的結果也不同，所以它們各自的類比思維過程存在很大的差別，不能一概而論。下面對不同類別的類比思維過程進行分析。

1 解釋性類比的類比思維過程可以歸納成如下操作步驟：

（1） 用系統方法分析類比目標，即分析需要解釋的事物、現象、觀點或問題的屬性和結構特征，并作出恰當的表征。屬性特征是指類似于形狀、大小、顏色、材質、時間特征、地點特征和空間特征等個別屬性，結構特征是指事物或現象之間的因果聯系或其他聯系。

（2） 解釋者檢索自己的認知結構尋找合適的類比源。“合適的”一是指與類比源有諸多的相似之處或有關鍵性的相似，能用來解釋類比目標；另一個是指解釋者檢索的是自己的認知結構，但同時必須保證檢索到的目標源在被解釋者的認知結構中也存在，是他認知結構中早已建構過的知識內容。因此解釋者要判斷和評估被解釋者關于該事物、現象或觀點的認知結構的內容和變量（可利用性、可辨別性和穩定性）。如果類比源與類比目標的相似程度不夠或者被解釋者的認知結構的內容和變量有欠缺，則需要重新檢索其他的類比源或先改善被解釋者的認知結構。

（3） 將類比源和類比目標進行匹配與映射。

（4） 用被解釋者已經熟知的類比源解釋類比目標。

上述步驟用流程圖表示為：

2 解決問題類比的類比思維過程可歸納成如下操作步驟：

（1） 呈現一個需要解決的問題，即類比目標。該問題可能是學生在學習過程中或小發明創造中碰到的需要解決的新問題，也可能是教師給定的要求解決的問題。

（2） 用系統方法分析類比目標的屬性，做出恰當的表征。用系統分析方法能更科學、全面地對問題進行屬性特征的分析和結構特征的分析。

（3） 檢索認知結構，尋找類比源即相似問題及其解決方案。由于每個人的認知結構（包括原有知識經驗和認知策略）的變量不同，如果是良構的認知結構即認知結構的可利用性、可分辨性和穩定性好，那么對于認知結構的檢索就會快速、精確和恰當。如果是劣構的認知結構，那么檢索就會失敗，進而找不到類比源，類比中斷。所以，該步驟與問題解決者的原有知識經驗、認知策略、遷移能力等都有關系。另外尋找的類比源必須與類比目標有很多的相似之處或關鍵的相似之處，特別是原理和結構功能上的相似。

（4） 分析類比源的屬性特征并進行匹配和映射。運用系統方法分析類比源的屬性特征，然后與類比目標進行初步的匹配和映射，再通過分析，區別關鍵的匹配和無關緊要的匹配，恰當的匹配和不恰當的匹配。

（5） 如果存在關鍵性匹配，便進行類比推理，將認知結構中的類比源的解決方案遷移到類比目標中，用以解決問題。

（6） 如果沒有解決問題，便重新回到第三步，尋找新的類比源和解決方案。依此類推直到找到合適的解決方案。

上述步驟用流程圖表示為：

3 創意性類比的類比思維過程大概可以歸納成如下操作步驟：

（1） 呈現類比目標。創意者自己從認知結構中提取一個熟知的事物、現象或觀點，也可以是別人給定，但一定是創意者認知結構中已經存在并且熟知的對象。

（2） 分析和表征類比目標的屬性。用系統分析的方法全面、科學地分析和呈現類比目標的屬性特征和結構特征。主要是從認知結構中提取類比目標的相關屬性和結構特征。

（3） 尋找類比源。按照有關相近類比和距離類比的解釋，通過自由的聯想尋找有很多相似點的對象或關系屬性相似的對象。

（4） 將類比源的某個功能或特征類比推理或類比遷移到熟知的類比目標的某個方面，產生新奇的功能、特征或觀點。

（5） 判斷新產生的對象的合理性和科學性。這里盡量鼓勵創意者產生新奇的想法，只剔除非?；闹嚨膶ο?。

（6） 繼續第三、四、五步，不斷地進行創意性類比。

（7） 將類比結果用圖式形式建構到認知結構中，改善創意者的認知結構和提高創新能力。

上述步驟用流程圖表示為：

四 基于比較思維的類比思維過程描述

在類比過程中，需要運用比較思維來分析與表征類比目標和檢索類比源。比較思維方法是人們在頭腦中對事物進行對比，從而確定所比較事物的共同點和差異點的思維方法。比較思維的流程圖如下：

類比過程中要不斷地進行對比思考才能確定正確的類比源。例如，應用類比方法解決問題，類比過程是：首先分析和表征類比目標的特征，可以先從最關鍵的特征——性質開始，分析完性質之后便到認知結構中對比著檢索在性質上相同或相似的問題即類比源，接下來判斷該問題的解決方案是否適合解決類比目標中的問題，適合的暫時記錄下來，然后繼續對比檢索有無其他合適的類比源，將所有合適的都記錄下來；然后再分析和表征類比目標的其它特征，例如功能、結構、屬性或其它，在分析之后到認知結構中對比檢索類比源，然后判斷……。類比的過程大概可以概括為分析和表征類比目標——對比檢索類比源——判斷——然后再分析和表征類比目標——對比檢索類比源——判斷……一直循環直到找的最佳的解決方案。

筆者希望上述的類比過程分析能在學生的類比問題解決過程中或培養學生的類比能力時起到一些作用。

參考文獻

[1] Polya，G. How to solve it[M].Princeton: Princeton University Press，1945:32-36.

[2] 谷曉巍.泛類比推理原理研究[D].西北工業大學博士學位論文，2000.

[3] 佚名.創造思維與創造發明講座[EB/OL]. 2005.

[4] 艾伯特#8226;L#8226;戴維，徐世明譯.超級思考力訓練[M].哈爾濱:哈爾 濱出版社，2004:152-162.

[5] 喬治#8226;麥考萊，徐世明譯.超級想象力訓練[M].哈爾濱:哈爾濱出版社，2004.

[6] 石益祥.論類比三要素的選擇[J].科學學研究，2004，22 (5):460-463.