以电学的教学为例谈类比法的优点及其局限性

张夫坚

【摘要】初中科学教学活动中对于某些抽象、难懂的概念或模型常采用类比教学法，使得复杂、抽象的新知识迁移到简单、熟悉的旧知识；但由于类比法存在局限性，可能会带来新的知识冲突或障碍，甚至导致学生形成错误的观念，因此要能用、会用、善用类比法，并及时进行补充、优化，利用好类比法这把“双刃剑”，使之更好地服务于科学教学。

【关键词】类比法 优点 局限性

【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2017）25-0163-02

从形象思维到抽象思维的转变，是学生在学习初中科学的过程中遇到一个难点。为了降低难度，往往采用从学生熟悉的形象思维出发，来建构学生的抽象思维，但是此举也带来一些弊端。比如在学习电路和电流时，学生普遍感觉到抽象、难懂。老师在教学过程中为了降低难度，往往采用把电路与水路类比，电流与水流类比的教学方法。比如用水流的交叉来类比并联电路，让学生说出电流流经的“路线”。这是促使学生理解与感知的重要方法，也为学生今后分析电路打下基础。类比法带来好处显而易见，但是这种科学方法的也为学生后来电流的学习带来了障碍，比如并联电路，断开其中一条支路时，另一条支路的电流是不变的，但学生由于受到水流的影响，认为断开其中一条支路时，另一条支路的电流要变大。因此在使用类比教学法时，教师要给予必要的修正、引导，避免由于使用不当带来的负面影响。

一、分析类比法

类比法是两个对象在某些方面相同或者相似，推测它们在其他方面也可能相同或者相似的逻辑推理方法。类比法是建立在不同自然事物之间相似性的基础上，事物在属性、数学形式、描述等方面有其共同或相似之处。在科学教学上，我们为了降低难度，利用学生熟悉的旧知识与新知识的相似性，完成已有知识向新知识的过渡。类比法是学习科学的非常重要的方法。它不仅能开拓思维、提供解决问题的线索，还能将抽象的概念或者模型形象化、生活化，对理解某些不熟悉的问题非常有益，所以类比法是一种富有启发性、创造性的推理方法。但由于类比推理是一种或然性的推理，其结论不一定正确。

二、类比法的优点及其局限性

很多老师在电流的教学时，为了降低学生学习的难度，让学生更容易理解，往往采用如下类比教学法，收到了事半功倍的教学效果。

（一）类比法的优点

1.温故知新——建立了新旧知识的联系

在学习新的科学概念时，利用新旧知识相似的思维特点，与熟知的旧概念进行类比，帮助学生理解新知识，建构新的科学概念。类比法建立了新旧知识之间的联系。这种联系的建立，让学生能够从已掌握的旧知识中顺利地接受和理解新知识，帮助了学生建构知识网络，使知识不再是孤立的、零散的，而是一个完整的知识体系。

在电路与电流教学过程中，将电路与水路进行类比，将电流类比成水流，电压类比成水压，与生活实际紧密关联，为直流电路的学习提供了具体化的模型。电压类似于水压维持电路中有一定电压，电流类似于水流通过用电器使用电器工作，并且通过水轮机工作状态与用电器工作如发光、发热等，判断学生很容易就理解了电路中的电压和电流，为之后的电路概念的建构打下了厚实的基础，从而提高教学效率，进一步实现物理教学活动的有效教学。

2.举一反三——提高了学生的逻辑推理能力和科学素养

类比法是两个对象在某些方面相同或者相似，推测它们在其他方面也可能相同或者相似的逻辑推理方法。所以类比法本身就是一种逻辑推理方法，通過电路与水路的类比、电流和水流的类比可以培养学生的逻辑推理能力。学生根据已知推理出未知，提高了探求新领域的能力，从而揭示科学现象的本质，引导学生理解和掌握科学规律。从而实现知识的正向迁移。通过电路与水路的类比、电流和水流的类比有利于培养学生的观察能力和分析能力，能激发学生学习的主观能动性，能培养学生的类比思想。当学生遇到抽象晦涩的概念时，能自主类比推理，既激发了学生的学习兴趣，又提高了学习能力。

