以電學的教學為例談類比法的優點及其局限性

張夫堅

【摘要】初中科學教學活動中對于某些抽象、難懂的概念或模型常采用類比教學法，使得復雜、抽象的新知識遷移到簡單、熟悉的舊知識；但由于類比法存在局限性，可能會帶來新的知識沖突或障礙，甚至導致學生形成錯誤的觀念，因此要能用、會用、善用類比法，并及時進行補充、優化，利用好類比法這把“雙刃劍”，使之更好地服務于科學教學。

【關鍵詞】類比法 優點 局限性

【中圖分類號】G633.7 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）25-0163-02

從形象思維到抽象思維的轉變，是學生在學習初中科學的過程中遇到一個難點。為了降低難度，往往采用從學生熟悉的形象思維出發，來建構學生的抽象思維，但是此舉也帶來一些弊端。比如在學習電路和電流時，學生普遍感覺到抽象、難懂。老師在教學過程中為了降低難度，往往采用把電路與水路類比，電流與水流類比的教學方法。比如用水流的交叉來類比并聯電路，讓學生說出電流流經的“路線”。這是促使學生理解與感知的重要方法，也為學生今后分析電路打下基礎。類比法帶來好處顯而易見，但是這種科學方法的也為學生后來電流的學習帶來了障礙，比如并聯電路，斷開其中一條支路時，另一條支路的電流是不變的，但學生由于受到水流的影響，認為斷開其中一條支路時，另一條支路的電流要變大。因此在使用類比教學法時，教師要給予必要的修正、引導，避免由于使用不當帶來的負面影響。

一、分析類比法

類比法是兩個對象在某些方面相同或者相似，推測它們在其他方面也可能相同或者相似的邏輯推理方法。類比法是建立在不同自然事物之間相似性的基礎上，事物在屬性、數學形式、描述等方面有其共同或相似之處。在科學教學上，我們為了降低難度，利用學生熟悉的舊知識與新知識的相似性，完成已有知識向新知識的過渡。類比法是學習科學的非常重要的方法。它不僅能開拓思維、提供解決問題的線索，還能將抽象的概念或者模型形象化、生活化，對理解某些不熟悉的問題非常有益，所以類比法是一種富有啟發性、創造性的推理方法。但由于類比推理是一種或然性的推理，其結論不一定正確。

二、類比法的優點及其局限性

很多老師在電流的教學時，為了降低學生學習的難度，讓學生更容易理解，往往采用如下類比教學法，收到了事半功倍的教學效果。

（一）類比法的優點

1.溫故知新——建立了新舊知識的聯系

在學習新的科學概念時，利用新舊知識相似的思維特點，與熟知的舊概念進行類比，幫助學生理解新知識，建構新的科學概念。類比法建立了新舊知識之間的聯系。這種聯系的建立，讓學生能夠從已掌握的舊知識中順利地接受和理解新知識，幫助了學生建構知識網絡，使知識不再是孤立的、零散的，而是一個完整的知識體系。

在電路與電流教學過程中，將電路與水路進行類比，將電流類比成水流，電壓類比成水壓，與生活實際緊密關聯，為直流電路的學習提供了具體化的模型。電壓類似于水壓維持電路中有一定電壓，電流類似于水流通過用電器使用電器工作，并且通過水輪機工作狀態與用電器工作如發光、發熱等，判斷學生很容易就理解了電路中的電壓和電流，為之后的電路概念的建構打下了厚實的基礎，從而提高教學效率，進一步實現物理教學活動的有效教學。

2.舉一反三——提高了學生的邏輯推理能力和科學素養

類比法是兩個對象在某些方面相同或者相似，推測它們在其他方面也可能相同或者相似的邏輯推理方法。所以類比法本身就是一種邏輯推理方法，通過電路與水路的類比、電流和水流的類比可以培養學生的邏輯推理能力。學生根據已知推理出未知，提高了探求新領域的能力，從而揭示科學現象的本質，引導學生理解和掌握科學規律。從而實現知識的正向遷移。通過電路與水路的類比、電流和水流的類比有利于培養學生的觀察能力和分析能力，能激發學生學習的主觀能動性，能培養學生的類比思想。當學生遇到抽象晦澀的概念時，能自主類比推理，既激發了學生的學習興趣，又提高了學習能力。

