基于類比法的初中生物學(xué)概念教學(xué)

劉玉泉

摘 要 概念教學(xué)因缺少方法指導(dǎo)，易出現(xiàn)學(xué)生興趣偏低、主動性缺乏和理解偏差等現(xiàn)象。論述了在課堂中運(yùn)用結(jié)構(gòu)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(xué)幫助教師優(yōu)化教學(xué)過程，幫助學(xué)生在較短時間內(nèi)理解并掌握新概念。

關(guān)鍵詞 生物概念 概念教學(xué) 類比法

中圖分類號 G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

生物學(xué)概念是生物學(xué)課程內(nèi)容的基本組成，因此概念教學(xué)是初中生物學(xué)教學(xué)的一項重要任務(wù)。義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)對課標(biāo)實施提出建議：針對學(xué)生的不同年齡特點(diǎn)和認(rèn)知能力以描述概念內(nèi)涵的方式來傳遞概念。教學(xué)中教師因本身對概念內(nèi)涵的理解不同，決定了開展概念教學(xué)的方法、方式與結(jié)果差異較大。有的教師強(qiáng)調(diào)死記硬背術(shù)語、定義這種做法抑制了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣在主動性概念的學(xué)習(xí)中產(chǎn)生畏難情緒。

1 概念教學(xué)與類比法

概念是共同具有某些特性或?qū)傩缘氖录⑽矬w或現(xiàn)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(zhì)屬性，具有抽象性和概括性，生物學(xué)概念也不例外。但生物學(xué)概念不同于生物學(xué)術(shù)語，術(shù)語僅是詞匯，標(biāo)記概念的符號，掌握了術(shù)語絕不意味著理解掌握了概念。生物學(xué)概念也不同于定義，“定義”是對術(shù)語十分肯定的表述；“概念”通過內(nèi)涵及外延，描述一類事物的本質(zhì)，且隨時代發(fā)展描述會不斷修正完善。生物學(xué)概念也不完全等于生物學(xué)知識點(diǎn)，知識點(diǎn)有側(cè)重事實和側(cè)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(jù)此，概念教學(xué)不能只局限在幫助學(xué)生識記某些專業(yè)詞匯或術(shù)語的定義，應(yīng)著眼在學(xué)生深層次的理解。特別是生物學(xué)概念都是一些鮮活的生命現(xiàn)象中攜載的規(guī)律性的內(nèi)容，課堂教學(xué)中教師應(yīng)加強(qiáng)學(xué)法指導(dǎo)，幫助學(xué)生建立、理解和應(yīng)用生物學(xué)概念。

根據(jù)一類事物已知屬性推測到與其類似事物也應(yīng)有此屬性的推理方法稱類比法。其特點(diǎn)是“先比后推”，通過“比”出類同地方和不同地方，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行合理推理。這種方法運(yùn)用于教學(xué)，即類比教學(xué)法。教學(xué)時教師幫助學(xué)生建立、理解生物學(xué)概念可聯(lián)系學(xué)生熟悉的事物、經(jīng)歷或經(jīng)驗，采用類比推理的方法將新概念與已形成相似的概念聯(lián)系起來，讓學(xué)生較短時間內(nèi)感知、理解并形成新概念，幫助教師優(yōu)化教學(xué)過程。類比方法根據(jù)類比對象的特征類型類比方法可分為結(jié)構(gòu)類比、功能類比、生理類比、形態(tài)類比和生活習(xí)性類比等；根據(jù)類比源類比方法可分為生活化類比、自然現(xiàn)象類比、新舊概念類比等；根據(jù)思維方法類比方法可分為聯(lián)想法、論理法和異類類比法等；根據(jù)思維方向類比方法可分為正向類比和逆向類比等。

2 結(jié)構(gòu)類比優(yōu)化生物結(jié)構(gòu)教學(xué)

