类比方法在高中生物教学中的实践与应用

云南 晏廷波

美国心理学家奥苏伯尔的有意义学习理论认为：新知识的学习依赖于学生认知结构中原有的适当观念，原有的观念为新知识的学习提供了固定点的作用。在新知识的学习过程中，学习者通过自己已掌握的知识顺利理解新知识。但是，当新知识与学生认知结构中原有的观念不是上下位关系时，学生常常感到缺乏适当的、起固定作用的旧知识。教师此时应该联系学生已有的认知结构，通过类比方法帮助学生同化新知识。下文是笔者在教学中应用类比方法的一些尝试，以期对广大教师提供一些帮助。

1.类比方法的涵义

类比是基于两种不同事物间的类似，借助类似事物（类体）的特征来刻画、突出本体事物的特征，更浅显形象地加深对本体事物的理解。例如，学习“转化因子”时，教师可联系“遗传因子”帮助学生理解“转化因子”。案例中“转化因子”是本体，初次提及“转化因子”时，学生对格里菲思肺炎双球菌体内转化实验的结论（杀死的S型细菌中含有“转化因子”）难以理解，通过回顾“遗传因子”（类体），让学生知道“转化因子”同“遗传因子”一样，是科学研究中对未确定物质的描述，有利于学生理解相关内容，同时方便学生后续将“转化因子”与DNA建立联系。

2.类比方法的应用

根据类体的来源和特点，笔者尝试从下面四个方面开展对新知识的学习和理解。

2.1 生活经验、生产生活用品——同化新知识的源泉

生活实践中通过观察、感受和体验，学生在熟悉生活用品组成及功能的同时，还积累了丰富的生活经验，这也为同化新知识做足了铺垫。例如，学生对T2噬菌体吸附、注入大肠杆菌的过程缺乏认识，教师可通过引入注射器（类体），使学生明确注射时只有药水进入生物体内，针筒及针头留在体外，顺利帮助学生理解噬菌体蛋白质外壳（类体：注射器针筒及针头）并未进入细菌的问题。又如，通过引入时间周期（周一到周五再到周日或这节课上课铃响到下节课上课铃响）帮助学生加强对细胞周期的理解。再如，人教版教材必修1第63页“资料分析”，科学家做过这样的实验：准备好含Ca2+、Mg2+和的培养液，将番茄和水稻分别放在上述培养液中培养。一段时间后，番茄培养液中的Ca2+和Mg2+浓度下降，水稻培养液中的Ca2+和Mg2+浓度增高。的情况刚好相反：水稻吸收大量的而番茄几乎不吸收（如图1）。

图1

实验结果是培养液中某种离子浓度升高。此种现象发生的原因是学生理解的盲点，原因是学生缺乏起固定点作用的旧知识。教学中，教师为帮助学生理解离子浓度升高的相关知识，可适时引入吃火锅的生活案例作为类体，火锅煮到最后，锅中汤水越来越少，越来越咸。火锅汤水变咸、变少源于水分的大量蒸发（溶剂大量减少），用餐者只摄入少量盐分（溶质减少不多），汤水浓度增大，所以变咸。有了以上旧知识，学生立即联想到水稻培养液中Ca2+、Mg2+浓度升高是因为植物吸水量明显大于吸收离子的量，而植物吸收的水分主要通过蒸腾作用散失。

2.2 成语、谚语、诗词、歌曲、名言警句——同化新知识的宝库

成语、谚语、诗词、歌曲中蕴藏着十分丰富的知识和道理，面对新知识（本体）的讲授，教师可以灵活使用成语、谚语、诗词、歌曲、名言警句等作为类体同化本体，可达到事半功倍的效果。

【例1】糖尿病的形成有多种原因，如图2中①②③表示由三种机体免疫异常引起的糖尿病，请据图2回答下列问题：

图2

（1）图2中浆细胞产生的抗体Y1与胰岛B细胞上的受体结合，导致胰岛B细胞对________的敏感度降低，胰岛素的分泌量减少，血糖浓度升高。

（2）抗体Y3与________结合，使胰岛素不能发挥作用，从而使血糖浓度升高。

（3）上述三种糖尿病中，可以通过注射胰岛素来治疗的是________，有一种青少年型（Ⅱ型）糖尿病，经检查发现，患者血液中胰岛素含量正常，但患者仍表现出尿糖症状，该病的病因最可能类似于图2中的________。

