优化生物学教学——类比法的正确运用与评估

摘 要：本文探讨了类比法在教学中可能导致的误解现象及成因，包括过度简化或夸大内容、与学生先前知识或经验不一致、诱发错误联想或推理以及忽略学生个体差异等问题，提出了明确类比界限、激发学生批判性思维以及实施有效评价反馈等措施，避免或减少学生对高中生物学概念的误解，为高中生物学教师正确应用类比法提供有效建议。

关键词：类比法；高中生物学教学；教学策略；概念误解

文章编号：1003-7586（2024）06-0095-02 中图分类号：G633.91 文献标识码：B

随着生命科学的不断发展，生物学教学中的类比法逐渐成为一把双刃剑。这种教学方法旨在通过将抽象的生物学概念与学生日常生活中的熟悉现象进行类比，以深化学生对概念的理解并引发其探索兴趣。虽然类比法在教材编写与课堂教学中得到了广泛的采纳与推崇，但不够精确的应用却容易造成学生对核心概念的误解，进而影响学习效果。^［1］本文针对类比法在教学实践中存在的问题进行深入剖析，提出了一系列针对教学策略的改进措施。这些措施将协助教师调整教学方法并最大限度地发挥类比法的优势，同时降低误导风险，确保学生核心素养的有效培养。

1 类比法在教学中导致学生误解的原因

1.1 类比法的适度与界限

教师在高中生物学教学中应用类比法时，经常面临如何平衡类比内容的简化度和准确度的问题。认知负荷理论指出，要减少学生理解科学概念时的认知负担，一定程度的简化是必须的，但过度简化则可能抹去概念的关键特征，导致学生的理解偏离原意。例如，将“光合作用”仅解释为“植物利用太阳能制造食物”的观点忽视了光合作用中光反应与暗反应的多步骤复杂性，可能导致学生将其理解为简单的能量转化过程，从而忽视了其生化反应的深层意义。此外，类比法中过分地夸大相似性也会增加学生误解的风险，教师需要在引导学生的同时，适时地提醒学生关注类比法的局限性。

再比如课本中将“线粒体”类比为“细胞的动力车间”，该类比在初学阶段有利于学生抓住线粒体在细胞能量转换中的核心作用。然而这种简化的类比有可能随着学生学习的深入造成误解，学生可能将线粒体的功能仅仅理解为产生能量，从而忽视其在细胞生理过程中的其他作用。此例清晰地展示了过度简化的类比如何阻碍学生对生物学概念的全面和深入理解，从而影响深度学习的效果。

1.2 类比内容与学生已有知识或经验的不一致

建构主义理论指出，学生对新知识的吸收通常建立在已有的知识或经验之上，将已有的知识结构连接相似的信息进行学习。然而，当类比法使用的目标概念与学生的知识背景不吻合时，教学的效果可能会受到负面影响，甚至引发学生的误解。

例如在解释光合作用时，倘若将叶绿体与太阳能板进行类比，借此联系解释能量转换过程，对于不了解太阳能板工作原理的学生，这样的类比反而增加了学习难度。同样的，在学习细胞分裂时将染色体的变化过程类比为城市的建设过程，若学生缺少对城市建设过程的直接经验和认识，这种类比就可能阻碍他们对染色体变化过程的准确理解。

1.3 类比引起的错误联想或推理

脑科学研究揭示，人类在学习新知识时擅长将新信息与既有的认知结合，这种连接机制是认知发展的核心优势。然而，这一特点也是产生误解的重要原因，在没有恰当引导的情况下，学习者需要通过自身经验进行类比理解，但若这些类比与科学事实相偏离，则可能引发认知偏差。例如在探讨“蛋白质的结构与功能”时，若用“积木”作为比喻，学生或许会错误地将蛋白质理解为简单的单元组合体，从而忽略氨基酸在蛋白质功能中的独特作用。这种简化的模型可能会淡化蛋白质本身的功能性和复杂性。同理，若以复印机的工作原理来形容DNA的复制过程，学生可能无法意识到基因突变在生物进化中的重要作用，导致其错误地认为DNA复制是完美的。这些误解均表明，类比法在建立知识体系的同时，也很容易引起对知识的误解。

