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学术交流
基于隐喻学习方法的初中化学教科书分析
    发布时间:2014/9/25 [关闭窗口]

                                                                                                            代续宝
                                                                                                            抚顺市第十中学
关键词:化学;学习方法;隐喻;教科书

      在理科学习中,为了达到教学目的和效果,教师常常模型(model)和类比(analogy)进行教授。化学作为理科的主干科目,势必需有隐喻的使用。在《全日制义务教育化学课程标准(实验稿)》中也多次提及模型和类比的使用,如教学内容的组织、课程资源利用和开发和学习情景的创设等,足见课标对模型和类比两学习方法的重视。但究模型和类比之本质,其实际是语言学中的一种表达手法——隐喻(metaphor)。隐喻不仅是语言修辞手段,而且是一种思维方式;能起到认知作用,帮助学生学习化学。同时,隐喻将是化学教科书从“教材”走向“学材”的核心形式,对中学化学教科书编制具有重要意义。

一、隐喻与科学隐喻
1.隐喻的含义与结构功能
    美国语言学家莱考夫(George Lakoff)和约翰逊(Mark Johnson)于1980年发表的《我们赖以生存的隐喻》(Metaphor We Live By)一文中提出了隐喻的认知观。他们认为,隐喻不仅是语言修辞手段,而且是一种思维方式。“隐喻的本质就是根据某一类事物来理解和体验另一事物”,“在日常生活中,隐喻是无处不在的,不但在语言表达中,而且在思维和行动中。我们赖以思维和行动的日常概念系统在本质上也是隐喻性的。”[1]
以“大地母亲”为例分析隐喻的结构。“大地”是本体,“母亲”是喻体。这句话的意思是“大地像母亲一样孕育着我们,没有大地的滋养,我们就无法生存。”以人人熟知的媒介“母亲”为基底领域,来认识未知的目标领域“大地”的意义。显然,隐喻具有将未知的事物比为容易理解的已知事物,并用喻体某方面的特征来强调和突出本体特征的功能。
2.科学隐喻
     科学理论的陈述中的概念隐喻即可称之为科学隐喻(scientific metaphor)。其与文学作品中的隐喻(literary metaphor)或日常语言中使用的隐喻有着本质区别。文学隐喻是为了表达文学家的情感或审美的欲望。与此相反,科学隐喻的创设和应用主要是出于科学家群体认知、交流、建构相关理论的需要,是以实现对客观实在世界某种特征的猜测、探察和描述为目的。因此,科学隐喻体现了科学家共同体对理论认知或预测的某种一致的倾向性,是科学家共同体集体智慧和洞察力的产物。总之,科学隐喻的应用,是为了从中立的认知标准出发去“捕获”某种尚未被完全揭示的关于客观实在的知识。[2]
3.科学隐喻的类型
     科学史上,科学类比和科学模型一直作为科学研究的重要认知成分和科学理论陈述的重要解释工具而被广泛应用。我们认为,科学类比和科学模型这二者具有一个共同的思想基础,这就是隐喻性的思维方法。[3]
①科学类比。本质上讲,类比是一个映射的选择结构,它映射了知识的一种域(背景)到另一种域(目标)的转换。类比的两个基本要素:对象(目标)域——试图加以解决或解释的概念或问题,即隐喻喻体;来源(背景)域——用来理解或解释对象而借助另一领域的概念或知识,即隐喻本体。类比的过程是典型的将来源域的特征描绘为对象域的特征的隐喻思想的应用。新的理论和假说是通过与其相关或具有某种程度相似性的领域进行类比而产生。这一“相关领域”是一个科学类比得以成功的重要保证。基于此,我们说类比是以隐喻思维为基础的,或者说“隐喻产生了类比”。[4]
②科学模型。其也是隐喻在科学家思维中发挥作用的结果。模型是一种启示性、再描述的工具,属于发现逻辑。模型不仅在科学理论的陈述中极为常用,它本身也可以参与构成科学理论的“硬核”。在科学理论的陈述中,模型的运用有助于揭示理论、说明对象的性质和结构关系。因此,模型是一种理解理论、认识真理的有效手段。各种不同类型的科学模型都可视为其说明对象的隐喻,它们反映了不同层次上的特征映射关系,因而在本质上都是隐喻性的。不仅如此,科学模型还经常伴随着从技术层面引入的新隐喻的变化而发生变化。随着这些隐喻模型的发展,科学理论也随之发生了相应的转换。一个科学模型就是一个具有凝固力的隐喻(a metaphor with staying power)或“一种可控的隐喻”(a kind of controlled metaphor)。[5]