3.化難為易——學生更易理解知識、教學活動更易進行

由于我們認知事物一般是在一定的想象基礎上從感知宏觀事物開始的，在學習抽象微觀或者抽象的科學知識時，可以把“看不見摸不著”的微觀或者抽象的事物與一個相似的“看得見摸得著”的宏觀或者形象的事物進行類比。學生對水流的認識已經非常熟悉，形象的類比讓學生很容易理解電路中有電流流過時，可以看到燈泡發光、電動機轉動等現象，也知道了電路中的電流有大小。作為新課的引人和講解，這樣的教學是合適的和生動的，學生很容易就能夠理解電流的存在，對建構電流的概念起到了很好的鋪墊作用。所以采用類比法可以搭建思維的階梯，從而降低知識的認知難度，幫助學生理解新知識。

（二）類比法的局限性

1.類比推理是一種或然性的推理，類比得到的結果需要嚴格證明

（1）認為水壓跟水管的粗細有關，電壓與導線的粗細有關

從圖1和圖2可知，抽水機維持一定的水壓而電源維持一定的電壓，水管輸送水流而導線輸送電流，水輪機是消耗水能的設備而燈泡是消耗電能的設備。但是水壓是水給的，而電壓并非是電給的壓力。水壓除了與抽水機有關，還與管子的粗細有關，在抽水機相同的情況下，管子越細，水壓越大；但是電壓只跟電源有關，跟導線的粗細無關。

（2）認為串聯電路中的電流經過用電器工作之后會減少

進行類比的兩個對象除了有相似的一面外，還有差異的一面，即他們的區別。電路和水路的類比帶來了教學方便和效益的同時，也不可避免的引人了對電路的錯誤認識。如圖3所示，電路中有兩個完全相同的燈泡。因為受到水流的影響。

學生認為閉合開關后電流通過L1之后會減小，所以通過L2的電流比L1電流小，燈泡L1比燈泡L2亮。剛學電學的部分學生產生了錯誤的認知。

（3）認為電流順著電路流動時靠近電源正極的燈先亮

水流的速度與水壓的大小有關，且水流的速度在生活中能看到。當我們用水流類比電流時，很多學生就會認為，在圖3中，閉合開關S后，認為電流從電源的正極出發先經過燈L1后經過燈L2，會看到靠近電源正極的燈L1比燈L2先亮。因為學生在學習電流的有關知識時，還沒有電流速度的概念，產生這樣的想法也是很正常的。

（4）認為并聯電路斷開一條支路，另一條支路的電流會增大用水流類比電流，很多學生認為，在圖4中，同時閉合開關S、S1后燈L1、L2亮，再斷開開關S1后，燈L2不亮，但是認為燈L1會變亮。學生認為電路中燈L2這條支路的原有的電流分給另一條支路，從而使得燈L1變亮。形成這樣的認識也是受水流的影響，因為在實際生活中，同一水管中，同時打開兩個水龍頭，水流偏小，如果關掉其中一個水龍頭，另一個水龍頭水流會變大。所以，學生在學習電流時，也就很自然地進行類比，這樣的認識是符合學生認知規律的。

2.類比法教學容易浪費時間

在開公開課的時候，時間比較緊，類比教學法由于要建立新舊知識的聯系，往往需要大量的時間。如果一節課回顧舊知識用了大量的時間，往往會讓上課的學生和聽課的老師感到無聊，上課的效果也會受到影響。

綜上所述，類比法在初中科學教學中有著廣泛的應用，既能幫助學生提高對科學知識的認識程度，也能提高學生運用科學方法解決實際問題的能力，還能訓練學生的創造思維，發展學生學習的能力。類比法，可以把復雜的知識簡單化、把抽象的知識形象化。

在科學教學活動中，新舊知識間運用類比教學法建立橋梁，能夠增強學生的自信，激發學生的積極性，提高教學的效率。因此合理恰當使用類比教學法很有必要。但類比法是一種或然的邏輯推理方法，推出結論后，又往往無力去證明其正確性，因此在科學教學中不可過分夸大它的作用，必須經過實驗和實踐的檢驗來證明。這就對科學教師提出了更高的要求，在科學教學中既要有嚴謹的教學態度，還要有科學的教學方法，既要充分利用類比教學法的優點、長處，又要避免其帶來的負面遷移。在使用類比教學法進行課堂教學時，要及時加以引導、約束和修正。優化方法，培養學生的邏輯推理能力，提高其科學素養，讓他們去探索更廣闊科學天地。

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