初中生物学教学中类比推理能力的培养

刘玉泉

(江苏省常熟市第一中学 215500)

教育部制订的《基础教育课程改革纲要(试行)》提出：改革应以培养学生的创新精神和实践能力为核心，学生创造性思维的培养是其中一个重要内容。类比推理能力是学生认知发展的重要组成，也是学生创造性思维的重要组成部分。生物学作为一门研究生命现象和生命活动规律的科学，所涉及的各种生命现象和生命活动规律之间存在着很大程度的相似性与关联性，课堂教学中选取恰当的类比物，灵活地进行类比推理训练，不仅能提高学生学习兴趣和学习积极性，帮助学生较短时间内建立、理解并掌握生物学概念，优化教学过程，还能锻炼学生分析和解决问题的能力，提高学生的创新能力。

1 类比推理的内涵

类比推理是指根据两个对象在某些属性上相同或相似性，从其中一个对象具有的某已知特定属性，做出另一个对象也具有该特定属性的推理[1]。具体形式如下：根据对象甲(类比物)具有属性A、B、C、D，对象乙(目标物)具有属性A、B、C，可以推理出对象乙(目标物)也具有属性D。不过，这种推理是一种或然性推理，不是必然，可能具有，也可能不具有这种属性。因推理结论包含有某种联想、猜测的成份，需要在实践中作检验、补充与修改。推理结论真实性影响着推理者作推理的信心和把握程度，准确熟练掌握和运用类比推理作出推理并解决问题是一种技能或能力，教学中可以通过分步训练来提高。

2 培养初中生类比推理能力的可行性

类比推理能力是一种较高要求的能力，但儿童心理学家让．皮亚杰认为：许多11～12 岁的儿童能够完全理解关系相似性，已经建构了相应思维结构，能够解决类比任务[2]。我国正常进入初中阶段学习年龄为12或12岁以上。这一年龄段的学生正处于能力和思维的飞速发展时期，且已具备了进行类比学习的基础，应重视初中学生类比推理能力培养。从初中生物学课程标准看，有许多内容适宜采用类比教学，例如：生物之间有相同或相似的结构，生物体各种生命活动内在本质之间也有着相似之处，生物间相似性是生物分类的主要依据。

同时针对初中生物教材中大量的类比素材，教学中适宜采用类比教学法解释某些生命现象或规律，解决学习生物学时遇到的难题或问题。因此，生物教学中加强类比推理训练，不仅能化解教学难点、优化教学过程，还能在解决问题过程中提高学生的类比推理思维能力，培养学生的创新精神和实践能力。

3 类比推理过程与能力培养

3.1 呈现问题 通过观察和实践发现未知事物和现象，即发现问题；有了问题后才会去探索、思考、想象和猜测，才会产生寻找问题答案的动力。学生学习也是这样，为启发学生的思维，通过现代教育技术等手段创设问题情境，激发学生对问题的好奇心与求知欲，产生驱动思维活动的动力。但问题有方方面面、多种多样，生物学教学中应根据教学实际将需要解决的问题准确地呈现出来。

初中课程标准中“绿色开花植物结构层次”与“绿色开花植物一生”中都提到“绿色开花植物”概念，但部分学生对其认识不深刻。生活中有些绿色开花植物见不到其开花和结果，那还是绿色开花植物吗？番薯是一种生活中常见的绿色开花植物，但一般只接触到其可食用部分的块根，即使生活在农村或有种植番薯经历的人一般也见不到其植株开花和结果。以此引出问题：多年不见其开花，为什么还是绿色开花植物？这时需要教师解释：番薯是多年生草本植物，原产于美洲的热带地区，虽然我国各地都有种植，但它开花需要短日照条件；在短日照条件下，我国大部分地区已进入秋冬季，秋冬季气温低导致番薯地上部分没有完成开花结果过程就死亡了。所以我国大部分地区见不到其植株开花和结果(我国南方地区能开花结果)。教师利用学生陌生又好奇的心态引入新的问题：同学们猜一猜，番薯开什么形状的花？

3.2 类比分析 类比分析是类比推理过程的关键环节，决定着类比推理过程的科学性及类比推理结论的有效性。生物相似项可分结构的相似性、生理功能相似性和生活习性相似性等三类；生物相似项间的关系有：生物结构决定其功能，功能适应生存环境，生存环境影响生物生存分布。

3.2.1 分析并表征目标物 用系统分析的方法全面、科学地分析目标物，从认知结构中提取并呈现目标物具有的已知属性或特征；分析需要求知的事物、现象、观点与问题的属性或特征，作恰当方式呈现，也称表征；同时尽可能剖析到已知属性与未知属性之间的关系。为解决问题：番薯开什么形状的花？通过观察得知番薯植株有以下特征：块根，多年生草本，葡匐茎，叶心脏形至掌状深裂等。