結(jié)構(gòu)類比是一種常見的類比推理方法，學(xué)習(xí)生物學(xué)知識離不開生物的各層次的結(jié)構(gòu)，有些結(jié)構(gòu)的表述形成了相對穩(wěn)定的生物學(xué)概念。在概念形成中借助已有概念進(jìn)行類比有助于新概念理解掌握；運(yùn)用實物或模型等進(jìn)行類比，可將抽象內(nèi)容直觀化、概括內(nèi)容具體化、微觀內(nèi)容宏觀化，有助于科學(xué)概念的理解和構(gòu)建。

2.1 生物體有相同的基本結(jié)構(gòu)

通過顯微鏡觀察洋蔥鱗片葉表皮細(xì)胞、人口腔上皮細(xì)胞等細(xì)胞結(jié)構(gòu)，可發(fā)現(xiàn)細(xì)胞由細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核構(gòu)成，由此類比推理到與洋蔥鱗片葉表皮、人口腔上皮細(xì)胞類似的其他植物動物細(xì)胞有相似的結(jié)構(gòu)。從而歸納出細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)有細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核三部分。通過觀察與分析發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)生物體都由細(xì)胞構(gòu)成，引出概念：細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位。

2.2 生物體有相似的結(jié)構(gòu)層次

通過觀察一株完整的植物體如桃的構(gòu)成，類比到與桃相似的高等植物有相似的四個主要結(jié)構(gòu)層次：細(xì)胞、組織（分生組織、保護(hù)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(xì)胞構(gòu)成的，因此，可推理到動物體有相似的結(jié)構(gòu)層次。這種類比是“以類推類”式的普通性類比。

2.3 生物體結(jié)構(gòu)多次涉及“結(jié)構(gòu)和功能的基本單位”

學(xué)習(xí)生物結(jié)構(gòu)最基本的概念為：細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位。在以后的學(xué)習(xí)中，涉及到其他“結(jié)構(gòu)和功能的基本單位”有：神經(jīng)元、肺泡、小腸絨毛和腎單位等。神經(jīng)元又名神經(jīng)細(xì)胞，所以由細(xì)胞概念類比出“神經(jīng)元是構(gòu)成神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能的基本單位”這一概念不難，這是演繹推理。“結(jié)構(gòu)和功能的基本單位”的闡述較抽象概括，由細(xì)胞概念來類比可縮短學(xué)習(xí)時間，同時能鞏固細(xì)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(jié)構(gòu)教學(xué)中常用的直觀教具，運(yùn)用模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)類比教學(xué)最典型的例子是人體心臟的結(jié)構(gòu)，心臟結(jié)構(gòu)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(xué)習(xí)“人體血液循環(huán)”的基礎(chǔ)。運(yùn)用心臟模型具有直觀、簡明、扼要的特點(diǎn)，通過結(jié)構(gòu)類比幫助學(xué)生建立人體心臟結(jié)構(gòu)空間概念，防止混淆。

3 功能類比優(yōu)化生理教學(xué)

生命體都在進(jìn)行著復(fù)雜的生理活動，這些生理活動與機(jī)制常常很難用一些直觀的教具展示出來，因而是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)，教學(xué)中可借助類比法化解教學(xué)難點(diǎn)，優(yōu)化生理教學(xué)過程。

3.1 聯(lián)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(xué)習(xí)呼吸作用概念時可采用聯(lián)想類比的方法，將光合作用的產(chǎn)物：有機(jī)物和氧氣，聯(lián)想為原料；將光合作用的原料：二氧化碳和水，聯(lián)想為產(chǎn)物；將光合作用的“光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能儲藏在合成的有機(jī)物內(nèi)”聯(lián)想為“有機(jī)物內(nèi)的化學(xué)能釋放出來”，引出呼吸作用，再通過“能量的釋放與呼吸”學(xué)習(xí)呼吸作用。這樣，比學(xué)生孤立學(xué)習(xí)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(kuò)散作用與滲透作用類比

