優化生物學教學——類比法的正確運用與評估

摘 要：本文探討了類比法在教學中可能導致的誤解現象及成因，包括過度簡化或夸大內容、與學生先前知識或經驗不一致、誘發錯誤聯想或推理以及忽略學生個體差異等問題，提出了明確類比界限、激發學生批判性思維以及實施有效評價反饋等措施，避免或減少學生對高中生物學概念的誤解，為高中生物學教師正確應用類比法提供有效建議。

關鍵詞：類比法；高中生物學教學；教學策略；概念誤解

文章編號：1003-7586（2024）06-0095-02 中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：B

隨著生命科學的不斷發展，生物學教學中的類比法逐漸成為一把雙刃劍。這種教學方法旨在通過將抽象的生物學概念與學生日常生活中的熟悉現象進行類比，以深化學生對概念的理解并引發其探索興趣。雖然類比法在教材編寫與課堂教學中得到了廣泛的采納與推崇，但不夠精確的應用卻容易造成學生對核心概念的誤解，進而影響學習效果。^［1］本文針對類比法在教學實踐中存在的問題進行深入剖析，提出了一系列針對教學策略的改進措施。這些措施將協助教師調整教學方法并最大限度地發揮類比法的優勢，同時降低誤導風險，確保學生核心素養的有效培養。

1 類比法在教學中導致學生誤解的原因

1.1 類比法的適度與界限

教師在高中生物學教學中應用類比法時，經常面臨如何平衡類比內容的簡化度和準確度的問題。認知負荷理論指出，要減少學生理解科學概念時的認知負擔，一定程度的簡化是必須的，但過度簡化則可能抹去概念的關鍵特征，導致學生的理解偏離原意。例如，將“光合作用”僅解釋為“植物利用太陽能制造食物”的觀點忽視了光合作用中光反應與暗反應的多步驟復雜性，可能導致學生將其理解為簡單的能量轉化過程，從而忽視了其生化反應的深層意義。此外，類比法中過分地夸大相似性也會增加學生誤解的風險，教師需要在引導學生的同時，適時地提醒學生關注類比法的局限性。

再比如課本中將“線粒體”類比為“細胞的動力車間”，該類比在初學階段有利于學生抓住線粒體在細胞能量轉換中的核心作用。然而這種簡化的類比有可能隨著學生學習的深入造成誤解，學生可能將線粒體的功能僅僅理解為產生能量，從而忽視其在細胞生理過程中的其他作用。此例清晰地展示了過度簡化的類比如何阻礙學生對生物學概念的全面和深入理解，從而影響深度學習的效果。

1.2 類比內容與學生已有知識或經驗的不一致

建構主義理論指出，學生對新知識的吸收通常建立在已有的知識或經驗之上，將已有的知識結構連接相似的信息進行學習。然而，當類比法使用的目標概念與學生的知識背景不吻合時，教學的效果可能會受到負面影響，甚至引發學生的誤解。

例如在解釋光合作用時，倘若將葉綠體與太陽能板進行類比，借此聯系解釋能量轉換過程，對于不了解太陽能板工作原理的學生，這樣的類比反而增加了學習難度。同樣的，在學習細胞分裂時將染色體的變化過程類比為城市的建設過程，若學生缺少對城市建設過程的直接經驗和認識，這種類比就可能阻礙他們對染色體變化過程的準確理解。

1.3 類比引起的錯誤聯想或推理

腦科學研究揭示，人類在學習新知識時擅長將新信息與既有的認知結合，這種連接機制是認知發展的核心優勢。然而，這一特點也是產生誤解的重要原因，在沒有恰當引導的情況下，學習者需要通過自身經驗進行類比理解，但若這些類比與科學事實相偏離，則可能引發認知偏差。例如在探討“蛋白質的結構與功能”時，若用“積木”作為比喻，學生或許會錯誤地將蛋白質理解為簡單的單元組合體，從而忽略氨基酸在蛋白質功能中的獨特作用。這種簡化的模型可能會淡化蛋白質本身的功能性和復雜性。同理，若以復印機的工作原理來形容DNA的復制過程，學生可能無法意識到基因突變在生物進化中的重要作用，導致其錯誤地認為DNA復制是完美的。這些誤解均表明，類比法在建立知識體系的同時，也很容易引起對知識的誤解。

