例谈类比推理在高中生物教学中的应用

类比推理是人们所熟知的几种逻辑推理中最富有创造性的。科学史上很多重大发现、发明，往往发端于类比推理，它被誉为科学活动中的“伟大的引路人”，它推动了假说的产生。利用类比推理，从特殊到特殊，可将复杂问题简单化，陌生问题熟悉化，抽象问题形象化，达到举一反三、触类旁通的效果。在生物教学中，利用类比思想，还可以帮助学生理解和消化类似的生物内容，促进学生解题思维的发散和开拓，培养学生的创新精神和解题能力。

一、 运用类比思想，沟通新概念与固有知识的联系，帮助学生迅速突破重难点

高中生物学有大量的概念，一些概念较为深奥，较难理解。在学习这些新概念时，如果应用类比推理，与某些原有知识联系，有利于学生快速对该概念的理解，突破教学重点、难点。如在学习种群特征时，教师可将种群与个体类比，个体具有出生死亡、迁入迁出、性别和年龄的特征；种群应具有出生率死亡率、迁入率迁出率、性别比例和年龄组成的特征。这样就使新授概念与固有知识联系起来，快速展开教学。

又如，在学习激素调节的过程中，我们可以利用激素调节与手机工作原理的类似特征，进行类比，以降低神经递质与特异性受体的理解难度。手机的工作原理是：一只手机，一个号码，一种信号，只要拨打这只手机的号码，这个号码的信号就会向四周发射，无论手机在哪里，唯独这只手机能够接受；激素调节也是如此，特定的激素，由特定的内分泌腺分泌，具有特定的信号，内分泌腺分泌这一激素后，激素会进入全身各处血液，唯独特定的靶细胞能够接受、识别信号。通过这一类比，能够增添学生的听课兴趣，帮助学生对所学知识理解更深刻，应用更自如。

二、 运用类比思想，将相似的知识网络化、条理化

生物学中的概念，多而琐碎，教师应帮助学生串联起来，将相似的知识网络化、条理化，使学生迅速掌握，进行有效教学。

在学习染色体变异时，染色体组、二倍体、多倍体和单倍体是本节课的教学难点，也是重点，单纯靠记忆，容易对各概念混淆，难以掌握知识点间的差异，难以理解各概念的要点。教学时，教师可以利用相关概念与手形类似特征，进行类比。教师先向学生展示自己的一只手，指出手指三长两短，各不相同，类比指出：此时一个染色体组有五个成员。然后高高地伸出自己的双手，各手指相对，类比有两个染色体组，然后提出问题：为什么此时为两个染色体组？学生思考，教师引导学生只数大拇指的数目，或者用所有十个手指数除以一个手的手指数。在讲解多倍体时，教师可以用一只湿手在黑板上连续按压三下，留下三只手印，类比此时有三个染色体组，最后教师指出以上判断二倍体、多倍体前提是由一个受精卵发育形成的个体，每个细胞中具有的染色体数目。如果个体是由生殖细胞发育形成的个体，不管细胞中染色体的数目多少，全为单倍体。这样，本节课的各概念按着“染色体组——二倍体——三倍体——多倍体——单倍体”思路串联起来，使知识网络化、条理化。

又如，光合作用过程中，ATP、[H]、C5化合物和C3化合物变化情况，光合作用强度、呼吸作用强度和净光合作用强度三者的关系是学生学习中的一个难点，不易掌握。在复习中，教师可以先在黑板上，画出一个水箱，一个进水管，一个出水管，然后提问，水箱中水量由什么决定？（学生答：进水量与出水量的差值决定）然后教师类比建立模型：ATP的积累量（水箱中的水）等于光反应下合成ATP的量（进水量）与暗反应ATP消耗量（出水量），当光照强度降低，合成ATP的量减小，短时间内消耗ATP的量不变，所以ATP积累量降低；当CO2浓度降低，暗反应消耗ATP的量减少，短时间内合成ATP的量不变，所以ATP积累量增加。通过以上讲解和类比后，再推广到[H]、C5化合物和C3化合物变化情况，以及光合作用强度、呼吸作用强度和净光合作用强度三者的关系，将类似知识点“打包”，使学生更好地理解和应用光合作用和呼吸作用的知识。

三、 运用类比思想，培养学生解决问题的能力

德国著名哲学家康德说过：“每当理智缺乏可靠论证的思路时，类比思想这个方法往往能指引我们前进。”类比推理虽然不具有逻辑的必然性，却是科学探索的重要源头。在教学中，当遇到一个棘手的问题时，可以借助学生生活中熟悉的事物进行类比，培养他们解决问题的能力。

