类比：一种有效的教学方法

陈红俊+孙天山

摘要：“类比”是一种探究式思维方法。通过类比可以激发学生探索的热情，激活原有知识结构新的生长点，促进知识迁移。从具体实例分析类比在“形成概念、建构知识、深化理解、解决问题、培养能力”等方面所起的作用。

关键词：类比；类比思维；教学方法；建构知识；深化理解

文章编号：1008-0546（2014）02-0012-02 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.02.004

“类比”是一种探究式思维方法，是根据不同事物在某些特性上的相似，推理出它们在另一些特性上也可能相似的思维形式。应用到化学教学中，就是通过对化学现象、实验模型、反应规律等方面的类比研究，激活知识结构的生长点，搭建新旧知识的思维联系，降低感知的难度，促进知识的有效迁移。从而达到揭示出化学过程或化学现象的本质，调动学生学习的积极性，提高学生分析问题和解决问题的能力。

一、在类比中形成概念

认知心理学认为，任何概念虽然都是相对独立的，但其间也有一定的内在联系和区别。在概念教学中，学生常常把握不住概念的内涵和外延，不能把握其本质属性，对概念的理解不深刻，运用不准确。因此，在概念教学中，教师要运用各种有效的方法策略，帮助学生厘清概念间的关系或联系。

例如，在学习酸性氧化物、碱性氧化物和两性氧化物的概念上，可以运用类比的方法。酸性氧化物是指能够与碱反应生成盐和水的氧化物，如SO2、SO3、CO2、N2O5等；碱性氧化物是指能够与酸反应生成盐和水的氧化物，如Na2O、K2O、CaO等；两性氧化物则综合了二者，是指既能与酸反应，又能与碱反应的氧化物如Al2O3、ZnO等。把三者放在一起来学习，既让学生厘清了三者的概念，又可区分三者不同，加深理解。再在上述基础上作适当延伸，将得出什么是两性氢氧化物，即既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氢氧化物，如Al（OH）3、Be（OH）2等。进一步研究还会发现，从宏观上看Al2O3、Al（OH）3都能与酸、碱反应生成盐和水，但从微观上看它们有着显著的区别。Al2O3在水中很难发生电离，而Al（OH）3却存在两种电离方式。

酸式电离：Al（OH）3？葑 AlO2-+H++H2O

碱式电离：Al（OH）3？葑Al3++3OH-

由上述电离得知，Al（OH）3与碱反应时促进了酸式电离，生成偏铝酸盐，Al（OH）3与酸反应时促进了碱式电离，生成了铝盐。

氨基酸是又一类典型的两性化合物，在氨基酸分子中存在着两种性质截然不同的基团，氨基（-NH2）和羧基（-COOH）。在水溶液中氨基与氨气（NH3）相似，结合水电离产生的质子（H+）生成-NH3+，并释放出氢氧根离子（OH-）显示碱性；羧基具有羧酸的通性，在水分子作用下电离出氢离子显示酸性，所以氨基酸既能与酸反应又能与碱反应。那么，既能与酸反应又能与碱反应的化合物就是两性化合物吗（对概念的进一步深化）？显然不是。如许多弱酸的酸式盐既可以与强酸反应，也能与强碱反应，但不属于两性化合物。如NaHCO3、NaHSO3、NaH2PO4等。

从以上事例可看出，教学中如果把相关的概念放在一起，加以类比，全面的分析概念的本质、内涵和外延，有利于学生对化学核心概念的建立。

二、在类比中建构知识

电离平衡常数、溶度积常数都是学生学习的难点，学生往往对这些概念不能深刻理解，导致在解答相关问题时，抓不住要点实质。若运用类比的方法，在化学平衡常数相关知识要点的基础上延伸拓展，教学将起到事半功倍的效果。