1.4 类比未充分顾及学生个体差异

类比法在应用中，往往采用的是一种普遍的假设，即所有学生都具备相似的认知结构和生活经验，这种假设忽略了学生的个体差异。根据加德纳（H.Gardner）的多元智能理论，学生在不同智力领域各有所长。因此即便是同一类比，对于不同学生的教学成效也可能具有差异。此外，学生的学习习惯多种多样，例如有的偏好视觉，有的偏好听觉抑或是动觉，这些习惯也深刻影响了他们对类比概念的消化吸收能力。以基因表达过程的教学为例，某些教师可能会采用“DNA为蓝图，RNA为副本，蛋白质为工程师”这样的类比。对于已有建筑学知识或空间思维能力较强的学生而言，此类比能极大地促进理解，然而若学生未曾接触过相关知识或在空间思维方面较弱，这样的类比则反而会增加理解负担，甚至可能诱发误解。

2 避免或减少类比误解的策略

2.1 明晰类比法的应用框架

从认知心理学的视角出发，类比的理解过程主要包括映射、推理和评价三大环节。映射是基于类比两端元素间的相互关联而建立起的相似性桥梁；推理则利用已建立的框架，从已知推导出未知；评价环节负责对前两环节的逻辑严密性进行反馈。因此，明晰类比的目标、应用范围、前提条件及其内在限制对于引导学生准确地进行类比是不可或缺的。

以“细胞分化”类比为例，教师借用“学生专业选择”来阐释不同细胞的分化路径，此时要清楚地表明类比的初衷：方便学生理解同源细胞如何分化为不同类型的细胞。同时也要提示学生注意到这一类比的局限性，即人类职业选择的可变性较高，而细胞分化则表现出一定程度的规律性和确定性。如此，教师既确定了类比的指向性，又指出了其局限性，进而引发学生深层次的思考，加深其对生物学核心概念的掌握。

2.2 激励学生的深度参与并主动思考

教师在利用类比法进行生物学教学设计时，应引导学生自主投入和探寻，并进行批判性分析与反思。教师应通过借助专门设计的教学活动，鼓励学生接触类比概念后，从不同视角发掘类比概念的异同，并运用批判性思维进行仔细考量。例如，在讨论细胞器的功能时，可以通过设置角色扮演环节，邀请学生分别以“分子生物学家”和“一般市民”的身份，深入探讨核糖体与“蛋白质工厂”的比喻是否恰当。扮演“分子生物学家”的学生聚焦核糖体对于蛋白质合成的关键作用及其与工厂流水线的相似性，而“市民”视角的学生则可以从更宽泛的角度思考该生物学概念的日常意义。在“线粒体作为能源工厂”的议题探讨过程中，设置小组讨论，让学生团队结合生物学及物理学相关知识对类比的逻辑性和准确度进行交流讨论。以上教学活动不仅锻炼了学生的个人表达能力，还有助于培养科学思维与核心素养。

2.3 对类比法进行及时评估与反馈

将类比法应用于教学设计时，教师需要通过实时评估与反馈机制，精准把握学生对生物学概念的理解情况，及时识别并指导学生克服重难点，修正对生物学概念的误解。为实现这一目的，教师可以借助提问法评估学生对类比关系的理解。例如询问：酶的本质是什么？酶与“助手”在功能上有哪些异同点？这些问题不仅能够帮助教师了解学生是否准确理解知识点，也是检验其是否深度理解类比法的有效路径。同时，教师可制订一系列类比评估准则，让学生依据这些标准对自己的理解进行自我评估，提升自主学习和评价能力。此外，发现学生对特定概念产生误解时，教师应立刻进行指正，并采用更恰当的类比或者更加直观的生物学模型引导学生形成对概念的正确认知。借由评估与实时反馈，引导学生纠正类比过程中的误解，从而加深对生物学知识的正确认识。

总而言之，类比法作为一项有效的教学方法，能在正确执行的基础上，显著地提高学生的科学推理能力，并辅助他们掌握复杂的生物学概念。其不仅为教师在生物学教学中实施反思和优化提供了新视角，也为教师如何更高效地运用类比法提供了理论依据和实践指导。因此生物学教师在运用类比法时，应当建立严谨且全面的思维模式，确保传达科学信息的准确性，从而避免或减少教学过程中的误解，引发学生深度反思。

参考文献

［1］ 洪花花.小议类比法在生物教学中的应用［J］.中学生物学，2013，29（5）：13-16．