【分析】（1）图2中浆细胞产生的抗体Y1与胰岛B细胞上的受体结合，导致胰岛B细胞对葡萄糖浓度上升的敏感度降低，使胰岛素的分泌量减少，血糖浓度升高；（2）图2中浆细胞产生的抗体Y3与靶细胞上的胰岛素受体结合，使胰岛素不能与靶细胞结合，发挥不了作用，从而使血糖浓度升高；（3）这三种糖尿病，①②是由于胰岛素分泌减少造成的，故注射胰岛素是有效的，但③是因抗体（Y3）与胰岛素受体结合，使胰岛素不能与靶细胞结合，故注射胰岛素是无效的，青少年型糖尿病类似于③。

【答案】（1）葡萄糖 （2）靶细胞上的胰岛素受体 （3）①②③

教师在试题讲解时，可以引入“鸠占鹊巢”这一成语：分析得出喜鹊（激素或葡萄糖）的巢（受体），被斑鸠（抗体）占据，使信息传递出现障碍，导致喜鹊无家可归（机体出现血糖高、尿糖的现象）。

以下是笔者在教学中总结的类（本）体举例，如表1。

表1

2.3 字母、符号——同化新知识的工具

学习如爬坡过坎，前行的路上会遇到众多疑难问题，理解和解决不同类型的问题需要不一样的工具。字母、符号种类繁多，是破解部分问题的良好工具。例如利用师生熟悉的26个英文字母同化蛋白质结构多样性的问题（如图3）。

图3 蛋白质结构多样性的原因

2.4 人体——同化新知识的直接情境

按照学科核心素养的要求，教师在教学中进行情境创设时，可利用现实生活、科学研究中真实存在的情境。人每天都要吃喝、排泄，学生对自己身体的构造、状态的观察和感知随时随地都可以进行，故人体可以成为课堂中常用的类体。

【例2】（2017年，江苏卷，第3题）下列关于肽和蛋白质的叙述，正确的是（ ）

A.α-鹅膏蕈碱是一种环状八肽，分子中含有8个肽键

B.蛋白质是由2条或2条以上多肽链构成的

C.蛋白质变性是由于肽键的断裂造成的

D.变性蛋白质不能与双缩脲试剂发生反应

【分析】氨基酸形成多肽过程中的相关计算：肽键数=脱去水分子数=氨基酸数-肽链条数。环状肽：肽键数=脱去水分子数=氨基酸数。教学中，教师针对A选项可以把一个个氨基酸看作一位位同学，左手类比氨基，右手类比羧基，牵手（左右手连接）表示形成肽键，8位同学手牵手形成环状（环状八肽），牵手处共有8处，故有8个肽键；若8位同学牵手形成一条链，牵手处有7处，故肽键数为7个。

【答案】A

【例3】（2017年，全国卷I，第1题）细胞间信息交流的方式有多种。在哺乳动物卵巢细胞分泌的雌激素作用于乳腺细胞的过程中，以及精子进入卵细胞的过程中，细胞间信息交流的实现分别依赖于（ ）

A.血液运输，突触传递

B.淋巴运输，突触传递

C.淋巴运输，胞间连丝传递

D.血液运输，细胞间直接接触

【分析】内分泌细胞分泌激素作用于靶细胞，信号由细胞分泌通过血液循环运输传递到靶细胞，进行细胞间的信息交流（好比A同学书写信件邮寄给B同学）；精子与卵细胞结合时，两者细胞膜表面直接相互接触，信息从一个细胞传递到另一个细胞，进行细胞间的信息交流（好比甲同学和乙同学面对面、手握手）。

【答案】D

其他此类类（本）体举例，如表2。

表2

3.小结

教学中，利用类比的方法同化新知识，以下方面要落实到位。一是教学中用作类体的旧知识（如成语、谚语等）应是学生常用或者熟悉的。当以生活常识作为类体时，教师要考虑学生的社会阅历，例如课前咨询学生对耙（一种农具）的了解，考虑是否用耙同化涂布器。二是使用类比时，一定要找准类比点，确保将类体和本体对应到位，例如，用“过河拆桥”同化“萃取”，明确指出“桥”指代的是“萃取剂”。三是不断进行类体的优化，原因是类体和本体匹配度越高，同化就越有效。笔者认为使用好类比方法，对教师教学及学生学习有很大的帮助。