3.2.2 寻找并确定类比物(也可称类比对象或类比源) 寻找并确定合适的类比物是决定类比推理是否有效与类比推理结论是否可靠的关键。根据分析并表征目标物的已知属性，检索已有知识体系或生活经验，寻找具有相似属性或特征类比物。相似属性愈多，则类比推理结论愈可靠。根据已观察到的番薯植株的特征，抓住关键特征：草本，叶心脏形等，从生活经验中搜索具体相似特征的植物，如常见的观赏用草本植物——牵牛。

3.2.3 比较目标物与类比物之间的相似性，建立映射关系 可类比目标物与类比物之间的相似性，但相似性是一个相对的、灵活的概念。相似不是完全相同，必然存在着差异性，且差异性又有大有小、多种多样，有形态特征的差异，也有本质属性上的差异。在比较分析时，要分清两个对象是本质的、非本质的、还是因果关系和科学定律上相似的[3]。比较番薯与牵牛二种植物相似在：①番薯多年生草本，牵牛一年生草本，都是草本；②番薯茎是葡匐茎，牵牛茎是缠绕茎，二者茎形态相似；③番薯叶心脏形至掌状深裂，牵牛叶心脏形通常三裂，基本形状也是叶心脏形且有裂；④番薯开花形状未知，牵牛开漏斗状花。

在分析比较目标物与类比物之间的相似性基础上，将二者的属性或特征进行匹配，将番薯与牵牛多个特征建立映射关系。

3.3 推理 如果存在关键性匹配，便进行类比推理，将类比物已有的属性或特征迁移到目标物上，完成推理过程[3]。番薯与牵牛之间建立多个特征映射关系后，从牵牛开的漏斗状花推理到番薯也开漏斗状花。

3.4 结论的评估与修改 类比推理出的结论需要在实践中检验、补充或修改[4]。推理后，可以查阅资料得知番薯的确开漏斗状花，且这二种植物分类上同属于旋花科，说明以上推理有效；如发现推理无效则应重新寻找类比物，重新比较分析推理直至得到真实结论。生物学教学中有许多可用作类比推理的素材，生物的分类就是根据生物之间的相似性作为分类依据，两种生物相似性越大，则它们之间的亲缘关系越近；反之亦然。

4 初中生类比推理能力培养的注意事项

类比推理思维虽是一种传统思维，但具有很强的预测性和创新性，因此类比推理又是一种较高级的思维方式，培养初中生类比推理能力应注意以下方面。

4.1 必须适合并促进学生身心发展 类比推理是一种抽象思维，需要推理者具有丰富的知识体系、生活经验和对相似项类比的比较和表征的能力。所以，类比推理培养应尊重学生认知规律，根据初中生年龄特点，注重自然生成。类比对象尽可能选择他们熟悉并能理解的类比物，否则不仅类比推理训练没有效果，反而增加学生学习难度。如类比物选择不恰当，还可能引起学生错误认识，以后教学难度更大。

4.2 注重循序渐进原则 从年龄特征看，初中生虽初步具备了进行类比学习的基础，但起点较低，学生间思维发展又不平衡，所以应从易到难、从简单到复杂、从表面到本质循序渐进地训练；从类比物选择看，尽可能先选择学生熟悉且恰当的类比物；从类比推理难度看，先进行解释性类比训练，有基础后再进行解决问题性类比训练，条件成熟时可试行创意性类比训练[3]；从类比方法选择看，尽可先进行贴近生活的事例类比、仿生类比和实物模型法类比，后进行论理法、联想法等类比。

4.3 凸显推理价值，注重能力培养 从生物学内容安排看，七年级新学科介绍时引入仿生学内容，引导学生找出对应关系，熟悉映射关系；后安排分类教学有利于学生比较生物间的相似性，深化映射关系；稍高年级进入类比推理训练的深化阶段，开展原始生命的推测、生物进化树、人工选择对自然选择的启示、模拟探究皮肤是一道保护屏障等较高要求的类比推理训练。模拟探究皮肤是一道保护屏障的探究活动，因实验对象特殊，不能直接实验，只能以苹果皮作替代物进行实验，这是一种模拟法，教学中应注意分析并建立类比对应关系；原始生命形成由于客观原因，不能对生命起源进行直接实验，只能借米勒模拟实验替代进行推测，但教学中需要解释这只是运用类比推理思维对原始生命形成的一种推测，以此凸现推理价值，注重能力培养。

总之，在新认知形成中类比推理起到新旧过渡与启发作用，与此同时，类比推理可激活学生思维，培养推理思维能力。但也不能过分地强调类比物和目标物之间的关系，特别是运用事理类比与联想类比等类比物和目标物相关性不强时，类比要适度，不能牵强附会，否则有碍学生对教学概念精确把握。教学中只有引导学生建构良好知识体系，丰富自身生活实践经验，加强解决问题训练，类比推理能力才会与其身心发展同步提高。