3.化难为易——学生更易理解知识、教学活动更易进行

由于我们认知事物一般是在一定的想象基础上从感知宏观事物开始的，在学习抽象微观或者抽象的科学知识时，可以把“看不见摸不着”的微观或者抽象的事物与一个相似的“看得见摸得着”的宏观或者形象的事物进行类比。学生对水流的认识已经非常熟悉，形象的类比让学生很容易理解电路中有电流流过时，可以看到灯泡发光、电动机转动等现象，也知道了电路中的电流有大小。作为新课的引人和讲解，这样的教学是合适的和生动的，学生很容易就能够理解电流的存在，对建构电流的概念起到了很好的铺垫作用。所以采用类比法可以搭建思维的阶梯，从而降低知识的认知难度，帮助学生理解新知识。

（二）类比法的局限性

1.类比推理是一种或然性的推理，类比得到的结果需要严格证明

（1）认为水压跟水管的粗细有关，电压与导线的粗细有关

从图1和图2可知，抽水机维持一定的水压而电源维持一定的电压，水管输送水流而导线输送电流，水轮机是消耗水能的设备而灯泡是消耗电能的设备。但是水压是水给的，而电压并非是电给的压力。水压除了与抽水机有关，还与管子的粗细有关，在抽水机相同的情况下，管子越细，水压越大；但是电压只跟电源有关，跟导线的粗细无关。

（2）认为串联电路中的电流经过用电器工作之后会减少

进行类比的两个对象除了有相似的一面外，还有差异的一面，即他们的区别。电路和水路的类比带来了教学方便和效益的同时，也不可避免的引人了对电路的错误认识。如图3所示，电路中有两个完全相同的灯泡。因为受到水流的影响。

学生认为闭合开关后电流通过L1之后会减小，所以通过L2的电流比L1电流小，灯泡L1比灯泡L2亮。刚学电学的部分学生产生了错误的认知。

（3）认为电流顺着电路流动时靠近电源正极的灯先亮

水流的速度与水压的大小有关，且水流的速度在生活中能看到。当我们用水流类比电流时，很多学生就会认为，在图3中，闭合开关S后，认为电流从电源的正极出发先经过灯L1后经过灯L2，会看到靠近电源正极的灯L1比灯L2先亮。因为学生在学习电流的有关知识时，还没有电流速度的概念，产生这样的想法也是很正常的。

（4）认为并联电路断开一条支路，另一条支路的电流会增大用水流类比电流，很多学生认为，在图4中，同时闭合开关S、S1后灯L1、L2亮，再断开开关S1后，灯L2不亮，但是认为灯L1会变亮。学生认为电路中灯L2这条支路的原有的电流分给另一条支路，从而使得灯L1变亮。形成这样的认识也是受水流的影响，因为在实际生活中，同一水管中，同时打开两个水龙头，水流偏小，如果关掉其中一个水龙头，另一个水龙头水流会变大。所以，学生在学习电流时，也就很自然地进行类比，这样的认识是符合学生认知规律的。

2.类比法教学容易浪费时间

在开公开课的时候，时间比较紧，类比教学法由于要建立新旧知识的联系，往往需要大量的时间。如果一节课回顾旧知识用了大量的时间，往往会让上课的学生和听课的老师感到无聊，上课的效果也会受到影响。

综上所述，类比法在初中科学教学中有着广泛的应用，既能帮助学生提高对科学知识的认识程度，也能提高学生运用科学方法解决实际问题的能力，还能训练学生的创造思维，发展学生学习的能力。类比法，可以把复杂的知识简单化、把抽象的知识形象化。

在科学教学活动中，新旧知识间运用类比教学法建立桥梁，能够增强学生的自信，激发学生的積极性，提高教学的效率。因此合理恰当使用类比教学法很有必要。但类比法是一种或然的逻辑推理方法，推出结论后，又往往无力去证明其正确性，因此在科学教学中不可过分夸大它的作用，必须经过实验和实践的检验来证明。这就对科学教师提出了更高的要求，在科学教学中既要有严谨的教学态度，还要有科学的教学方法，既要充分利用类比教学法的优点、长处，又要避免其带来的负面迁移。在使用类比教学法进行课堂教学时，要及时加以引导、约束和修正。优化方法，培养学生的逻辑推理能力，提高其科学素养，让他们去探索更广阔科学天地。

参考文献：

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