小学科学教科书中类比的分析及编写建议

郎园园

“所谓类比，就是借助于两类不同本质事物之间的相似性，通过比较将一种已经熟悉或掌握的特殊对象的知识推移到另一种新的特殊对象上去的推理手段。”[1] “研究发现，教科书中，或者是教师讲课中使用类比都会有效地促进学生对概念的理解和记忆，达到更加良好的学习效果。”[2]教科书中类比的编写关乎学生科学知识理解的实际效果，对其进行深入研究具有较大现实意义。本文以教育科学出版社 《义务教育课程标准实验教科书·科学”（3～6年级）》为研究对象，对其中应用的类比进行分析，并提出若干编写建议。

一、 小学科学教科书中应用类比的必要性

类比是将新知识与学生已有知识联结起来，通过比较推理完成对未知事物的学习。既是学生获得知识、认识事物的过程，也是养成学习能力、创新能力，进而逐步提升实践能力，完善自我的过程。因此，将类比应用到小学科学教科书中对促进学生的学习和发展具有实质意义。

1.符合小学生的认知水平

根据皮亚杰的认知发展阶段理论，小学生普遍处于具体运算阶段，抽象思维能力较差，对于抽象知识的学习须借助具体形象的支持和帮助。类比用学生熟悉、日常接触较多的具体形象来同化科学教科书中出现的抽象事物，化抽象为具体，化未知为已知。

2.切合小学科学学科特点

小学科学涵盖了物理、化学、生物、天文、地理等学科，综合了自然科学领域最基础的知识和技能，需要掌握和记忆的内容抽象且庞杂。这对初接触这门课的学生来说有一定的难度。借助类比，教科书可以将内隐的知识外化，使之与学生已有的知识经验结合起来，促进知识的有机建构，降低学科的难度。

3.促进学生的探究学习

《科学（3～6年级）课程标准》明确指出，“科学学习的中心环节是科学探究”，强调要使学生“像科学家那样在进行科学探究的过程中，体会学习科学的乐趣，增长科学探究的能力”。教科书中编写一定的类比是实现上述要求的科学方法。学生从类比中得到启示，充分发挥猜想能力、迁移能力、发散与集中思维能力等，探索研究的途径和方法。

二、 小学科学教科书中类比的现状分析

通过研读教科版小学科学教科书（3～6年级，共8本），确认清晰的类比共有16处，具体情况见表1。

表1  小学科学教科书中类比的分布及次数

为研究方便，在这里将学生已掌握的知识称为“类比物”，欲学的知识称为“类比目标”。通过分析比较既有学者的研究，本文从以下三个维度对小学科学教科书中的类比进行分析：

1.类比物的选取

通过全面的统计与分析，教科书中出现的类比物大体为三种：生活经验（6处，37.5%）、模拟实验（6处，37.5%）、类比模型（4处，25%）。其中生活经验指学生日常接触的现象、情境等。如缆车类比电荷，说明“电荷的流动就像缆绳上的缆车，导线上所有的电荷都同时流动”（《科学》四年级（下），第4页）。模拟实验是通过学生角色扮演模拟所学的知识或验证假设，多出现在“地球的运动”单元。这可能因为该部分内容抽象，不仅教师讲解起来较为空洞，而且学生掌握起来有一定难度。模拟实验让学生通过角色游戏亲身参与其中，在感受直观知识的同时也增加了知识的趣味性。类比模型是通过制作与类比目标结构或功能相似的模型，借此对欲学习的知识进行演示或探究。例如在“声音”单元，通过由气球皮、口杯、橡皮筋制作的“鼓膜模型”来观察鼓膜的振动，探究耳朵是如何听到声音的。

从以上统计中不难发现，小学教科书中出现的类比物形象具体，相似特征较为明显，且贴近学生生活，是学生可以直接感知的事物。但是类比物选取的范围较窄，多为实际经验或模型，几乎没有涉及已学过的或其他的学科知识。其次，从表1中明显可以看出，类比在科学教科书中使用率偏低，教材编写者缺乏对类比价值的重视与挖掘。

2.类比的表述方式

类比的表述是使类比知识视觉化、类比内容书面化的过程。小学科学教科书中类比的表述多为配有文字解释的类比图像，纯文字表述仅有1处。“按照Paivio的双重编码理论分析，图像类比充分利用人的非语言信息处理系统，以表象形式促使学习者进行类比推理，增加了理解科学概念的可能性。”[3]尤其是对于处在具体运算阶段的小学生而言，相对于纯文字表述，类比图像传达的信息更为直观具体，对学生头脑中视觉观念形成的速度和质量具有促进作用。但是通过进一步分析发现，15幅类比图像中，通过类比物与类比目标匹配呈现来表明类比关系的图像仅有2幅（13%）。例如，在“营养要均衡”一课，通过类比图像的内容是不同食物放置在宝塔不同层次，以此来类比各类食物在均衡营养中的地位和所占比重。而其他13幅类比图像则只呈现类比物或类比目标。

