基于类比法的初中生物学概念教学

刘玉泉

摘 要 概念教学因缺少方法指导，易出现学生兴趣偏低、主动性缺乏和理解偏差等现象。论述了在课堂中运用结构类比、功能类比、事理类比、正逆向类比等类比法开展概念教学帮助教师优化教学过程，帮助学生在较短时间内理解并掌握新概念。

关键词 生物概念 概念教学 类比法

中图分类号 G633.91 文献标志码 B

生物学概念是生物学课程内容的基本组成，因此概念教学是初中生物学教学的一项重要任务。义务教育生物学课程标准对课标实施提出建议：针对学生的不同年龄特点和认知能力以描述概念内涵的方式来传递概念。教学中教师因本身对概念内涵的理解不同，决定了开展概念教学的方法、方式与结果差异较大。有的教师强调死记硬背术语、定义这种做法抑制了学生学习的兴趣在主动性概念的学习中产生畏难情绪。

1 概念教学与类比法

概念是共同具有某些特性或属性的事件、物体或现象的抽象概括，是一种由相近、相似的事件、想法、物体或人所组成的集合。反映事物的本质属性，具有抽象性和概括性，生物学概念也不例外。但生物学概念不同于生物学术语，术语仅是词汇，标记概念的符号，掌握了术语绝不意味着理解掌握了概念。生物学概念也不同于定义，“定义”是对术语十分肯定的表述；“概念”通过内涵及外延，描述一类事物的本质，且随时代发展描述会不断修正完善。生物学概念也不完全等于生物学知识点，知识点有侧重事实和侧重概念之分；概念具抽象性和概括性，比事实更需要理解与活用。据此，概念教学不能只局限在帮助学生识记某些专业词汇或术语的定义，应着眼在学生深层次的理解。特别是生物学概念都是一些鲜活的生命现象中携载的规律性的内容，课堂教学中教师应加强学法指导，帮助学生建立、理解和应用生物学概念。

根据一类事物已知属性推测到与其类似事物也应有此属性的推理方法称类比法。其特点是“先比后推”，通过“比”出类同地方和不同地方，并在此基础上进行合理推理。这种方法运用于教学，即类比教学法。教学时教师帮助学生建立、理解生物学概念可联系学生熟悉的事物、经历或经验，采用类比推理的方法将新概念与已形成相似的概念联系起来，让学生较短时间内感知、理解并形成新概念，帮助教师优化教学过程。类比方法根据类比对象的特征类型类比方法可分为结构类比、功能類比、生理类比、形态类比和生活习性类比等；根据类比源类比方法可分为生活化类比、自然现象类比、新旧概念类比等；根据思维方法类比方法可分为联想法、论理法和异类类比法等；根据思维方向类比方法可分为正向类比和逆向类比等。

2 结构类比优化生物结构教学

结构类比是一种常见的类比推理方法，学习生物学知识离不开生物的各层次的结构，有些结构的表述形成了相对稳定的生物学概念。在概念形成中借助已有概念进行类比有助于新概念理解掌握；运用实物或模型等进行类比，可将抽象内容直观化、概括内容具体化、微观内容宏观化，有助于科学概念的理解和构建。

2.1 生物体有相同的基本结构

通过显微镜观察洋葱鳞片叶表皮细胞、人口腔上皮细胞等细胞结构，可发现细胞由细胞膜、细胞质和细胞核构成，由此类比推理到与洋葱鳞片叶表皮、人口腔上皮细胞类似的其他植物动物细胞有相似的结构。从而归纳出细胞的基本结构有细胞膜、细胞质和细胞核三部分。通过观察与分析发现绝大多数生物体都由细胞构成，引出概念：细胞是生物体结构和功能的基本单位。

2.2 生物体有相似的结构层次

通过观察一株完整的植物体如桃的构成，类比到与桃相似的高等植物有相似的四个主要结构层次：细胞、组织（分生组织、保护组织、薄壁组织等）、器官（根、茎、叶、花、果实和种子）和植物体。由于动物与植物都是由细胞构成的，因此，可推理到动物体有相似的结构层次。这种类比是“以类推类”式的普通性类比。

2.3 生物体结构多次涉及“结构和功能的基本单位”

学习生物结构最基本的概念为：细胞是生物体结构和功能的基本单位。在以后的学习中，涉及到其他“结构和功能的基本单位”有：神经元、肺泡、小肠绒毛和肾单位等。神经元又名神经细胞，所以由细胞概念类比出“神经元是构成神经系统的结构和功能的基本单位”这一概念不难，这是演绎推理。“结构和功能的基本单位”的阐述较抽象概括，由细胞概念来类比可缩短学习时间，同时能巩固细胞概念。

