基于類比法的初中生物學概念教學

劉玉泉

摘 要 概念教學因缺少方法指導，易出現學生興趣偏低、主動性缺乏和理解偏差等現象。論述了在課堂中運用結構類比、功能類比、事理類比、正逆向類比等類比法開展概念教學幫助教師優化教學過程，幫助學生在較短時間內理解并掌握新概念。

關鍵詞 生物概念 概念教學 類比法

中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B

生物學概念是生物學課程內容的基本組成，因此概念教學是初中生物學教學的一項重要任務。義務教育生物學課程標準對課標實施提出建議：針對學生的不同年齡特點和認知能力以描述概念內涵的方式來傳遞概念。教學中教師因本身對概念內涵的理解不同，決定了開展概念教學的方法、方式與結果差異較大。有的教師強調死記硬背術語、定義這種做法抑制了學生學習的興趣在主動性概念的學習中產生畏難情緒。

1 概念教學與類比法

概念是共同具有某些特性或屬性的事件、物體或現象的抽象概括，是一種由相近、相似的事件、想法、物體或人所組成的集合。反映事物的本質屬性，具有抽象性和概括性，生物學概念也不例外。但生物學概念不同于生物學術語，術語僅是詞匯，標記概念的符號，掌握了術語絕不意味著理解掌握了概念。生物學概念也不同于定義，“定義”是對術語十分肯定的表述；“概念”通過內涵及外延，描述一類事物的本質，且隨時代發展描述會不斷修正完善。生物學概念也不完全等于生物學知識點，知識點有側重事實和側重概念之分；概念具抽象性和概括性，比事實更需要理解與活用。據此，概念教學不能只局限在幫助學生識記某些專業詞匯或術語的定義，應著眼在學生深層次的理解。特別是生物學概念都是一些鮮活的生命現象中攜載的規律性的內容，課堂教學中教師應加強學法指導，幫助學生建立、理解和應用生物學概念。

根據一類事物已知屬性推測到與其類似事物也應有此屬性的推理方法稱類比法。其特點是“先比后推”，通過“比”出類同地方和不同地方，并在此基礎上進行合理推理。這種方法運用于教學，即類比教學法。教學時教師幫助學生建立、理解生物學概念可聯系學生熟悉的事物、經歷或經驗，采用類比推理的方法將新概念與已形成相似的概念聯系起來，讓學生較短時間內感知、理解并形成新概念，幫助教師優化教學過程。類比方法根據類比對象的特征類型類比方法可分為結構類比、功能類比、生理類比、形態類比和生活習性類比等；根據類比源類比方法可分為生活化類比、自然現象類比、新舊概念類比等；根據思維方法類比方法可分為聯想法、論理法和異類類比法等；根據思維方向類比方法可分為正向類比和逆向類比等。

2 結構類比優化生物結構教學

結構類比是一種常見的類比推理方法，學習生物學知識離不開生物的各層次的結構，有些結構的表述形成了相對穩定的生物學概念。在概念形成中借助已有概念進行類比有助于新概念理解掌握；運用實物或模型等進行類比，可將抽象內容直觀化、概括內容具體化、微觀內容宏觀化，有助于科學概念的理解和構建。

2.1 生物體有相同的基本結構

通過顯微鏡觀察洋蔥鱗片葉表皮細胞、人口腔上皮細胞等細胞結構，可發現細胞由細胞膜、細胞質和細胞核構成，由此類比推理到與洋蔥鱗片葉表皮、人口腔上皮細胞類似的其他植物動物細胞有相似的結構。從而歸納出細胞的基本結構有細胞膜、細胞質和細胞核三部分。通過觀察與分析發現絕大多數生物體都由細胞構成，引出概念：細胞是生物體結構和功能的基本單位。

2.2 生物體有相似的結構層次

通過觀察一株完整的植物體如桃的構成，類比到與桃相似的高等植物有相似的四個主要結構層次：細胞、組織（分生組織、保護組織、薄壁組織等）、器官（根、莖、葉、花、果實和種子）和植物體。由于動物與植物都是由細胞構成的，因此，可推理到動物體有相似的結構層次。這種類比是“以類推類”式的普通性類比。

2.3 生物體結構多次涉及“結構和功能的基本單位”

學習生物結構最基本的概念為：細胞是生物體結構和功能的基本單位。在以后的學習中，涉及到其他“結構和功能的基本單位”有：神經元、肺泡、小腸絨毛和腎單位等。神經元又名神經細胞，所以由細胞概念類比出“神經元是構成神經系統的結構和功能的基本單位”這一概念不難，這是演繹推理。“結構和功能的基本單位”的闡述較抽象概括，由細胞概念來類比可縮短學習時間，同時能鞏固細胞概念。

