类比推理在高中生物教学中应用

由国家教育部制定的《普通高中生物课程标准（实验）》以最新的生物学知识为主线内容，以学生的探究性学习为主要的学习方式，在知识、情感态度与价值观和能力三个方面提出了具体的目标。尤其在能力方面，《课标》明确提出高中生物课程要发展学生的科学探究能力。学校的科学探究活动通常是指学生们用以获取知识，领悟科学的思想观念，领悟科学家们研究自然界所用的方法而进行的各种活动。对于一些抽象的知识，观念和方法，巧用类比推理可以起到事半功倍的效果。

1.类比推理及其特点

关于类比推理，人教版生物教科书必修②《遗传与进化》第28页是这样简单明了介绍的：“这是科学研究中常用的方法之一，19世纪物理学家研究光的性质时，曾经将光与声进行类比。声有直线传播、反射和折射等现象，其原因在于它有波动性。后来发现光也有直线传播、反射和折射等到现象，因此推测光也可能有波动性。上面介绍的萨顿的推理，也是类比推理。他将看不见的基因与看得见的染色体的行为进行类比，根据其惊人的一致性，提出基因位于染色体上的检测说。应当注意的是，类比推理得出的结论并不具有逻辑的必然性，其正确与否，还需要观察和实验的检验”。可见，类比推理就是根据两个对象之间在某些方面的相同或相似，推论出它们在其他方面也可能相同或相似的一种方法，它具有较强的探索性和预测性，也富有创造性。不过在教学中，“类比推理”的教学不同于一般知识点、概念的讲解，仅把“类比推理”的含义及过程讲清了是远远不够的，一定要让学生在学习过程中观察比较，才能真正理解类比推理的含意与过程，才能掌握并应用类比推理这个科学方法。

2.类比推理在高中生物教学中的应用

2.1 强化学生记忆和理解知识

皮亚杰认为：心理发展的本质就是个体通过同化和顺应日益复杂的环境而达到平衡的过程。其中同化过程就是学生利用已有的认知结构将新知识整合到自己的认知结构中，因此，在生物教学中，类比推理对认识的横向延展的连通显出重要的作用。表面上似乎不相关的学习内容通过类比这个相似度检测环节可以连结起来，由此及彼，举一反

三、逐步揭示固有的内在规律与联系，从而使学生获得确切而易懂的直观认识。

本人结合自己的教学实践，列举苏教版生物教材中可以用以培养学生类比推理能力的知识点。列表如下：
通过类比学习，学生能发现类比对象与学习内容之间的共性、差异和特殊性，能启发学生的思维，加深对知识的理解，增强了学生的记忆。实践证明，在学习抽象的、微观的生物学知识时，类比往往能起到四两拨千斤的作用，能真正地促进学生对概念的理解与掌握。如课文中将细胞膜的功能用窗纱作了类比，提出了细胞膜的选择性透过性功能，形象直观地突破了这一教学难点。

2.2 类比推理有助于学生的知识建构

在教学中，教师引导学生面对新知识寻找生活中的类比对象，能激发学生学习兴趣，培养其分析概括能力和逻辑思维能力。在学习细胞器功能时，教师将各细胞器比作不同车间；在学习自由扩散、协助扩散、主动运输时，类比于木材顺流而下、钢材装船顺流而下、钢材装船逆流而上；在学习伴性遗传时，教师应引导学生将两条性染色体类比于两个等位基因，学生一下子领悟到伴性遗传不过是基因分离定律的特例而已。这样做就使深奥的转化为浅显，抽象转化为具体，未知转化为已知，使难点逐一化解，而且使新知识既有“似曾相识”的亲切感，又有点陌生感，帮助学生建构了自己的知识体系，奥苏伯尔将这种类比的原型称为“先行组织者”。所以教学中教师要努力挖掘教材资源，充分利用学生熟悉的、易于掌握的宏观现象或模型，来类比推理一些抽象的、微观的、缓慢的生物学现象，使学生能借助直观形象生动的类比对象，构建新的知识生长点。

3.灵活应用类比推理进行教学

在平时的课堂教学过程中，对一些学生没有接触或者抽象难懂的知识点，也可以采用类比推理的方法进行讲授。这样，不但能解决难点，也能使同学们进一步熟悉类比推理这个科学方法。试举三个例子。