通过类比得知：

一是它们的本质相同。都是一种动态平衡体系。即研究一定条件下的可逆反应、弱电解质的电离平衡、难溶电解质的溶解平衡。当改变某些外界条件后，平衡发生移动，最终达到一种新的平衡。

二是它们特点相同。其一，与化学平衡常数一样，化学平衡常数大小除与物质本身的性质有关外，还受温度的影响，而与反应物或生成物的浓度等无关，三大平衡常数都是温度的函数，所以研究平衡常数时都必须指明温度。其二，不同的平衡体系其平衡常数不同。平衡常数越大说明反应（或电离、沉淀）越彻底，生成物浓度（或离子浓度、沉淀的量）越大，反应物浓度（或弱电解质分子浓度、难溶电解质离子浓度）越小。因此，平衡常数的大小可以表示反应（或电离、沉淀）进行的程度，转化率高低。

三是分析解决问题的思路相同。在解决电离平衡和溶解平衡问题时，其思路、步骤与化学平衡一样。按照“始、转、平”三段分析的方法。“始”是指正确计算出各物质的起始量（物质或离子的起始浓度）；“转”是在变化过程中各物质的改变量；“平”是指到达平衡时各物质的浓度。准确分析计算“始、转、平”是解决具体问题的关键。

通过上述三大平衡常数相关知识的对比，这就将新知识纳入了学生已有的知识体系中，既复习了旧知识，又建构了新知识。

三、在类比中深化理解

在化学学习中，有很多知识间存在着某些相似或相同点。教学中实时地运用类比，通过类比对象与学习内容之间的某些共性、差异和特殊性的比较，启迪学生的思维，引导学生弄清知识间的内在联系，使知识系统化，深化理解所学知识，实现知识的意义建构。

在有机化学的学习中，通常是先对某一个或一类最具代表性的物质进行研究，对其结构、性质作深入分析，在此基础上通过类比延伸拓展到其它同类型或不同类型的物质。比如，学习烯烃时首先探究乙烯的组成、结构和性质等，通过学习掌握了乙烯的主要化学性质。乙烯可以发生加成反应、加聚反应、氧化反应等，而这些反应的发生是因为乙烯分子中存在一个不饱和价键π键，π键的键能小于碳碳σ键，容易发生断裂而反应。根据烯烃、二烯烃、炔烃等不饱和烃的结构特征不难得出它们与乙烯具有相似的性质。苯也是一种不饱烃，其不饱和程度更高，那么苯是否也能发生加成、氧化等反应呢？这就要对苯结构的特殊性进行分析。在单烯烃中，碳碳π键是相对独立的，容易断裂。而在苯分子中，从碳四价学说看苯具有凯库勒式的结构，即单双键相间，应具有烯烃的通性。事实证明，苯不能使溴水和高锰酸钾酸性溶液褪色，说明它没有表现出像烯烃的不饱和性，性质相对稳定。经研究、测定，人们发现苯分子中6个碳原子之间的键完全相同，是一种介于单键和双键之间的独特的键（离域大π键），虽能体现出不饱和价键的性质，如在一定条件下可以和H2等物质发生加成反应，但不能使溴水和高锰酸钾酸性溶液褪色，体现了苯的特殊性。通过上述物质之间的类比分析，使学生清晰地认识到苯和烯烃的区别与系联，更加全面深刻地理解苯的结构与性质，形成了物质结构决定物质的性质，物质的性质反映了物质结构的学科思想。

四、在类比中解决问题

问题解决是以已有的知识、经验为基础，如果没有相关的先前知识，问题解决则无法进行。即使所谓的“新问题”，也能在贮存的知识系统中或多或少的存在某些“原型”，关键是能否从已有的知识储备中顺利提取到相关的信息。类比能将新问题转化为已有知识经验中相似的问题原型，通过比较在两者之间建立联系，实现知识的有效“迁移”，把当前的情景转换为熟悉的、简单的、清晰的情景，从而使问题得到解决。