2.4 實物模型法類比法直觀明了

實物或模型是生物結構教學中常用的直觀教具，運用模型進行結構類比教學最典型的例子是人體心臟的結構，心臟結構看似簡單——左右心房和左右心室四個腔，但必須同時掌握與他們相連的血管，這是學習“人體血液循環”的基礎。運用心臟模型具有直觀、簡明、扼要的特點，通過結構類比幫助學生建立人體心臟結構空間概念，防止混淆。

3 功能類比優化生理教學

生命體都在進行著復雜的生理活動，這些生理活動與機制常常很難用一些直觀的教具展示出來，因而是學生學習的難點，教學中可借助類比法化解教學難點，優化生理教學過程。

3.1 聯想法將光合作用與呼吸作用類比

一般教材將光合作用安排在前，呼吸作用安排在后。學習呼吸作用概念時可采用聯想類比的方法，將光合作用的產物：有機物和氧氣，聯想為原料；將光合作用的原料：二氧化碳和水，聯想為產物；將光合作用的“光能轉變成化學能儲藏在合成的有機物內”聯想為“有機物內的化學能釋放出來”，引出呼吸作用，再通過“能量的釋放與呼吸”學習呼吸作用。這樣，比學生孤立學習更易接受并掌握，有利于形成完整的概念體系。

3.2 論理法將在擴散作用與滲透作用類比

生物學上的擴散作用是指一種生理活動，但其實質是一個物理化學概念——“擴散”，即物質從濃度高的地方向低的地方移動，這原理可通過一滴紅墨水滴到一杯清水中產生的現象來類比。以此類比到肺泡內、組織內氣體交換時，氧氣、二氧化碳同樣通過擴散實現了氧氣由肺泡內向周圍毛細血管中血液流動、由組織內毛細血管血液向組織細胞流動；二氧化碳則反向擴散。

植物根毛細胞吸水的原理是滲透作用：水分從無機鹽濃度低的地方向無機鹽濃度高的地方流動。仔細分析：無機鹽濃度低是指無機鹽作溶質、水作溶劑時無機鹽少、水分多，即水分占溶液的百分比多；反之，水分占溶液的百分比少，所以根毛細胞滲透吸水實質是水分從水分占溶液的百分比多（無機鹽濃度低）的地方向水分占溶液的百分比少（無機鹽濃度高）的地方擴散。以此可類比到其他植物細胞或動物細胞吸水原理。

3.3 異類類比法處理動植物對營養物質吸收與體內物質運輸

植物除了吸收水分之外還要吸收無機鹽，動物對營養物質的吸收可通過植物的相應生理活動類比引入，但要注意不同：動物是異養型，還需要從環境中吸收現成有機營養物質。

植物體內物質的運輸渠道是導管和篩管，與動物體內血管相對應；植物體內物質運輸的動力來自于植物蒸騰作用產生的拉力和物質的重力作用，對應于動物心臟為全身血液循環提供動力，這些概念教學都可通過類比法來優化教學過程，幫助學生構建概念。

4 合理類比優化生物分類教學

4.1 巧用正逆向類比優化生物分類教學

認識生物多樣性，需要對生物命名和分類。生物學家根據生物之間的相似程度，劃分為7個主要等級，每個等級中有數目不等的分類單位。進行生物分類教學時可用類比推理方法。如“水中的動物”以鯽魚為例，學習鯽魚的結構時，注重鯽魚適應于水中生活的特征：用鰓呼吸，主要用鰭運動，用鰾調節身體位置深淺等。在此基礎上類比推理到像鯽魚一樣適應于淡水中生活的魚類如青魚、草魚、鰱魚等淡水魚也有此特征；再類比推理到適應于海水中生活的魚類如帶魚、鯧魚等海洋也應有此特征，這時可歸納總結出魚類或魚綱的主要特征有：終身水生，用鰓呼吸，主要用鰭運動，體溫不恒定等。至此從原熟知領域類比到新領域的類比方法常稱正向類比法。

逆向類比是相對正向類比而言的。由類比推理形成新概念后，當新概念有了更新的認識后，這時的新概念反過來也可對原概念進行類比推理，實現同步提升。這種類比就原類比過程而言是逆向的，可稱為逆向類比。如從生活經驗：魚缸里飼養熱帶魚到了冬天需要用加熱器加熱以維持水溫，得知魚類體溫不恒定，由此逆向類比推理出鯽魚同樣具有體溫不恒定的特征。