3.是否说明类比限制性

“类比是从一个对象的特殊知识过渡到另一对象的特殊知识。可见，它缺乏逻辑上的严格性和充足的理由，带有假定和猜测的色彩。因此，它所推出的结论就带有或然性。”[4]并且，类比的有效性是有条件的，它只能用来说明目标物的部分概念，一旦超出作用半径，不仅不能解释类比目标，反而会误导学生。因此，“作者必须要解释给读者，说明每一个类比都有其限制性，使读者能体会类比的限制性”[5]。然而，纵观教材中的16个类比，几乎没有对类比的限制性给予提示或说明，这在一定程度上削弱了类比的使用效益。例如前文所示的用缆车类比电荷，电荷在流动时只能由电压高的地方流向电压低的地方，而现实生活中的缆车既可以由高处走向低处，也可以从低处走向高处。这就容易使学生产生“电荷也可以在高低电压间双向流动”结论。

三、 小学科学教科书类比编写建议

类比有助于学生学会求真——为了学到知识而类比，了解事物的来龙去脉;学会求用——以类比为工具，获得探求真理的力量。正因为如此，类比才能拥有强大生命力，并得到小学科学教科书编写者的重视。但不可否认的是，类比的编写还有待进一步完善。通过对教科版小学教科书中类比的分析，在此提出几点编写建议，希望能对教材编写有所裨益：endprint

1.扩展类比物范围和类比数目

现行教科书中的类比物多为生活经验或模型，选择的范围较窄。建议扩展类比物的范围，从已学过的知识或其他学科中选择合适的类比物，促进学生将知识联想、分类，整合新旧知识，构建系统化的体系网络，起到“举一反三、触类旁通”的效果，使学生更好地感受利用类比物学习未知事物的整个过程。

另外，据统计，“澳大利亚10册化学教科书出现93个类比，平均每册9.3个”[3] 。“美国1册高中化学教材中出现80个类比”[6]。而在我国，作为化学基础学科的小学科学，所使用的8本教科书中类比数量为仅16个，平均每册2个，远远低于国外教科书中出现的类比数目。因此，笔者建议在小学科学教科书中适当增加类比的数量，尤其是抽象概念部分，如电、磁、能量等。例如六年级上册“能量的转换”单元，可用生活中需要经常接触的货币类比能量[7]，具体情况如图1所示。

2.将类比物与目标物匹配呈现

“对于图像类比的呈现问题，最好能够同时、并列呈现类比物和标的物的图像。”[8]匹配呈现的方式能帮助学生形成类比物与类比目标间清晰、准确的映射关系，通过对比发现两者的共性与差异，充分认识类比目标，进而将类比的效果使用在理解、解决问题上。例如，在对热胀冷缩现象进行说明时，教科书采取的类比策略是请一部分同学扮作空气微粒，另一部分同学手拉手绕着“微粒”围成一圈。当扮作微粒的同学安静站在中间时，拉手同学需要围成的圈小。而当“微粒”手舞足蹈或剧烈运动时，拉手同学需要围成圈大。以此来使学生了解热胀冷缩是由于微粒的运动产生的。但是在类比图像中，仅出现了学生做模拟实验的图，而没有对真实微粒运动的展示。如配上物体热胀冷缩时微粒运动的演示图，学生可以借此形成类比物与类比目标，即拉手游戏与热胀冷缩间清晰、具体的映射关系，从而对热胀冷缩有更加深刻的认识。

3.增添对类比不相关属性的说明

“类比本身最大的限制是会导致迷思概念。”[5]迷思概念是由于过度类比，学生将类比物与类比目标的不相关属性也迁转到类比目标上，产生对类比目标的误解。也就是说，迷思概念的产生是由于不相关属性的干扰。在国外学者提出的类比教学模式中，均明确强调总结类比物与类比目标的无关特征。因此对类比的限制性进行说明关键是要指出不相关特征。为此，根据具体情况，建议从以下三条途径做改进：第一，在表明相似属性后，编写相关提示语，如“你能说出他们不一样的地方吗？”引导学生思考类比源与类比目标的无关特征;第二，设置类比学习的模块，对学生在鉴别不相关特征时做出要求和指导;第三，呈现完整的类比过程，为学生独立的类比学习提供范例。

参考文献

[1] 徐学福.论类比教学模式[J]. 广西师范大学学报（哲学社会科学版），1998（2）.

[2] Glen S.A， Section E..Review of Studies on the Effectiveness of Instructional Analogies in Science Education[J].Science Education，1995（79）.

[3] 范增民，毕华林，刘一兵. 高中化学教科书中类比特征的分析及编写建议[J].化学教育，2011（12）.

[4] 王早霞. 类比在科学认知过程中的作用[J].理论探索，2004（3）.

[5] 蔡铁权，姜旭英，胡玫.概念转变的科学教学[M].北京：教育科学出版社，2009.

[6] 姜海娟，李广洲.中学化学教材中的类比策略——基于一套美国化学教材的分析[J].化学教育，2011（11）.

[7] González-Espada WJ， Trantham K. How is Energy Like Money？Using Analogies in Physics  Teaching[J]. School  science  review， 2005（86）.

[8] 麦裕华，陈徽，钱扬义.“图像类比”在教科书中的应用——以人教版高中化学选修模块教科书为例[J].化学教育，2009（8）.

【责任编辑：陈国庆】endprint