類比是指在新事實同已知事物間具有類似方面作比較。類比法是根據事物的形態、屬性、結構、功能以及理論的原則、形式、方法、內容,在已有知識的基礎上,為進一步認識事物的一種有效的試探性的判斷方法。德國近代著名哲學家康德曾指出:“每當理智缺乏可靠論證的思路時,類比這個方法往往能指引我們前進”。在科學史上有很多重大發現發明,都源於類比,因此,類比被譽為科學活動中的“偉大的引路人”。隨著類比法套用的普及發展,類比法不僅僅只用於科學研究之中,而且在教學中也可大膽地、恰到好處的予以套用。在教學過程中教師要善於創造沒有發現問題的環境,並有目的地引導學生運用類比法對這些由前人已探索過地知識提出問題,制定假設,培養學生分析問題和解決問題地能力,最終培養出實用型研究型於一體地職業技術人才。
1常用的類比法
在學習中,要善於從自然界或者已經掌握的知識中,尋找與創造對象相類似的東西,加以模擬,創造出新的東西來。從個體成長過程看,模仿是創造的先導,但我們追求的是在模仿中進行創新。在學習的過程中,要培養學生動腦動手的能力,從類比模擬中求發展。類比的方法很多,而類比法則從不同的角度出發,可分為多種形式。常用的有直接、象徵、模型、因果、數學、擬人、對稱、綜合等類比模式。
1.1直接類比
直接類比是藉助與所研究的問題有類似之處的其它事物進行類比。例如在講《生理學》中心臟射血的功能時可用柱形水容器來類比心臟。
柱形水容器→Q(水量)h(高度)→已知:1.S(面積)=Q/h
2.S由水容器本身性質決定,與Q、h無關。
心臟射血分數→Q(舒張末期容量)q(搏出量)→已知:
1.EF(射血分數)=
2.EF由心臟功能決定,與Q、q無關。
如果單獨用公式來講解射血分數EF與Q和q無關,學生很難理解。如果和公式推導出的S與Q、h無關聯繫起來,則學生可以理解和接受。
1.2象徵類比
象徵類比是藉助具體的事物形象或象徵性符號來比喻某種研究對象或抽象概念。例如在講解心臟射血的工作情況時可把水泵的工作情況來類比心臟的工作情況,如圖1所示。水位差相當脈壓差。水量相當於搏出量。水泵相當於心臟。高位水通過管道自發地流向低水位相當於動脈血轉化靜脈血。嚴格地說:搏出量和水量在本質上是不同的。必須指出的是:水泵自低位水源吸取的水量等於壓送到高度水位的水量;而心臟作功量相當於將左心室內的血轉化為動能較大的動脈血。
水泵作功=水位差(Δh)水量的重力(G)
左心室搏出功=(射血期左心室內壓-左心室充盈壓)搏出量(Strokevolume)
1.3模型類比
借用一個直觀的形象或物理過程,來說明物理對象或過程的原理。例如在講解振動圖線與波動圖線的類比:
類比振動圖線波動圖線
形狀
方程)
意義描述同一質點在各個不同時刻的振動狀態(比喻:彈簧振子上某一點)描述大量質點同一時刻振動狀態(比喻:用力抖動繩子一端的狀態)
1.4因果類比
因果類比是根據事物的因果關係,推出另一個相似事物的因果關係的類比。例如:愛因斯坦根據電磁場與引力場之間存在諸多相似屬性,類比加速運動的電荷輻射電磁波,提出了“加速運動的物體輻射引力波”的著名論斷。
1.5數學類比
數學類比是藉助兩個數學式或數學模式之間的相似,採用相似變換法、積分類比法或代為無量綱形式法,用一領域的規律來探索或解釋另一領域的規律。例如:《醫用物理學》中的電場和引力場是數學形式相同的平方反比力場,因此由電場的規律進行相似變換可得引力場的規律。
2.類比法的套用
2.1類比在闡述物理概念中的套用
聯想是指由一事物想到另一事物的心理過程,它在類比法中占有舉足輕重的位置。聯想是對形式、性質等類似的事物通過類比,來激發學生的想像力,開闊思路,由此及彼、觸類旁通。例如:在講肺換氣過程中其換氣原理為肺泡氣Po2(13.9Kpa)與靜脈血的Po2(5.3Kpa)的分壓差時可用人們經過化工廠門口聞到的丙酮、甲苯等藥品的氣味,就是由於丙酮等氣體分子在空氣中擴散的結果。把藍墨水滴在一杯清水中,藍的顏色也要慢慢地擴散開來。使學生明白擴散就是物質由濃度大的地方向濃度小的地方運動,它是分子運動的結果。在嗅覺和視覺的基礎上結合授課內容,闡述肺換氣和組織換氣,並講清擴散的方式、程度上的差異,學生就能理解接受了。顯然,簡單的演示實驗與電子擴散的真正物理過程是不同的,一個是物質分子的擴散;另一個是基本粒子的擴散。這樣就可以化“抽象”為“具體”,使新知識既有“似曾相似的親切感”,又形象、直觀、易懂。
2.2類比法在中醫學產生中的套用
古代類比稱為“援物類比”,又稱“取象類比”。《素問示從容論》云:“援物比類,化之冥冥”、“不引比類,是知不明也”。這說明類比是中醫學家常用的一種認識方法。如《內經》中經常討論的日月、寒溫、晝夜對人體生理機能的影響時稱:“天溫日月,則人血津液而衛氣浮,故血易瀉,氣易行;天寒日月,則人血凝泣而衛氣沉”。這種方法所得出的結論,經過幾千年的實踐證明是正確無誤的。例如:在講授中醫的臟腑學說時,通過對由表入里的思維方法的闡述,結合“髒象”定義,繼而逐漸引申出臟腑學說。臟腑學說不但是一個解剖學的概念,而且是一個包括臟腑生理、病理的系統概念。這樣學生就容易理解,就不因中醫的臟腑同西醫的臟器名而引起概念上的混淆。
2.3類比法在《人體影像學》磁共振原理教學中的套用
大千世界之萬物,無不由分子組成。組成分子的原子,則由原子核和圍繞原子核鏇轉的電子組成。在磁場中鏇轉振盪的原子核有一個特點,即可以吸收與其鏇轉振盪頻率相同的電磁波,使原子核的能量增加,當原子核恢復原狀時,就會把多餘的能量以電磁波的形式放出來。簡而言之:所謂的核磁共振,就是指具有慈矩的原子核在恆定磁場中由電磁波引起共振躍遷的現象。在講述時學生很難理解,如果把這一現象比作拉小提琴時弦弓與琴弦的共振一樣,學生就容易理解和掌握。
綜上所述,類比法在教學方面確實具有嚴格的邏輯推理難以取代的功效,可通過類比使零散的知識系統化,網路化。在使用時,除了努力去發掘,有意識地運用,不僅可以增強教學效果,而且可使學生學會由已知規律去認識未知事物,由具體的事物去認識抽象概念的科學學習方法,以及培養學生的創造性思維能力。但必須要注意各種不同事物之間的同一性與差異性。同一性提供了類比的邏輯依據,差異性則限制著類比的正確性,所以在引進新概念、新規律時,應當進一步把它們的本質講清楚。只有這樣,才能使學生更好地理解所學習的內容,啟發學生的思維和加深對學習內容的理解,在教學中起到舉一反三的好效果。