[问题1]根据卤代烃的性质完成下列方程式：

（1）溴乙烷跟NaHS的反应；

（2）由碘甲烷、无水乙醇和金属钠合成甲乙醚。

问题解决：卤代烃与氢氧化钠溶液的反应，是一个典型的取代反应。其实质是带负电的原子或原子团（例如OH-阴离子）取代了卤代烃中的卤原子。CH3CH2CH2Br+OH-→CH3CH2CH2OH+Br-由此可以推出：R—X+Y-→R—Y+X-，根据与OH-的相似点，可写出化学方程式：

（1）C2H5Br+HS-→C2H5SH+Br-

（2）2C2H5OH+2Na→2C2H5O-+2Na++H2↑

C2H5O-+CH3I→CH3—O—C2H5+I-

[问题2]已知液体SO2和纯水的导电性相近，实验测得两者的导电率分别为8×10-8Ω-1·cm-1和6×10-8 Ω-1·cm-1。请用化学方程式说明为什么在液体SO2中，用可Cs2SO3去滴定SOCl2？

问题解决：用Cs2SO3去滴定SOCl2，对于学生来讲是一个全新的问题，但酸碱中和反应（问题原型）学生并不陌生。由SO2和纯水的导电性相近，说明两者的电离能力相当，相反有反应：H3O++OH-=2H2O（中和反应实质）极易发生。则反应SO32-+SO2+=2SO2容易进行，与上述离子反应对应的化学方程式分别为：

Ⅰ：CsOH+HCl=CsCl+H2O

Ⅱ：Cs2SO3+SOCl2=2CsCl+2SO2

因此，可用Cs2SO3滴定SOCl2。

五、在类比中培养能力

科学史上很多重大发现、发明，往往发端于类比，类比被誉为科学活动中的“伟大的引路人”。数学家、天文学家开普勒曾说：“我们珍视类比胜于任何别的东西，它是我最可信赖的老师，它能揭示自然界的秘密。”教学中运用类比使学生能体会到知识之间的联系，在先前知识的“引领”下，起到举一反三、触类旁通的效果，能够系统地掌握学科概念，有助于培养学生分析、比较的能力，最终达到发展智力，培养学生的思维能力。

如在学习Pb3O4结构和性质时，学生常常把它和Fe3O4进行类比。从表面上看两种物质组成完全一样，如果不深入分析推敲极易误入歧途。物质的组成结构与元素的价态有密切的联系。在Fe3O4中铁为+2和+3价，而Pb3O4中铅为+2和+4价，所以以氧化物的形式表示分别为：FeO·Fe2O3；PbO·PbO2。若用盐的形式表示则依次为：Fe[FeO2]2和Pb2[PbO4]，正是由于它们结构上的差异导致了其化学性质的不同，如与浓盐酸的反应分别为：

Fe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O

Pb3O4+8HCl=3PbCl2+Cl2↑+4H2O

再如，在分析HClO分子的结构式时，学生时常将其写成H-Cl-O。出现这种错误的根本原因没有真正理解含氧酸的特征。若从含氧酸都是羟基酸这一特征进行类比，则不难得出其正确结构为H-O-Cl。那么分子中所有原子在一条直线上吗？对于这一问题的研究可类比熟悉的水分子，水分子是“角形”结构，由此可推出HClO分子的空间构型。

参考文献

[1] 李伟. 类比思维在中学化学教学中的应用研究[D]. 东北师范大学，2009

[2] 张文广，王祖浩. 化学中的类比思维[J]. 化学世界，2007，（7）

四、在类比中解决问题

问题解决是以已有的知识、经验为基础，如果没有相关的先前知识，问题解决则无法进行。即使所谓的“新问题”，也能在贮存的知识系统中或多或少的存在某些“原型”，关键是能否从已有的知识储备中顺利提取到相关的信息。类比能将新问题转化为已有知识经验中相似的问题原型，通过比较在两者之间建立联系，实现知识的有效“迁移”，把当前的情景转换为熟悉的、简单的、清晰的情景，从而使问题得到解决。

