◎ 郭穎慧

高中信息科技教學(xué)中有很多概念枯燥、抽象、晦澀難懂，如網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)、協(xié)議的工作原理、算法的執(zhí)行流程等。概念是人們在認識過程中，把所感知的事物的共同本質(zhì)特點抽象出來，并加以概括的過程，是一種從感性認識上升到理性認識的過程。學(xué)生對抽象知識的理解也是一種從具象到抽象的過程，而類比則正好為教師提供了一種從形象思維到抽象思維的教學(xué)策略。通過類比，為學(xué)生理解概念提供從形象思維到抽象思維的“跳板”，引導(dǎo)學(xué)生在已知的基礎(chǔ)上由熟悉到陌生、由表及里地進行有意義的學(xué)習(xí)，即通過類比遷移促進知識理解，而不是死記硬背。

一、類比教學(xué)的理論基礎(chǔ)

美國認知教育心理學(xué)家奧蘇貝爾認為有意義學(xué)習(xí)必須基于學(xué)習(xí)者原有的認知結(jié)構(gòu)，即新知識的學(xué)習(xí)必須以學(xué)習(xí)者原有的舊知識為基礎(chǔ)，沒有一定知識基礎(chǔ)的有意義學(xué)習(xí)是無法存在的。而判斷學(xué)生的學(xué)習(xí)是否有意義，關(guān)鍵在于所要學(xué)習(xí)的新知識能否與他們原有認知結(jié)構(gòu)中的舊知識建立某種“實質(zhì)性”的關(guān)聯(lián)，這是區(qū)分機械學(xué)習(xí)和有意義學(xué)習(xí)的重要標準。

為了使新舊知識很好地聯(lián)系起來，奧蘇貝爾又提出了“先行組織者”的概念。所謂“組織者”就是一種能使新舊知識之間建立內(nèi)在關(guān)聯(lián)的引導(dǎo)性材料。由于這種材料通常是在學(xué)習(xí)新知之前以某種方式呈現(xiàn)，用來激發(fā)學(xué)習(xí)者有意義學(xué)習(xí)的動機，所以又被稱為“先行組織者”。

基于上述理論的思考，可以看出，類比教學(xué)作為一種通過兩類不同事物之間的相似性比較，將一種已經(jīng)熟悉或掌握的某特定對象的知識遷移到另一種新的特定對象上去的教學(xué)策略，它和“先行組織者”在策略上是共通的，也可以說它是“有意義學(xué)習(xí)”和“先行組織者”理論的一個實踐載體、一種思維延伸。

二、類比教學(xué)的適用條件

基于“有意義學(xué)習(xí)”理論的類比教學(xué)通常需具備兩個條件：一是客觀條件，即類比素材本身的邏輯意義必須明確，能與學(xué)生將要學(xué)習(xí)的新知識形成內(nèi)在關(guān)聯(lián)；二是主觀條件，即學(xué)生必須具備對所提供的類比素材的認知基礎(chǔ)，并產(chǎn)生有意義學(xué)習(xí)的動機?？陀^條件是新舊知識之間發(fā)生關(guān)聯(lián)的前提，而主觀條件是新舊知識之間發(fā)生關(guān)聯(lián)的保障。

如果把要學(xué)習(xí)的新知識稱為本體，把作類比的學(xué)習(xí)素材稱為喻體，可以得到類比教學(xué)的思維路徑：喻體→分析→激活→遷移→本體。通過喻體的類比，激活學(xué)生原有的關(guān)于該喻體的知識，再將類比的結(jié)果遷移到新知識的學(xué)習(xí)上，進而實現(xiàn)學(xué)生從舊知類比遷移新知，再到新知內(nèi)化的目的。

三、類比教學(xué)的具體應(yīng)用

根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容和類比方法，可以將類比分為性質(zhì)類比和形式類比。下面結(jié)合具體實例進行說明。

（一）性質(zhì)類比

性質(zhì)類比是指根據(jù)本體和喻體的屬性之間橫向的相似性所進行的一種類比。性質(zhì)類比是一種比較簡單的類比方法，本體和喻體屬性之間的相似性比較簡單、直觀。在進行性質(zhì)類比時，通常會列舉多個和本體相似的喻體，便于從不同角度了解本體的屬性，促進本體的理解。表1是性質(zhì)類比的一些實例。

從上表可以看出，性質(zhì)類比適用于一些概念的解釋和說明。在教學(xué)時，可以先呈現(xiàn)本體，再通過一個或多個喻體的分析，將喻體中的某些相似屬性類比遷移到本體概念的理解中。例如，生活中的十進制、六十進制和二進制是不同的計數(shù)制，而其進位規(guī)則可以類比遷移。又如大腦和五官與五大邏輯部件是不同的控制系統(tǒng)，而其功能上的邏輯關(guān)系可以類比遷移。再如身份證、郵政編碼和IP地址是不同的信息編碼方式，而其編碼規(guī)則和唯一性特點可以類比遷移。

表1 性質(zhì)類比的實例

（二）形式類比

形式類比是指根據(jù)本體和喻體各自屬性之間縱向關(guān)系的相似性所進行的一種類比方法。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和各自屬性之間關(guān)系的不同，形式類比又可以分為結(jié)構(gòu)類比和過程類比。

1.結(jié)構(gòu)類比

在結(jié)構(gòu)類比中，本體和喻體的屬性之間在縱向結(jié)構(gòu)上具有可類比的相似性，借助已知或熟悉的喻體的結(jié)構(gòu)體系可以遷移學(xué)習(xí)本體的結(jié)構(gòu)體系。教師在講授計算機網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備時，可將計算機網(wǎng)絡(luò)與電話網(wǎng)進行類比，具體內(nèi)容見表2。