1.4 類比未充分顧及學生個體差異

類比法在應用中，往往采用的是一種普遍的假設，即所有學生都具備相似的認知結構和生活經驗，這種假設忽略了學生的個體差異。根據加德納（H.Gardner）的多元智能理論，學生在不同智力領域各有所長。因此即便是同一類比，對于不同學生的教學成效也可能具有差異。此外，學生的學習習慣多種多樣，例如有的偏好視覺，有的偏好聽覺抑或是動覺，這些習慣也深刻影響了他們對類比概念的消化吸收能力。以基因表達過程的教學為例，某些教師可能會采用“DNA為藍圖，RNA為副本，蛋白質為工程師”這樣的類比。對于已有建筑學知識或空間思維能力較強的學生而言，此類比能極大地促進理解，然而若學生未曾接觸過相關知識或在空間思維方面較弱，這樣的類比則反而會增加理解負擔，甚至可能誘發誤解。

2 避免或減少類比誤解的策略

2.1 明晰類比法的應用框架

從認知心理學的視角出發，類比的理解過程主要包括映射、推理和評價三大環節。映射是基于類比兩端元素間的相互關聯而建立起的相似性橋梁；推理則利用已建立的框架，從已知推導出未知；評價環節負責對前兩環節的邏輯嚴密性進行反饋。因此，明晰類比的目標、應用范圍、前提條件及其內在限制對于引導學生準確地進行類比是不可或缺的。

以“細胞分化”類比為例，教師借用“學生專業選擇”來闡釋不同細胞的分化路徑，此時要清楚地表明類比的初衷：方便學生理解同源細胞如何分化為不同類型的細胞。同時也要提示學生注意到這一類比的局限性，即人類職業選擇的可變性較高，而細胞分化則表現出一定程度的規律性和確定性。如此，教師既確定了類比的指向性，又指出了其局限性，進而引發學生深層次的思考，加深其對生物學核心概念的掌握。

2.2 激勵學生的深度參與并主動思考

教師在利用類比法進行生物學教學設計時，應引導學生自主投入和探尋，并進行批判性分析與反思。教師應通過借助專門設計的教學活動，鼓勵學生接觸類比概念后，從不同視角發掘類比概念的異同，并運用批判性思維進行仔細考量。例如，在討論細胞器的功能時，可以通過設置角色扮演環節，邀請學生分別以“分子生物學家”和“一般市民”的身份，深入探討核糖體與“蛋白質工廠”的比喻是否恰當。扮演“分子生物學家”的學生聚焦核糖體對于蛋白質合成的關鍵作用及其與工廠流水線的相似性，而“市民”視角的學生則可以從更寬泛的角度思考該生物學概念的日常意義。在“線粒體作為能源工廠”的議題探討過程中，設置小組討論，讓學生團隊結合生物學及物理學相關知識對類比的邏輯性和準確度進行交流討論。以上教學活動不僅鍛煉了學生的個人表達能力，還有助于培養科學思維與核心素養。

2.3 對類比法進行及時評估與反饋

將類比法應用于教學設計時，教師需要通過實時評估與反饋機制，精準把握學生對生物學概念的理解情況，及時識別并指導學生克服重難點，修正對生物學概念的誤解。為實現這一目的，教師可以借助提問法評估學生對類比關系的理解。例如詢問：酶的本質是什么？酶與“助手”在功能上有哪些異同點？這些問題不僅能夠幫助教師了解學生是否準確理解知識點，也是檢驗其是否深度理解類比法的有效路徑。同時，教師可制訂一系列類比評估準則，讓學生依據這些標準對自己的理解進行自我評估，提升自主學習和評價能力。此外，發現學生對特定概念產生誤解時，教師應立刻進行指正，并采用更恰當的類比或者更加直觀的生物學模型引導學生形成對概念的正確認知。借由評估與實時反饋，引導學生糾正類比過程中的誤解，從而加深對生物學知識的正確認識。

總而言之，類比法作為一項有效的教學方法，能在正確執行的基礎上，顯著地提高學生的科學推理能力，并輔助他們掌握復雜的生物學概念。其不僅為教師在生物學教學中實施反思和優化提供了新視角，也為教師如何更高效地運用類比法提供了理論依據和實踐指導。因此生物學教師在運用類比法時，應當建立嚴謹且全面的思維模式，確保傳達科學信息的準確性，從而避免或減少教學過程中的誤解，引發學生深度反思。

參考文獻

［1］ 洪花花.小議類比法在生物教學中的應用［J］.中學生物學，2013，29（5）：13-16．