[问题1]根据卤代烃的性质完成下列方程式：

（1）溴乙烷跟NaHS的反应；

（2）由碘甲烷、无水乙醇和金属钠合成甲乙醚。

问题解决：卤代烃与氢氧化钠溶液的反应，是一个典型的取代反应。其实质是带负电的原子或原子团（例如OH-阴离子）取代了卤代烃中的卤原子。CH3CH2CH2Br+OH-→CH3CH2CH2OH+Br-由此可以推出：R—X+Y-→R—Y+X-，根据与OH-的相似点，可写出化学方程式：

（1）C2H5Br+HS-→C2H5SH+Br-

（2）2C2H5OH+2Na→2C2H5O-+2Na++H2↑

C2H5O-+CH3I→CH3—O—C2H5+I-

[问题2]已知液体SO2和纯水的导电性相近，实验测得两者的导电率分别为8×10-8Ω-1·cm-1和6×10-8 Ω-1·cm-1。请用化学方程式说明为什么在液体SO2中，用可Cs2SO3去滴定SOCl2？

问题解决：用Cs2SO3去滴定SOCl2，对于学生来讲是一个全新的问题，但酸碱中和反应（问题原型）学生并不陌生。由SO2和纯水的导电性相近，说明两者的电离能力相当，相反有反应：H3O++OH-=2H2O（中和反应实质）极易发生。则反应SO32-+SO2+=2SO2容易进行，与上述离子反应对应的化学方程式分别为：

Ⅰ：CsOH+HCl=CsCl+H2O

Ⅱ：Cs2SO3+SOCl2=2CsCl+2SO2

因此，可用Cs2SO3滴定SOCl2。

五、在类比中培养能力

科学史上很多重大发现、发明，往往发端于类比，类比被誉为科学活动中的“伟大的引路人”。数学家、天文学家开普勒曾说：“我们珍视类比胜于任何别的东西，它是我最可信赖的老师，它能揭示自然界的秘密。”教学中运用类比使学生能体会到知识之间的联系，在先前知识的“引领”下，起到举一反三、触类旁通的效果，能够系统地掌握学科概念，有助于培养学生分析、比较的能力，最终达到发展智力，培养学生的思维能力。

如在学习Pb3O4结构和性质时，学生常常把它和Fe3O4进行类比。从表面上看两种物质组成完全一样，如果不深入分析推敲极易误入歧途。物质的组成结构与元素的价态有密切的联系。在Fe3O4中铁为+2和+3价，而Pb3O4中铅为+2和+4价，所以以氧化物的形式表示分别为：FeO·Fe2O3；PbO·PbO2。若用盐的形式表示则依次为：Fe[FeO2]2和Pb2[PbO4]，正是由于它们结构上的差异导致了其化学性质的不同，如与浓盐酸的反应分别为：

Fe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O

Pb3O4+8HCl=3PbCl2+Cl2↑+4H2O

再如，在分析HClO分子的结构式时，学生时常将其写成H-Cl-O。出现这种错误的根本原因没有真正理解含氧酸的特征。若从含氧酸都是羟基酸这一特征进行类比，则不难得出其正确结构为H-O-Cl。那么分子中所有原子在一条直线上吗？对于这一问题的研究可类比熟悉的水分子，水分子是“角形”结构，由此可推出HClO分子的空间构型。

参考文献

[1] 李伟. 类比思维在中学化学教学中的应用研究[D]. 东北师范大学，2009

[2] 张文广，王祖浩. 化学中的类比思维[J]. 化学世界，2007，（7）

四、在类比中解决问题

问题解决是以已有的知识、经验为基础，如果没有相关的先前知识，问题解决则无法进行。即使所谓的“新问题”，也能在贮存的知识系统中或多或少的存在某些“原型”，关键是能否从已有的知识储备中顺利提取到相关的信息。类比能将新问题转化为已有知识经验中相似的问题原型，通过比较在两者之间建立联系，实现知识的有效“迁移”，把当前的情景转换为熟悉的、简单的、清晰的情景，从而使问题得到解决。