2.4 实物模型法类比法直观明了

实物或模型是生物结构教学中常用的直观教具，运用模型进行结构类比教学最典型的例子是人体心脏的结构，心脏结构看似简单——左右心房和左右心室四个腔，但必须同时掌握与他们相连的血管，这是学习“人体血液循环”的基础。运用心脏模型具有直观、简明、扼要的特点，通过结构类比帮助学生建立人体心脏结构空间概念，防止混淆。

3 功能类比优化生理教学

生命体都在进行着复杂的生理活动，这些生理活动与机制常常很难用一些直观的教具展示出来，因而是学生学习的难点，教学中可借助类比法化解教学难点，优化生理教学过程。

3.1 联想法将光合作用与呼吸作用类比

一般教材将光合作用安排在前，呼吸作用安排在后。学习呼吸作用概念时可采用联想类比的方法，将光合作用的产物：有机物和氧气，联想为原料；将光合作用的原料：二氧化碳和水，联想为产物；将光合作用的“光能转变成化学能储藏在合成的有机物内”联想为“有机物内的化学能释放出来”，引出呼吸作用，再通过“能量的释放与呼吸”学习呼吸作用。这样，比学生孤立学习更易接受并掌握，有利于形成完整的概念体系。

3.2 论理法将在扩散作用与渗透作用类比

生物学上的扩散作用是指一种生理活动，但其实质是一个物理化学概念——“扩散”，即物质从浓度高的地方向低的地方移动，这原理可通过一滴红墨水滴到一杯清水中产生的现象来类比。以此类比到肺泡内、组织内气体交换时，氧气、二氧化碳同样通过扩散实现了氧气由肺泡内向周围毛细血管中血液流动、由组织内毛细血管血液向组织细胞流动；二氧化碳则反向扩散。

植物根毛细胞吸水的原理是渗透作用：水分从无机盐浓度低的地方向无机盐浓度高的地方流动。仔细分析：无机盐浓度低是指无机盐作溶质、水作溶剂时无机盐少、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，所以根毛细胞渗透吸水实质是水分从水分占溶液的百分比多（无机盐浓度低）的地方向水分占溶液的百分比少（无机盐浓度高）的地方扩散。以此可类比到其他植物细胞或动物细胞吸水原理。

3.3 异类类比法处理动植物对营养物质吸收与体内物质运输

植物除了吸收水分之外还要吸收无机盐，动物对营养物质的吸收可通过植物的相应生理活动类比引入，但要注意不同：动物是异养型，还需要从环境中吸收现成有机营养物质。

植物体内物质的运输渠道是导管和筛管，与动物体内血管相对应；植物体内物质运输的动力来自于植物蒸腾作用产生的拉力和物质的重力作用，对应于动物心脏为全身血液循环提供动力，这些概念教学都可通过类比法来优化教学过程，帮助学生构建概念。

4 合理类比优化生物分类教学

4.1 巧用正逆向类比优化生物分类教学

认识生物多样性，需要对生物命名和分类。生物学家根据生物之间的相似程度，划分为7个主要等级，每个等级中有数目不等的分类单位。进行生物分类教学时可用类比推理方法。如“水中的动物”以鲫鱼为例，学习鲫鱼的结构时，注重鲫鱼适应于水中生活的特征：用鳃呼吸，主要用鳍运动，用鳔调节身体位置深浅等。在此基础上类比推理到像鲫鱼一样适应于淡水中生活的鱼类如青鱼、草鱼、鲢鱼等淡水鱼也有此特征；再类比推理到适应于海水中生活的鱼类如带鱼、鲳鱼等海洋也应有此特征，这时可归纳总结出鱼类或鱼纲的主要特征有：终身水生，用鳃呼吸，主要用鳍运动，体温不恒定等。至此从原熟知领域类比到新领域的类比方法常称正向类比法。

逆向类比是相对正向类比而言的。由类比推理形成新概念后，当新概念有了更新的认识后，这时的新概念反过来也可对原概念进行类比推理，实现同步提升。这种类比就原类比过程而言是逆向的，可称为逆向类比。如从生活经验：鱼缸里饲养热带鱼到了冬天需要用加热器加热以维持水温，得知鱼类体温不恒定，由此逆向类比推理出鲫鱼同样具有体温不恒定的特征。

其他类型的生物及其所在分类单位的特征的教学方法，可以此类推……这样正向、逆向类比推理相互配合，可不断补充完善新旧概念。

4.2 注意不同类比对象有助于处理不同分类等级间关系

学习“昆虫”时，以蝗虫为代表。通过观察蝗虫的特征，类比推理与蝗虫很相似的天牛、蝉等小动物具有相同特征，因而归纳出昆虫类动物特征：身体分头、胸、腹三部分；头部有触角1对、复眼1对和口器1个；胸部有3對足和2对翅。