例如，在计算Aa自交代数与子代基因型AA、Aa、aa之间的关系时，很多同学总是算错，碰到类似的试题时，学生还会害怕。如何化解初学者的恐惧，是教学者应该思考的问题。教师首先讲解Aa自交第一代基因型及比例为1/4AA、1/2Aa、1/4aa。子一代中1/4AA和1/4aa自交结果不变，全为1/4AA和1/4aa，子一代1/2Aa自交结果是在1/2的部分中有1/4AA、1/2Aa、1/4aa。那么AA共有1/4AA+1/2×1/4AA，aa共有1/4aa+1/2×1/4aa。然后教师类比切蛋糕：第一次将蛋糕切成1/4（AA）、1/2（Aa）、1/4（aa）三部分，如图1；第二次在中间的1/2部分切成1/4（AA）、1/2（Aa）、1/4（aa）；按此思路进行第三切、第四切，能够化解学生对纯数理知识理解的难度。

应用类比推理，培养学生的解题能力，前提是试题与类比的事物必须具有某些相似的属性，然后从这种相似的属性出发，通过类比思想，找到形数的统一，避免繁琐的数学推理，起到不细讲自明的效果。尤其是在讲某些难题时，按照传统方法讲，学生听不懂，或者不能深刻理解。教师要以学生熟悉的一些事物为联系，以结构形式的类比为突破口，进行讲解，培养学生类比推理的能力。

四、 运用类比推理，大胆猜想，培养学生的创造性思维能力

应用类比推理，大胆猜测问题答案，得出结论，这是人们生活生产中常运用的一种思维方式，也是新课程理念提倡的创造性思维模式，近年来高考也都注重这方面的考查。

例：（2012年新课标卷第32题）某草原上生活着鹿、兔、狼和狐等生物，雄鹿有角、雌鹿无角，通常情况下这种鹿的雌雄个体分群活动（生殖季节除外）。有人提出“鹿角效应”假说解释这种同性聚群现象，即一群形态相同的食草动物能迷惑捕食者，降低被捕食的风险，回答下列问题：

（1）该草原上的雌鹿群和雄鹿群属于 （填“不同”或“同一”）种群。

（2）草、鹿、兔、狼、狐和土壤中的微生物共同形成了一个 （填“种群”、“群落”或“生态系统”）。

（3）为探究“鹿角效应”假说是否成立，某同学用狗（能将抛入流水池中的漂浮物叼回来）、项圈和棍棒做了如下3组实验：甲组同时向流水池中抛出两个相同项圈，乙组同时抛出两个相同棍棒，丙组则同时抛出一个项圈和一个棍棒，记录每次抛出后狗叼回第一个漂浮物的时间。若丙组平均时间 （填“大于”、“等于”或“小于”）其他两组，则实验结果支持该假说。测试时要求甲、乙、丙3组抛出项圈或棍棒的距离 （填“相同”或“不同”），本实验中项圈或棍棒相当于该草原上的 。

解析：该题考查生态学部分的基础知识，考查学生对种群、群落基本概念的理解，又引入了模拟实验进行了类比，对实验分析能力和知识的理解层次有更深的要求。第（3）小问中，以“鹿角效应”为探究点，考查学生的分析探究能力。鹿角效应即一群形态相同的食草动物能迷惑捕食者，降低被捕食的风险。在狗叼项圈和木棍活动中进行类比：“狗”相当于“捕食者”，“项圈”或“木棍”相当于“雌鹿”或“雄鹿”。当狗单独叼两个木棍或两个项圈时，类比成捕食者捕食雄鹿或雌鹿；当狗同时叼一个项圈和一个木棍时，类比成捕食者同时捕食雄鹿和雌鹿。只有当狗同时叼一个项圈和一个木棍所用时间比单独叼两个木棍或两个项圈所用时间要短时，才能说明捕食者捕食两种鹿要比单独捕食一种鹿要容易得多。通过如此类比，大胆猜想，化解了学生认为的捕食两种鹿更难的定向思维。显然，类比推理是获取新知的重要源泉，它可以培养学生的创造性思维能力。

波利亚说过：“如果没有相似推理，那么无论是在初等数学还是在高等数学中，甚至在其他任何领域，本来可以发现的东西，也可能无从发现。”在生物学中又何尝不是呢？类比推理可以帮助学生沟通新知识与固有知识的联系，使学生掌握教学的重难点，将相似的知识网络化、条理化，提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，提高学生的实践能力和创新精神，在高中生物学教学中具有重要作用。

参考文献

[1] 杨贞蔼.类比在高中数学教学中的应用.教学月刊，2012（6）.

（责任编辑 杨 子）