[问题1]根据卤代烃的性质完成下列方程式：

（1）溴乙烷跟NaHS的反应；

（2）由碘甲烷、无水乙醇和金属钠合成甲乙醚。

问题解决：卤代烃与氢氧化钠溶液的反应，是一个典型的取代反应。其实质是带负电的原子或原子团（例如OH-阴离子）取代了卤代烃中的卤原子。CH3CH2CH2Br+OH-→CH3CH2CH2OH+Br-由此可以推出：R—X+Y-→R—Y+X-，根据与OH-的相似点，可写出化学方程式：

（1）C2H5Br+HS-→C2H5SH+Br-

（2）2C2H5OH+2Na→2C2H5O-+2Na++H2↑

C2H5O-+CH3I→CH3—O—C2H5+I-

[问题2]已知液体SO2和纯水的导电性相近，实验测得两者的导电率分别为8×10-8Ω-1·cm-1和6×10-8 Ω-1·cm-1。请用化学方程式说明为什么在液体SO2中，用可Cs2SO3去滴定SOCl2？

问题解决：用Cs2SO3去滴定SOCl2，对于学生来讲是一个全新的问题，但酸碱中和反应（问题原型）学生并不陌生。由SO2和纯水的导电性相近，说明两者的电离能力相当，相反有反应：H3O++OH-=2H2O（中和反应实质）极易发生。则反应SO32-+SO2+=2SO2容易进行，与上述离子反应对应的化学方程式分别为：

Ⅰ：CsOH+HCl=CsCl+H2O

Ⅱ：Cs2SO3+SOCl2=2CsCl+2SO2

因此，可用Cs2SO3滴定SOCl2。

五、在类比中培养能力

科学史上很多重大发现、发明，往往发端于类比，类比被誉为科学活动中的“伟大的引路人”。数学家、天文学家开普勒曾说：“我们珍视类比胜于任何别的东西，它是我最可信赖的老师，它能揭示自然界的秘密。”教学中运用类比使学生能体会到知识之间的联系，在先前知识的“引领”下，起到举一反三、触类旁通的效果，能够系统地掌握学科概念，有助于培养学生分析、比较的能力，最终达到发展智力，培养学生的思维能力。

如在学习Pb3O4结构和性质时，学生常常把它和Fe3O4进行类比。从表面上看两种物质组成完全一样，如果不深入分析推敲极易误入歧途。物质的组成结构与元素的价态有密切的联系。在Fe3O4中铁为+2和+3价，而Pb3O4中铅为+2和+4价，所以以氧化物的形式表示分别为：FeO·Fe2O3；PbO·PbO2。若用盐的形式表示则依次为：Fe[FeO2]2和Pb2[PbO4]，正是由于它们结构上的差异导致了其化学性质的不同，如与浓盐酸的反应分别为：

Fe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O

Pb3O4+8HCl=3PbCl2+Cl2↑+4H2O

再如，在分析HClO分子的结构式时，学生时常将其写成H-Cl-O。出现这种错误的根本原因没有真正理解含氧酸的特征。若从含氧酸都是羟基酸这一特征进行类比，则不难得出其正确结构为H-O-Cl。那么分子中所有原子在一条直线上吗？对于这一问题的研究可类比熟悉的水分子，水分子是“角形”结构，由此可推出HClO分子的空间构型。

参考文献

[1] 李伟. 类比思维在中学化学教学中的应用研究[D]. 东北师范大学，2009

[2] 张文广，王祖浩. 化学中的类比思维[J]. 化学世界，2007，（7）