科学学习中比较方法的实践与反思

林国平

【摘要】比较是认识事物的起点，也是科学学习和科学研究的基本方法之一。针对学生在使用比较方法时存在着“易学难精”的现状，在科学教学中挖掘比较方法的内涵，尝试从表层的现象比较到深层的本质比较、从质的比较到量的比较的实践，反思比较方法对于学生发展的意义。

【关键词】比较 科学方法 科学教学

一、个人理解

俗话说：“不怕不识货，只怕货比货”，选购商品如此，学习同样如此。认识事物是从区分开始的，要区分就要比较，有比较才能鉴别。可见，比较是最基本的科学方法之一。正如教育家乌申斯基指出：“比较是一切理解和思维的基础，我们正是通过比较来了解世界上的一切。”比较是确定对象之间的共同点和差异点的一种逻辑方法，它既可以揭示事物的运动及其发展的规律，又可以对事物进行定性鉴别和定量分析，还可以鉴别理论同实践是否相符。可见，比较应该是科学学习和科学研究中极为重要的科学方法之一。但是，正因为比较的基础性，经常被教师误以为是“方法简单、自然就会”，认识上的误解导致比较在实际教学中成为实践的盲点。

黑格尔有一段风趣又深刻的话：“假如一个人能看出当前即显而易见的差别，譬如一支笔和一头骆驼，我们不会说这人有了不起的聪明。同样，另一方面，一个人能比较两个近似的东西，如橡树与槐树，或寺院和教堂，而知其相似，我们也不能说它有很高的比较能力。我们所要求的，是要能看出异中之同和同中之异。”事物之间的异同，有现象上的，也有本质上的。现象上的异同，甚至连小孩也容易识别，这就很容易导致比较方法在现实中成为“易学难精”的科学方法。科学学习不应该停留在表面现象上，而应深入到本质中去比较，着重抓住事物的本质的异同进行比较。所谓“异中之同”是指表面上差异极大的事物在本质上是相同的，“同中之异”是指表面上相同或相似的事物有本质上的差异。可见，抓住本质进行比较，对于科学地认识事物是至关重要的。

科学教学中的学生发展，聚焦于学生科学素养的提高，其实践的切入点在于通过科学探究学习科学知识，训练科学方法和科学思维，形成科学态度、情感和价值观，理解科学、技术与社会的关系。笔者认为，通过科学探究的过程学习科学知识，训练科学思维和方法，形成科学观念，这就是科学教学的精神实质所在。课堂教学是提高学生科学素养的主渠道，在科学教学中，根据具体的教学内容合理地运用比较的方法进行教学，可以发展学生观察现象和分析问题的能力，同时训练学生的科学思维和科学方法，认识事物的本质特征和客观规律，这些无疑都有利于学生学会学习，提高科学素养。

二、教学实践

基于对比较这一科学方法的认识，笔者尝试在科学教学过程中让学生经历从现象到本质的比较实践，从而认识自然界中存在的固有特征和客观规律。

1.在横向比较中辨别事物。横向比较简称横比，是指空间上的比较，就是对空间上同时并存的事物的既定形态进行比较，从而认识事物的异同。

例如，“光合作用”与“呼吸作用”是科学课中较为重要的内容。让学生从场所、条件、物质和能量变化等方面对两者加以比较，并进一步由条件分析进行时间，由场所推测主要器官（表1）。通过这样的简单比较，就可以将光合作用和呼吸作用这两种生理过程加以区分，并在一定程度上提高学生的分析、综合及运用能力，但这种比较侧重于两个事物之间“异”的比较。

比较既可求同又可求异。如在学习“硫酸和盐酸的化学性质”及“酸的通性”时，可以让学生通过实验观察获得感性认识，通过分析得出结论，并对涉及的化学反应程式进行分析和列表比较（表2），从而认识硫酸和盐酸都具有的共同的化学性质，让学生归纳酸的通性（求同），并理解酸具有共性是因为酸在水溶液中都能电离出氢离子（异中之同），同时也更好地理解硫酸和盐酸具有不同的化学性质是因为它们的酸根阴离子不同的缘故（同中之异）。

2.在纵向比较中认识变化。纵向比较即时间上的比较，就是比较同一事物在不同时期的形态，从而认识事物的发展变化的过程。如在学习“地壳变动的证明”时，利用意大利那不勒斯海岸三根大理石柱的升降变化情况（图1）来认识地壳的升降运动是导致海陆变迁的重要原因。

又如，在学习“生物的进化”时，通过对“马”化石的纵向比较，使学生认识到始祖马、三趾马、现代马这三个不同进化阶段的“马”的特点，在比较中理解现代马是由始祖马经过漫长的地质年代逐渐进化而来的这一结论，从而形成生物是在不断发展变化的认识。

3.在历史比较中认识发展。我们也可以通过横向比较达到纵向比较的目的，也就是通过对空间上同时并存的事物的比较研究，来认识时间上先后相继的事物变化，从可观察到的现象推知无法观察到的发展过程，这就是历史比较的方法。如在学习“动物的生命周期”时，通过比较不同生长时期人的特点（婴儿期、儿童期、幼儿期、青春期、成年期、中年期、老年期）并进行排序，然后总结人的生命周期（图2），从而认识人及其他动物的生命规律。