二、初中化学教科书中隐喻的使用状况
      在初中化学学习中,学生会遇到许多未知、难解的抽象概念与原理,而这些概念与原理可以利用模型和类比的科学隐喻促进学生很好的学习与理解。下面以 “上教社”九年级化学教科书(上下册)为例[6],对初中化学教科书中隐喻使用状况进行了整理与归纳。详见表1。
表1  “上教社”九年级化学教科书中隐喻的使用状况
章  目 使用隐喻之处 说明的问题 隐喻类型


第1章  开启化学之门 图1-8运用化学方法解决淡水紧缺问题 化学指导人类合理利用水资源 模型
 图1-18 DNA双螺旋结构模型 化学促进科学技术发展 模型
 图1-27纳米碳管模型  模型
 图1-34石英晶体及其结构模型 化学研究物质的组成和结构 模型
 图1-35石墨及其结构模型  模型


第2章  我们身边的物质 图2-2空气的成分 饼状比例图说明空气是由多种气体组成的 类比
 图2-29自来水的生产过程 形象说明自来水是怎样生产出来的 模型
 图2-30 2002年我国各类用水量的比例 饼状比例图说明水对人类生活和农业生产的重要性 类比

第3章  物质构成的奥秘 图3-6不同微粒构成的物质 说明构成物质的微粒有原子、离子和分子 模型
 图3-7氢气球中聚集有大量的氢分子 不同物质具有不同性质,是由于构成不同物质的微粒不同。大量分子聚集在一起, 形成我们能感知的物质。 模型
 图3-8水滴中聚集有大量的水分子  模型
 图3-10分子聚集形成物质  模型
 水分子分解 分子是由原子结合而成的 模型
 图3-11原子体积大小的比较 说明原子很小 类比
 图3-14用α粒子轰击金箔 说明原子的构成 模型
 图3-15原子的结构 说明原子和原子核的结构 模型
 相对原子质量 说明相对原子质量的计算方法 类比
 图3-16氯化钠的形成 说明离子的形成过程 模型
 图3-21地壳中的元素分布 饼状比例图说明在地壳、海水和人体中各元素的百份含量 类比
 图3-22海水中的元素分布  类比
 图3-23人体中的元素分布  类比
 图3-24物质组成与化学式的关系示意图 说明化学式反映物质的组成 模型


第4章  燃烧 
燃料 图4-15化学变化是反应物质的原子重新组合转变成生成物的过程 在化学变化中:反应前后原子种类和数目不变→质量守恒 模型
 图4-23石油分流示意图 石油经加工后的综合利用 模型


第5章  金属与矿物 图5-2地区壳中金属的百分含量 柱状比例图说明在地壳中六种金属的百份含量 类比
 图5-6炼铁高炉的结构 说明工业炼铁的设备结构 模型


第6章  溶解现象 图6-2物质的溶解过程 说明物质在水中的溶解是由于在水分子的作用下,表面的离子或分子向水里扩散,而形成溶液。 模型
 图6-4乳化作用示意 说明乳化剂是如何将油分散到水中的 模型

第7章  应用广泛的酸、碱、盐 图7-20植物的营养元素 农作物的生长需要氮、磷和钾等营养元素 模型


第8章  食品中的有机化合物 图8-1三种有机物的组成和结构 说明有机物组成和结构的多样性 模型
 图8-4光合作用 说明绿色植物在阳光下能把CO2和H2O合称为葡萄糖 模型
 图8-5大米和玉米的营养成分 许多谷物和植物的块状茎含有淀粉(糖类) 类比
 8-11某种氨基酸和蛋白质的分子结构示意图 蛋白质由不同的氨基酸相互结合而成,结构复杂,种类繁多。 模型


第9章  化学与社会发展 图9-7分解水制氢气的方法 其他方法(太阳能)从水中制取氢气 模型
 图9-15复合材料 说明复合材料的一般构成 模型
 
    三、初中化学教科书中隐喻的独特功能
通过对“上教社”九年级化学教科书中隐喻使用状况的梳理,可看出隐喻在教科书中的独特功能主要体现在如下几个方面:


1.便于教师开展创造性教学
     初中化学的学习内容对刚接触化学的学生来讲确实存在较多未知和难解的抽象概念与原理,教师可从学生的生活经验出发,在学生已有知识的基础上开展教学,帮助学生建构新认知。当教师在讲授“第3章物质构成的奥秘”中的原子概念时,就会遇到一个棘手的问题——无法在学生的感性层面上向其展示原子状况。此时就可借助类比,将一个氢原子与直径为1cm的小球相比,相当于将一个苹果与地球相比。在学生的脑海中,苹果和地球都以为已知概念,将两者分别“等同”于一个氢原子和一个直径为1cm的小球,学生脑海中自然会形成一个氢原子究竟有多小的认知了;并非简单的告知学生氢原子很小,其直径是10-8cm。可见,隐喻能给教师提供更多开展创造性教学的机会。


2.促进学生完成从感性到理性的认知 
      初中阶段的学生大都以经验型的逻辑思维(即感性认识)为主,理解抽象的概念和结论往往需要借助生动直观的形象和已有生活经验的支持。教科书的图文并茂才能留给学生更多的思考信息。如“第2章我们身边的物质”将自来水生产过程通过平面图模型的隐喻方式传达给学生,既免去舟车劳顿之苦,又直观明了展示各过程的内部结构,省时省力,利于学生对新知识的认知与把握。此时模型充当了创生新意义的媒介,超越了语词字面的意义,使意义更加丰富和深化。

3.体现科学方法,利于学生理论建构
      作为自然科学的分支,科学方法是化学发展不可或缺的。类比也是科学方法的一种。当卢瑟福试图揭示原子的结构时,他创造性地提出了著名的“卢瑟福类比”,即把行星绕太阳旋转的观念用来描述和论证电子绕原子核旋转。化学教科书中突出科学方法在知识形成过程是十分必要的。如观察、测量、记录、分类、比较和简单的实验设计,以及类比、假说、模型化和收集信息、处理数据等等方法都是教科书中必须含有的。不言而喻,合理的隐喻可导致人类知识的重建,促进科学发现。学生掌握隐喻的方法后,可为其今后从事科学研究打下坚实基础。

4.体现概念学习的直观化
      抽象的化学概念往往使学生望而生畏。因此,从学生熟悉的身边的事物入手,可顺利使其从感知概念到形成概念。如讲授“第3章物质构成的奥秘”中相对原子质量时,可通过隐喻形象地将碳原子比作一个桔子,以切下其1/12的质量为基准,而把氧原子比作一个苹果,这个苹果的质量恰好是这桔子1/12质量的16倍。这样就以该比值作为苹果的质量。通过上述的直观化手段,教师讲授相对原子质量概念的困难就迎刃而解了。
  
      作为认知方法和学习方法,隐喻将帮助学生用微粒的观念和宏观的观念去学习化学,通过类比、模型的隐喻方式使学生理解化学本质;隐喻既可展示五彩缤纷的宏观世界,又可描绘充满神奇色彩的微观世界,进而激发中学生学习化学的兴趣;隐喻不仅可以帮助学生认知新事物,还有助于学生形成严谨求实的科学态度,提高学生的想像能力、创新能力。

 


参考文献
[1]George Lakoff and Mark Johnson, Metaphors We Live By, Chicago: University of Chicago Press, 1980.
[2]Literature and Science: Theory and Practice, Peterfreurd ed., Northeastern University Press,1990, p68
[3]安军.隐喻的语境分析与科学解释.山西大学2003届硕士研究生学位论文. 2003年5月.
[4]Eileen Comell Way, Knowledge Representation and Metaphor, Dordrecht/Boston/London: Kluwer Academic Publishers, 1991, p 161.
[5]Monroe C. Beardsley, Metaphor, The Encyclopedia of Philosophy, Paul Edwards ed., volume 5, Macmillan Publishing co., Inc&The Free Press, 1972, p287
[6]中学化学国家课程标准研制组.义务教育课程标准实验教科书化学九年级(上下册修订本).上海:上海教育出版社2005年6月.

作者简介 代续宝,硕士研究生,长期从事化学课程和教学理论的研究,并发表多篇文章。参加工作以来一直承担一线教学和班主任工作,积累的丰富的实践教学经验,加之理论的有效支撑,心得颇多。工作单位:抚顺市第十中学,邮箱:63928099@qq.com。

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