生物學(xué)上的擴(kuò)散作用是指一種生理活動，但其實質(zhì)是一個物理化學(xué)概念——“擴(kuò)散”，即物質(zhì)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(chǎn)生的現(xiàn)象來類比。以此類比到肺泡內(nèi)、組織內(nèi)氣體交換時，氧氣、二氧化碳同樣通過擴(kuò)散實現(xiàn)了氧氣由肺泡內(nèi)向周圍毛細(xì)血管中血液流動、由組織內(nèi)毛細(xì)血管血液向組織細(xì)胞流動；二氧化碳則反向擴(kuò)散。

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

3.3 異類類比法處理動植物對營養(yǎng)物質(zhì)吸收與體內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸

植物除了吸收水分之外還要吸收無機(jī)鹽，動物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收可通過植物的相應(yīng)生理活動類比引入，但要注意不同：動物是異養(yǎng)型，還需要從環(huán)境中吸收現(xiàn)成有機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)。

植物體內(nèi)物質(zhì)的運(yùn)輸渠道是導(dǎo)管和篩管，與動物體內(nèi)血管相對應(yīng)；植物體內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸?shù)膭恿碜杂谥参镎趄v作用產(chǎn)生的拉力和物質(zhì)的重力作用，對應(yīng)于動物心臟為全身血液循環(huán)提供動力，這些概念教學(xué)都可通過類比法來優(yōu)化教學(xué)過程，幫助學(xué)生構(gòu)建概念。

4 合理類比優(yōu)化生物分類教學(xué)

4.1 巧用正逆向類比優(yōu)化生物分類教學(xué)

認(rèn)識生物多樣性，需要對生物命名和分類。生物學(xué)家根據(jù)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(shù)目不等的分類單位。進(jìn)行生物分類教學(xué)時可用類比推理方法。如“水中的動物”以鯽魚為例，學(xué)習(xí)鯽魚的結(jié)構(gòu)時，注重鯽魚適應(yīng)于水中生活的特征：用鰓呼吸，主要用鰭運(yùn)動，用鰾調(diào)節(jié)身體位置深淺等。在此基礎(chǔ)上類比推理到像鯽魚一樣適應(yīng)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(yīng)于海水中生活的魚類如帶魚、鯧魚等海洋也應(yīng)有此特征，這時可歸納總結(jié)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(yùn)動，體溫不恒定等。至此從原熟知領(lǐng)域類比到新領(lǐng)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(dāng)新概念有了更新的認(rèn)識后，這時的新概念反過來也可對原概念進(jìn)行類比推理，實現(xiàn)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(jīng)驗：魚缸里飼養(yǎng)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(xué)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(bǔ)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(guān)系

學(xué)習(xí)“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(fù)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(guān)系，因此進(jìn)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(jié)構(gòu)成；足和觸角分節(jié)，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(jié)肢動物特征。所以類比時要注意類比對象的類比項，區(qū)分是個別、小類還是大類才具有的特征。

5 運(yùn)用事理類比實現(xiàn)科學(xué)概念生活化

事理類比是通過師生對話，引導(dǎo)學(xué)生從自己的生活經(jīng)驗出發(fā)進(jìn)行類比的方法，這種類比可實現(xiàn)抽象概念具體化、形象化、生活化。