4.在定性比较中总结特征。一个事物的质，只有在通过与其他事物的比较中才能显示出来。真、善、美总是同假、恶、丑相比较而存在的。定性比较只是对事物的形态、结构、特性等作一个质的方面的分析比较，从而把握事物的基本特性，认识事物的质。

例如，在研究“影响电磁铁磁性强弱的因素”时，可采用控制变量的方法，在保证其他因素相同的前提下，研究其中一个因素对电磁铁磁性强弱的影响，这实际上也是采用了定性比较的方法。此外，在研究“白磷自燃的条件”（或“燃烧的条件”）、“种子萌发的条件”、“光合作用的条件”、“动物呼吸作用消耗二氧化碳”等实验中都采用了定性比较的实验方法，常称为对比实验。

5.在定量比较中发现规律。测量和衡量实际上也是比较，测量就是把待测事物与衡量标准（刻度尺、砝码等）相比较的过程，测量中的估计值实际上反映了定量比较中存在的差异。定量比较是对事物的数量特征、数量关系、事物发展过程中的数量变化等方面进行比较的过程，从而对事物或现象的认识趋向精确化，并从量上对各种事物或现象进行分析比较，从而进一步准确把握事物发展的内在规律。

例如，在学习“太阳系八大行星的特点”时，学生通过比较八大行星的质量、离日距离和公转周期等数据，从而更真切地了解八大行星的特点。在“欧姆定律”的学习中，则先采取控制变量的方法分别研究“在电阻保持不变的情况下，电压对电流的影响及其数量关系”和“在电压保持不变的情况下，电阻对电流的影响及其数量关系”，在此基础上进行综合得出欧姆定律I=U/R。在对“滑动摩擦力”的研究中，采用定性比较研究表面粗糙程度对滑动摩擦力的影响，采用定量比较的方法研究压力对滑动摩擦力的影响。此外，建立自己的健康信息档案，测定不同时间的气温、气压、湿度的变化情况等均可以采用定量比较的方法。

6.在实践比较中检验理论。比较方法的应用范围很广，不仅可以在客观对象之间进行比较，而且还可以把理论同实践结果加以比较，从而判明理论的真伪。开普勒将设想的每一种行星运动形式同观测到的事实材料进行比较，从而总结出行星运动第一定律——“行星公转轨道为椭圆形，横行位于这椭圆长轴的一个焦点上”，一举推翻了自古流行的天体沿正圆形轨道运动的传统观念。

“原子结构模型的演变”的学习中，由电子的发现与“实心球模型”的比较中诞生了“糕枣模型”（或称“布丁模型”、“西瓜模型”），由α粒子散射实验与“糕枣模型”的比较中诞生了“行星模型”，……“生命的起源”的学习中，对自古的“神创论”的批判诞生了“自然发生说”，在与巴斯德实验的比较中诞生了“地球起源说”，“地球起源说”在与米勒实验的比较中取得了较好的一致性，因而也使得“地球起源说”具有更大的确定性（当然，目前同时存在“外星起源说”、“海底烟囱起源说”等其他学说）。在这些学习过程中，学生不但学习了知识，训练了方法，同时也加深了对科学本质的认识。

三、实践反思

1.知识与能力并重。知识是学生发展自身的必要条件，同时又为劳动、品德、审美等素质的形成和发展提供了认识基础。比较中特别是对比实验中，学生通过动手动脑建构知识，把握事物或现象的本质，发现规律，同时养成严谨的态度、不苟的作风。小学语文课本中有一首诗《双手和大脑》：“人有两件宝，双手和大脑；用脑不用手，想到做不到；用手不用脑，事情做不好；手脑都能用，才会有创造。”在科学教学中，运用比较的方法不仅可以训练实验的技能、发展学生的思维，同时可以帮助学生举一反三，全面系统准确的掌握概念，抓住事物的本质特征，认识事物发展的规律，学会知识和方法的融会贯通，提高学生对知识和方法的迁移能力。

2.方法与观念并重。自然界是美丽的，科学也是美丽的。自然界为科学教学提供了丰富的美学元素，如对叶的着生方式进行比较，有互生、对生和轮生等差异（同中之异），但同时又存在互不遮挡的镶嵌式排列的一致性（异中之同）。通过比较，不但可以通过求异发现大自然的多彩，还可以通过求同认识大自然的统一美。自然界的一切物质都是一个既存在内在联系又存在内在矛盾的统一整体，整个自然界都始终处在不断运动、变化和发展中，求异中我们可以认识事物的变化与发展，求同中又可以让我们认识到事物变化和发展所遵循的统一规律，甚至深刻地体会科学是发展变化着的科学这一科学的本质观，帮助我们建立辩证唯物主义的世界观，从而更好地认识自然、改造自然。此外，比较的方法还是分类、类比等科学方法的基础和前提。

因此，在科学教学中重视并发展比较方法的教育，对于学生学习科学知识、发展科学思维、训练科学方法、建构科学观念，都有着十分深远的意义。

参考文献：

[1]黑格尔.小逻辑[M].北京:商务印书馆,1980.253.

[2]教育部.全日制义务教育科学(7～9年级)课程标准(实验稿)[M].北京:北京师范大学出版社,2001.

[3]朱清时.义务教育课程标准实验教科书《科学》[M].杭州:浙江教育出版社,2005.