電話網(wǎng)和計算機網(wǎng)絡(luò)都屬于“網(wǎng)絡(luò)”范疇，都具有“由點及面”的結(jié)構(gòu)特點。借助學(xué)生對電話網(wǎng)的感知，將電話網(wǎng)各設(shè)備與計算機網(wǎng)絡(luò)各連接設(shè)備進行類比，在已知的“電話網(wǎng)連接設(shè)備”和需要知道的“計算機網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備”之間架起“關(guān)聯(lián)”，使學(xué)生對原本抽象的、似懂非懂的計算機網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其設(shè)備有了一個框架感知，并對公有IP地址和私有IP地址的功能有了感性認識。

表2 計算機網(wǎng)絡(luò)與電話網(wǎng)的類比

2.過程類比

在過程類比中，本體和喻體的屬性之間在縱向結(jié)構(gòu)上具有可類比的相似性，借助已知或熟悉的喻體的過程步驟可以遷移學(xué)習(xí)本體的過程步驟。下面分別用網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)單元中信息傳輸過程和算法及程序設(shè)計單元中的代碼執(zhí)行流程兩個實例進行說明（見表3）。

大型物件異地搬運和TCP/IP協(xié)議工作原理都具有“異地傳輸”的過程特點。在教學(xué)時，可以先分析大型物件異地搬運的過程，概括為三步：發(fā)（貨）→運（貨）→收（貨），再引出TCP/IP協(xié)議的信息傳輸工作原理也可以概括為類似的三步：發(fā)（信息）→傳（信息）→收（信息），發(fā)貨方、運輸方和收貨方的功能和TCP協(xié)議和IP協(xié)議的功能相似。通過類比，在已知的“運輸過程”和需要知道的“協(xié)議工作原理”之間架起“關(guān)聯(lián)”，讓原本抽象的TCP/IP協(xié)議工作原理變得淺顯易懂，令學(xué)生印象深刻。

表3 TCP/IP協(xié)議工作原理和大型物件異地搬運類比

爬樓梯和For...Next語句都具有“重復(fù)執(zhí)行（做）”的過程特點。在教學(xué)時，可以同時呈現(xiàn)爬樓梯的動作分解和For...Next語句的各參數(shù)，將For...Next語句的循環(huán)過程和爬樓梯的過程進行類比（見表4）。在已知的爬樓梯“動作分解”和需要知道的代碼“參數(shù)功能”之間架起“關(guān)聯(lián)”，將代碼參數(shù)的功能和爬樓梯的動作一一對應(yīng)，降低了代碼認知難度，促進了學(xué)生對代碼運行過程的理解，緩解了學(xué)生對算法學(xué)習(xí)的畏難心理。

從以上三個形式類比實例可以看出，“計算機網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備”“TCP/IP協(xié)議工作原理”和“For...Next語句”對學(xué)生來說都是不太熟悉的，缺乏感性認識的。在此情況下，要想實現(xiàn)有意義學(xué)習(xí)原本是困難的。但通過“電話網(wǎng)連接設(shè)備”“大型物件異地搬運”和“爬樓梯”三個學(xué)生相對熟悉的喻體與教學(xué)內(nèi)容進行類比，分別以結(jié)構(gòu)類比和過程類比的方式，在學(xué)生已有知識和書本知識之間架起了可遷移的“認知橋梁”，激發(fā)了學(xué)生有意義學(xué)習(xí)的動機，從已知推及未知，為學(xué)生更好習(xí)得新知起到了促進遷移、促進理解的作用。

表4 For...Next循環(huán)語句和爬樓梯類比

三、類比教學(xué)的實踐啟示

為了更好地挖掘類比素材，架構(gòu)新舊知識間的思維橋梁，促進認知遷移，發(fā)展學(xué)生思維，類比教學(xué)在實施時需要關(guān)注以下三個方面。

一是類比的效率標準。所謂效率標準是指類比是否有效。類比的有效性取決于喻體與學(xué)生的關(guān)系、本體與喻體的關(guān)系，即學(xué)生對喻體的熟悉程度和喻體與本體的相似程度。學(xué)生越熟悉喻體，越容易產(chǎn)生學(xué)習(xí)動機，而喻體和本體越相似，越容易發(fā)生思維遷移。如果 “喻體”選擇不當，則會產(chǎn)生低效的類比遷移，甚至造成負遷移。

二是類比的特征提煉。教師對本體和喻體相似特征的梳理和解釋是學(xué)生實現(xiàn)認知類比遷移的重要保證。如果缺少相似特征的梳理，或者提煉不全，學(xué)生可能只感知到本體和喻體的表象或部分相似點，造成遷移失敗或概念理解的不全面。

三是類比的呈現(xiàn)方式。呈現(xiàn)方式包括兩個方面：一是本體和喻體呈現(xiàn)的先后次序可以根據(jù)具體情況靈活調(diào)整?？梢韵确治鲇黧w再引入本體，也可以同時呈現(xiàn)本體和喻體。二是喻體的呈現(xiàn)要生動形象，如圖片、動畫等，以促進學(xué)生對舊知的激活和共性特征的遷移。

類比教學(xué)的素材并非信手拈來，它是基于日常教學(xué)的實踐和探索的基礎(chǔ)上挖掘和積累產(chǎn)生的。這些類比素材看似簡單，但其產(chǎn)生的過程卻并不簡單，它是教師教學(xué)智慧的體現(xiàn)，也是教師反思意識的體現(xiàn)。如果每個教師勤于思考，善于挖掘，注重積累，共同建設(shè)，分享優(yōu)化，這些素材將成為一筆難得的教學(xué)財富。類比教學(xué)作為一種教學(xué)策略，它的優(yōu)勢是顯而易見的。