5.1 微觀結(jié)構(gòu)的事理類比

人體神經(jīng)系統(tǒng)是人體最復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)名稱多又十分相近，如神經(jīng)、神經(jīng)元、神經(jīng)纖維、神經(jīng)中樞、中樞神經(jīng)等。其中神經(jīng)、神經(jīng)元、神經(jīng)纖維三者關(guān)系是：一個神經(jīng)元軸突外包髓鞘構(gòu)成一根神經(jīng)纖維，許多根神經(jīng)纖維匯集在一起后外包結(jié)締組織的膜構(gòu)成一根神經(jīng)。學(xué)習(xí)這些概念可演示一根通信電纜，電纜內(nèi)的許多細(xì)金屬導(dǎo)線與神經(jīng)元軸突對應(yīng)，導(dǎo)線周圍的絕緣層與髓鞘對應(yīng)，這樣通信單線與神經(jīng)纖維對應(yīng)；由許多根通信單線匯集并外包絕緣層后構(gòu)成的一根電纜與一根神經(jīng)相對應(yīng)。這樣類比不僅實現(xiàn)了微觀結(jié)構(gòu)宏觀化，還可實現(xiàn)電纜通信功能類比到神經(jīng)或神經(jīng)纖維能傳導(dǎo)興奮的功能。

5.2 人體生理機(jī)能事理類比

探究人體皮膚保護(hù)屏障作用不能通過人體皮膚實驗來實現(xiàn)，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(hù)屏障”具體化成日常生活中可操作的“探究蘋果皮的保護(hù)屏障”。當(dāng)然，教學(xué)中應(yīng)注意分析并建立類比對應(yīng)關(guān)系：“蘋果皮”對應(yīng)“人體皮膚”，“腐爛物”對應(yīng)“病原體”，“75%醫(yī)用酒精”對應(yīng)“殺菌物質(zhì)”。探究實驗結(jié)束還要告知學(xué)生，只是用“蘋果皮保護(hù)屏障的探究”來模擬“人體皮膚保護(hù)屏障的探究，類比只是一種推理思維，正確結(jié)論還應(yīng)得到科學(xué)的證實。

膽汁對脂肪的乳化作用也是學(xué)生難于理解的概念。教學(xué)時可運(yùn)用生活常識：清洗瓶內(nèi)粘附的油滴時加洗潔精和清水并震蕩，發(fā)現(xiàn)瓶內(nèi)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(yǎng)物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)呼吸作用時能量的釋放也可與有機(jī)物在體外燃燒時釋放出能量進(jìn)行類比，從而認(rèn)識有機(jī)物包含能量。這樣，恰當(dāng)引用類比推理可增強(qiáng)學(xué)生直觀的印象，還可培養(yǎng)學(xué)生綜合思維能力和創(chuàng)新思維能力。

5.3 視聽覺的形成

人體眼球結(jié)構(gòu)可與變焦照相機(jī)類比，其中晶狀體曲度變化對應(yīng)照相機(jī)焦距變化，瞳孔對應(yīng)光圈，視網(wǎng)膜對應(yīng)照相機(jī)感光屏。視覺的形成可與電腦等外設(shè)相類比，人的眼球?qū)?yīng)于攝像頭，視神經(jīng)對應(yīng)于攝像頭與電腦的聯(lián)線，大腦皮質(zhì)的視覺中樞對應(yīng)于CPU及內(nèi)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(chǎn)生興奮（相關(guān)信息），這些信息經(jīng)相關(guān)神經(jīng)傳到大腦皮質(zhì)的相應(yīng)中樞，便產(chǎn)生對應(yīng)感知覺。

由上可見，類比教學(xué)法對于生物概念教學(xué)很有幫助，但類比只是教學(xué)的輔助手段，不能過分地強(qiáng)調(diào)類比物和目標(biāo)概念之間的關(guān)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(xué)。類比使用不恰當(dāng)，就會產(chǎn)生錯覺，影響以后的教學(xué)。類比教學(xué)也不能局限于表面相似性，類比的運(yùn)用要考慮到學(xué)生的年齡特征和生活經(jīng)驗，不能要求低年齡或沒有生活經(jīng)驗的學(xué)生作復(fù)雜類比。同時類比的運(yùn)用要適度，要注意類比的本質(zhì)，做到類比盡可能科學(xué)。教師只有堅持通過類比使問題簡化、明了、準(zhǔn)確的原則開展類比法教學(xué)，才能增加類比教學(xué)的趣味性，更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，使他們更好的理解和掌握生物學(xué)概念。

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