3.1 氨基酸脱水缩合形成肽链的相关问题

由于在高一讲授蛋白质相关知识时，同学们在化学课还没有开始系统的学习有机物相关知识，而且肽链的分子结构式显得有点“庞大”，这使同学们对氨基酸脱水缩合形成肽链的一些相关问题比较难明白，比如“n个氨基酸脱水缩合形成一条肽链后，这条肽链中有肽键多少个？”、“一条肽链中至少有多少个氨基，多少个羧基？”。在课堂上，我是这样解决这个难点的：肽键是一个氨基酸的氨基和另一个氨基酸的羧基脱水缩合形成，也就是两个氨基酸形成一个肽键。那3个氨基酸脱水缩合形成一条肽链后，这条肽链中有肽键多少个？n个氨基酸脱水缩合呢？然后，我让近讲台的3位同学上到讲台面对同学排成一排，对同学们说氨基酸至少有一个氨基和一个羧基，现在我把我们代表各种氨基酸，每一个人的左手代表氨基，右手代表羧基，然后引导同学们思考讨论以下问题：一个同学的右手拉住另一同学的左手代表什么呢（讲台上的3位同学按要求手拉手）？手拉手的部位代表什么？3位同学手拉手站成一排又代表什么？3位同学空着的手有几个，说明什么？再分别叫4个，5个，6个同学站成一排，同样思考讨论上述问题。这样，不但解决了难点，还通过类比推理的活动，激发了同学们的学习兴趣，达到了很好的教学效果。

3.2 癌细胞的相关问题

在学习苏教版生物必修1最后一节时，讲到细胞的癌变，癌细胞的特点之一就是可以逃避免疫系统监视。学生还没有学习免疫调节，怎样让他们理解逃避免疫系统监视呢？我是这样类比的：将免疫系统比做我军的导弹防御系统，将对机体有害的病毒和细菌等比做普通飞机，能够被雷达发现并被导弹击毁。而癌细胞就好比隐形飞机，雷达不能发现，也就无法实施打击。癌细胞的另一特点是接触抑制，指当细胞分裂到相互接触时就停止增殖。是课改后新增加的内容，在高等教材《细胞生物学》中有所阐述。我是这样类比的：将自行车存放在车棚内，当车棚被挤满后就不能再放，即接触抑制。在自行车店，车未出售前，多数是以零部件的形式装在箱子里，地上放满后还可以叠放起来，不存在接触抑制。

3.3 基因指导蛋白质合成的相关问题

基因指导蛋白质合成涉及到众多繁杂和枯燥的过程细节和概念，学生往往难以理解和记忆，这时也可以采用类比推理的方法进行教学，具体做法如下：细胞核DNA可类比为军队的首脑机关，它的主要任务是编排、储存、发布“战争”的各种

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指令，它的重要性和复杂性决定它的位置必须在一防范森严、相对固定的场所；它的信息储存和传递必须安全和有效。首脑机关若为传递一作战指令，整体出动到前线，无疑不合逻辑，合理的方法是派出信使。细胞核DNA以碱基互补的方式“转录”出信使(mRNA)，在不同时期、不同区域去执行DNA的“作战指令”。核糖体可类比为作战的军队，这时“军队”要有人帮忙解读“作战指令”，“tRNA”就比作解读员。这样，繁杂枯燥的内容在一个熟悉的环境下就容易接受多了。

4.应用类比推理时的一些注意之处

由于类比从本质上讲只是一种推理，而非实验事实，对于其可靠性尚需验证，故在类比中一定要应用事物的相似性，大胆类比，依葫芦画瓢，也要注意到事物的递变性，领悟由于量变而引起质变的规律，更要注意到事物的特殊性，了解是否有这样的性质。在许多情况下类比物与目标之间是非对映关系，结论就是错误的。例如许多学生将鸡蛋机械地类比于一个细胞，蛋壳膜是细胞膜，蛋清是细胞质，蛋黄是细胞核；还有学生将试管婴儿类比于试管苗，误认为试管婴儿生长于试管；更有学生望文生义将语文学习中的顾名思义迁移于生物学学习，误认为反射类似于物理学中的光反射，生物竞争类似人类社会的竞争，同源染色体是来源相同的染色体等。这就需要教师引导学生建构良好的认知结构，明晰知识体系，在学习中加强自我反思、自我评价与自我监控，学生的类比推理能力才会得到有效提高。
在学生对类比推理含义过程有了一个初步的感性认识的基础上，我们可以让学生去模仿、去尝试，让学生领悟到在我们已学的许多知识之间是有联系的甚至是类似的，可以用旧的知识或经验，架一道通向新知识的桥梁。
总之，在高中生物教学中灵活应用类比推理，不但可以提高学生的学习兴趣，还能培养学生创造思维能力，拓展思维的深度和广度，克服呆板的单一思考。也使学生对不同类知识上挂下连、广泛联系，更加系统的学习知识，提高同学们的综合思维能力。