分类等级有大小隶属关系，因此进行类比时要注意不同类比对象的类比项。蝗虫除了具有以上特征外，还具有：体表有外骨骼；身体由许多体节构成；足和触角分节，这些特征与蝗虫很相似的天牛、蝉等小昆虫类动物同样具有，但不能推理到只有昆虫类动物特有。因为与蝗虫有些相似的虾、蜈蚣、蜘蛛等动物也具有这些特征。可归纳出以蝗虫为代表的昆虫类、以虾为代表的甲壳类、以蜈蚣为代表的多足类和以蜘蛛为代表的蜘蛛类动物共有的特征，即节肢动物特征。所以类比时要注意类比对象的类比项，区分是个别、小类还是大类才具有的特征。

5 运用事理类比实现科学概念生活化

事理类比是通过师生对话，引导学生从自己的生活经验出发进行类比的方法，这种类比可实现抽象概念具体化、形象化、生活化。

5.1 微观结构的事理类比

人体神经系统是人体最复杂的结构，结构名称多又十分相近，如神经、神经元、神经纤维、神经中枢、中枢神经等。其中神经、神经元、神经纤维三者关系是：一个神经元轴突外包髓鞘构成一根神经纤维，许多根神经纤维汇集在一起后外包结缔组织的膜构成一根神经。学习这些概念可演示一根通信电缆，电缆内的许多细金属导线与神经元轴突对应，导线周围的绝缘层与髓鞘对应，这样通信单线与神经纤维对应；由许多根通信单线汇集并外包绝缘层后构成的一根电缆与一根神经相对应。这样类比不仅实现了微观结构宏观化，还可实现电缆通信功能类比到神经或神经纤维能传导兴奋的功能。

5.2 人体生理机能事理类比

探究人体皮肤保护屏障作用不能通过人体皮肤实验来实现，但可由“苹果皮的功能”类比推理出“人体皮肤也具有相似的功能”。这样把“探究人体皮肤保护屏障”具体化成日常生活中可操作的“探究苹果皮的保护屏障”。当然，教学中应注意分析并建立类比对应关系：“苹果皮”对应“人体皮肤”，“腐烂物”对应“病原体”，“75%医用酒精”对应“杀菌物质”。探究实验结束还要告知学生，只是用“苹果皮保护屏障的探究”来模拟“人体皮肤保护屏障的探究，类比只是一种推理思维，正确结论还应得到科学的证实。

胆汁对脂肪的乳化作用也是学生难于理解的概念。教学时可运用生活常识：清洗瓶内粘附的油滴时加洗洁精和清水并震荡，发现瓶内粘附的油滴不见了，此时清水变成了像乳汁一样的液体，脂肪微粒分散到水中。这个过程可类比到胆汁对脂肪的乳化作用。营养物质在细胞内呼吸作用时能量的释放也可与有机物在体外燃烧时释放出能量进行类比，从而认识有机物包含能量。这样，恰当引用类比推理可增强学生直观的印象，还可培养学生综合思维能力和创新思维能力。

5.3 视听觉的形成

人体眼球结构可与变焦照相机类比，其中晶状体曲度变化对应照相机焦距变化，瞳孔对应光圈，视网膜对应照相机感光屏。视觉的形成可与电脑等外设相类比，人的眼球对应于摄像头，视神经对应于摄像头与电脑的联线，大脑皮质的视觉中枢对应于CPU及内存。人体视觉和听觉等感知觉形成过程同样可以类比，都是由感受器感受刺激产生兴奋（相关信息），这些信息经相关神经传到大脑皮质的相应中枢，便产生对应感知觉。

由上可见，类比教学法对于生物概念教学很有帮助，但类比只是教学的辅助手段，不能过分地强调类比物和目标概念之间的关系。类比法也只是一种思维推理，不是必然，过程不一定十分科学。类比使用不恰当，就会产生错觉，影响以后的教学。类比教学也不能局限于表面相似性，类比的运用要考虑到学生的年龄特征和生活经验，不能要求低年龄或没有生活经验的学生作复杂类比。同时类比的运用要适度，要注意类比的本质，做到类比尽可能科学。教师只有坚持通过类比使问题简化、明了、准确的原则开展类比法教学，才能增加类比教学的趣味性，更好地激发学生的学习主动性，使他们更好的理解和掌握生物学概念。

参考文献：

[1] 中华人民共和国教育部.全日制义务教育生物学课程标准（2011年版）[M].北京：北京师范大学出版社.2012.32-33.

[2] 刘恩山，张颖之.课堂教学中的生物学概念及其表述方式[J].生物学通报，2010（7）：40-42.

[3] 吴举宏.概念教学的“新概念”：核心概念和概念转变[J].中学生物教学，2014（9）：4-7.

[4] 曹瑞.类比教学法的研究与应用[J].教学与管理，2011（9）：128-129.