STEAM课程教学方法之“降级类比，大胆推测”

王昌龙

相信大家在小时候应该都和笔者一样，被提过一个很类似的问题——若干年后的某样事物是什么样子？我曾经在小学的一节美术课上被老师提问：“20年后的汽车是什么样子？”老师希望我们发挥想象力，绘画出我们想象中未来汽车的样子。当时我和我的同学们真的画得天马行空，并且加入了很多新奇的想法，但我们都“十分默契”地描绘出了一点——未来的汽车都会飞，飞翔在高楼林立的城市里。

而反观20年后的今天，城市确实是高楼林立，而汽车却没有飞到空中，反而是汽车的种类变多了，除了之前已经有了的汽油车，现在还出现了新能源电动车。车辆相关的技术也越来越多，近两年甚至出现了比自动泊车等驾驶辅助技术更为先进的全自动驾驶技术。看到现在人类在科技上达到了一个前所未有的高度，我十分开心，但是回想起曾经设想的“20年后的汽车是什么样子”，从某种角度上说，我当时的推测是比较“失败”的。

那么，如何才能较为合理地推测出一个相对合理的结果呢？我们可以使用“降级类比”的方法。

降级类比

在了解降级类比之前，我们首先了解一下什么是类比推理。类比推理是根据两个对象或两类事物之间存在的一些相同或相似的属性，猜测它们之间可能具有其他一些相同或相似属性的思维方法。

再来看看降级类比当中“降级”的概念。我们现在可能大多数人使用的都是4G移动网络，而我国在2019年时，几大移动运营商开启了5G移动网络的服务，很多人就开始进行“5G比4G强在哪儿”“5G能做什么”的推测。那么，使用降级类比的方法，我们将5G网络设为“未来级”，4G网络设为“现在级”，3G网络设为“过去级”。为了更好地推测未来级，我们可以把时间退回到4G移动网络刚刚商用时期的现在级，用现在级对比过去级，当时比较热门的问题则是“4G比3G强在哪儿”“4G能做什么”，结合4G移动网络当时的几个特点及最原始的应用设定，对应现在的4G移动网络的应用，类比5G移动网络的未来。

从表1可以看到，如今的4G应用已经远远比预期高出了很多，但是我们依旧可以结合上面的几个特点搜索一下5G移动网络的特点及5G移动网络的原始应用设定，以此进行“5G能做什么”的推测。

STEAM课程案例——智能窗帘

我们经常遇到这样的问题，被对面大楼或大厦反射过来的光线晃得睁不开眼，而如果将窗帘拉上，则会损失很多自然光，导致室内光线不足需要开灯，这样十分不环保。如何才能更为有效地利用自然光同时防止过度的光污染呢？

在解读这个问题之前，我们需要先了解一下窗帘的作用。窗帘的主要功效在于可以减少窗外的光线进入室内，让室内的光线达到一个合适的强度。

那么窗帘的“现在级”与“过去级”是什么呢？最早出现的窗帘，也就是现在我们家中常用的窗帘可以理解为简单的一块布，能在已经设置好的滑轨上左右滑动，可以遮挡不同位置的光线，这是窗帘的“过去级”。但是最原始的窗帘有一定的局限性，就是拉上窗帘的一边会导致这个区域的阳光被完全遮挡，而不拉窗帘的一边则完全没有遮挡光线。

后来，过去级的窗帘升级到了现在级的百叶窗，大多数办公室一般都使用百叶窗，百叶窗由很多较窄的薄片组成，均匀地横向排布后让每一个薄片都可以上下翻转，这样就能让阳光从两片薄片的缝隙中通过，通过翻转的角度不同可以扩大或缩小缝隙，从而调节射入室内的光强，现在级的窗帘解决了过去级窗帘拉上后完全遮擋阳光的情况，将遮挡部分分割为很多细小部分，让光线进入得更为均匀，但也还是会出现有强光从缝隙中穿过的情况。

那么，我们现在可以进行降级类比了，现在分析过去级窗帘升级成现在级窗帘的升级内容，之后再来推测未来的窗户。我们可以看到，从过去到现在，第一点是将窗帘的遮挡范围进行了分割，让可遮挡的范围变得更细；第二点则是如何让阳光更为均匀地通过窗户照射进室内，而不再是一部分光照很强，一部分光照很弱。那么，对未来来说，未来级窗帘需要更好地解决这些问题。同时，教师可以引导学生想得更远，比如如何解决对面大楼反射过来的特定的一个小区域的阳光问题。

当我们在课堂上引导学生使用降级类比时，很多现实都提出了自己的奇思妙想，下面列举一些不错的想法，希望能够给读者一些启发。

●百叶窗升级 让百叶窗的薄片更窄，使得窗外的光线能够更均匀地射入室内，或是将只能一整条一整条横向翻转的百叶窗再进行分割，形成矩阵型的升级百叶窗，升级后的百叶窗不仅能够整条翻转，而且能够一个区域一个区域的翻转，以此遮挡对面大厦反射在窗户上某一区域的强光。

●太阳镜改装 眼睛是心灵的窗户，既然都是“窗户”，那么眼睛上的窗帘——太阳镜一定也可以作用在真实的窗户上。将窗帘做成类似太阳镜一般，把窗帘换成半透明的材质，并且具有不同深浅度的黑色或其他颜色，一个窗户上安装有很多这种窗帘，可以根据不同的光照强度选择使用不同深浅度的半透明窗帘，以此确保射入室内的光线均匀，以及应对不同光强。

●让窗户直接变色 这个思路来源于现在的变色眼镜，将所有玻璃换成可以变色的，当阳光强的时候，玻璃颜色变得更深，可以让阳光进来得少一些，而在光线弱的时候玻璃颜色变浅，可以让足够多的阳光进入室内。

●电导玻璃 这是现在市面上的一种新型窗户，完整的电导玻璃有3层，2层外玻璃中间夹了1层很细密的类磁铁物质，当通电后由于磁场的作用会使得类磁铁物质全部排向一个方向，使得全透明玻璃变成毛玻璃，从而隔离光线。这个方法可以让新型玻璃自带窗帘效果。

降级类比的方法在进行一些同向时间轴上的预测时十分有帮助，也可以让学生在现在的时间点，或是具备现在的知识内容，模仿过去人们对未来的预测。学习更多的思维方式，更能够加强学生分析事物特点及探索的能力。■