其他類型的生物及其所在分類單位的特征的教學方法，可以此類推……這樣正向、逆向類比推理相互配合，可不斷補充完善新舊概念。

4.2 注意不同類比對象有助于處理不同分類等級間關系

學習“昆蟲”時，以蝗蟲為代表。通過觀察蝗蟲的特征，類比推理與蝗蟲很相似的天牛、蟬等小動物具有相同特征，因而歸納出昆蟲類動物特征：身體分頭、胸、腹三部分；頭部有觸角1對、復眼1對和口器1個；胸部有3對足和2對翅。

分類等級有大小隸屬關系，因此進行類比時要注意不同類比對象的類比項。蝗蟲除了具有以上特征外，還具有：體表有外骨骼；身體由許多體節構成；足和觸角分節，這些特征與蝗蟲很相似的天牛、蟬等小昆蟲類動物同樣具有，但不能推理到只有昆蟲類動物特有。因為與蝗蟲有些相似的蝦、蜈蚣、蜘蛛等動物也具有這些特征。可歸納出以蝗蟲為代表的昆蟲類、以蝦為代表的甲殼類、以蜈蚣為代表的多足類和以蜘蛛為代表的蜘蛛類動物共有的特征，即節肢動物特征。所以類比時要注意類比對象的類比項，區分是個別、小類還是大類才具有的特征。

5 運用事理類比實現科學概念生活化

事理類比是通過師生對話，引導學生從自己的生活經驗出發進行類比的方法，這種類比可實現抽象概念具體化、形象化、生活化。

5.1 微觀結構的事理類比

人體神經系統是人體最復雜的結構，結構名稱多又十分相近，如神經、神經元、神經纖維、神經中樞、中樞神經等。其中神經、神經元、神經纖維三者關系是：一個神經元軸突外包髓鞘構成一根神經纖維，許多根神經纖維匯集在一起后外包結締組織的膜構成一根神經。學習這些概念可演示一根通信電纜，電纜內的許多細金屬導線與神經元軸突對應，導線周圍的絕緣層與髓鞘對應，這樣通信單線與神經纖維對應；由許多根通信單線匯集并外包絕緣層后構成的一根電纜與一根神經相對應。這樣類比不僅實現了微觀結構宏觀化，還可實現電纜通信功能類比到神經或神經纖維能傳導興奮的功能。

5.2 人體生理機能事理類比

探究人體皮膚保護屏障作用不能通過人體皮膚實驗來實現，但可由“蘋果皮的功能”類比推理出“人體皮膚也具有相似的功能”。這樣把“探究人體皮膚保護屏障”具體化成日常生活中可操作的“探究蘋果皮的保護屏障”。當然，教學中應注意分析并建立類比對應關系：“蘋果皮”對應“人體皮膚”，“腐爛物”對應“病原體”，“75%醫用酒精”對應“殺菌物質”。探究實驗結束還要告知學生，只是用“蘋果皮保護屏障的探究”來模擬“人體皮膚保護屏障的探究，類比只是一種推理思維，正確結論還應得到科學的證實。

膽汁對脂肪的乳化作用也是學生難于理解的概念。教學時可運用生活常識：清洗瓶內粘附的油滴時加洗潔精和清水并震蕩，發現瓶內粘附的油滴不見了，此時清水變成了像乳汁一樣的液體，脂肪微粒分散到水中。這個過程可類比到膽汁對脂肪的乳化作用。營養物質在細胞內呼吸作用時能量的釋放也可與有機物在體外燃燒時釋放出能量進行類比，從而認識有機物包含能量。這樣，恰當引用類比推理可增強學生直觀的印象，還可培養學生綜合思維能力和創新思維能力。

5.3 視聽覺的形成

人體眼球結構可與變焦照相機類比，其中晶狀體曲度變化對應照相機焦距變化，瞳孔對應光圈，視網膜對應照相機感光屏。視覺的形成可與電腦等外設相類比，人的眼球對應于攝像頭，視神經對應于攝像頭與電腦的聯線，大腦皮質的視覺中樞對應于CPU及內存。人體視覺和聽覺等感知覺形成過程同樣可以類比，都是由感受器感受刺激產生興奮（相關信息），這些信息經相關神經傳到大腦皮質的相應中樞，便產生對應感知覺。

由上可見，類比教學法對于生物概念教學很有幫助，但類比只是教學的輔助手段，不能過分地強調類比物和目標概念之間的關系。類比法也只是一種思維推理，不是必然，過程不一定十分科學。類比使用不恰當，就會產生錯覺，影響以后的教學。類比教學也不能局限于表面相似性，類比的運用要考慮到學生的年齡特征和生活經驗，不能要求低年齡或沒有生活經驗的學生作復雜類比。同時類比的運用要適度，要注意類比的本質，做到類比盡可能科學。教師只有堅持通過類比使問題簡化、明了、準確的原則開展類比法教學，才能增加類比教學的趣味性，更好地激發學生的學習主動性，使他們更好的理解和掌握生物學概念。

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