类比推理在高中生物教学中的应用

类比推理在高中生物教学中的应用

   陈飞健

【摘要】：类比推理，简称类推、类比，是各种逻辑推理中，最富有创造性的一种。在生物学的教学中恰当的引用类比推理，是培养学生综合思维能力和创新思维能力的一种好方法。

【关键词】： 生物教学   类比推理

由中华人民共和国教育部制定的《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，要初步学会11项基本技能。因此，现行的普通高中课程标准实验教科书，普遍在教科书内穿插介绍了各种科学研究方法和基本技能。如在人教版生物教科书必修②《遗传与进化》的第２８页就介绍了“类比推理”这个科学研究方法。本文就类比推理在生物教学中的一些应用作一些探讨。

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假说。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教材中对类比推理能力的培养

    虽然人教版生物教科书中在必修②《遗传与进化》第２８页才明确的介绍了类比推理，但事实上，必修①《分子与细胞》是三册高中生物必修书中对类比推理能力培养最多的，详细情况如下表：

位置

内容

必修1第14页思维拓展题

将学校的组成层次与生命系统的层次相类比

必修1第43页拓展题

将细胞膜与窗纱作类比

必修1第44页问题探讨

将细胞器与工厂的车间或部门作类比

必修1第61页探究

将原生质层看作一层半透膜是类比推理。同时本探究还蕴含了归纳推理和演绎推理

必修1第88～90页第2节

将ATP叫做能量通货，与现金等作类比

必修1第118页想像空间

将细胞分化与现代社会中职业的分类相类比

必修2第27～28页

萨顿通过类比推理得出结论：基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代的

必修2第30页技能训练

“请你运用类比推理的方法，推断基因与DNA长链的关系……”对学生的类比推理能力进行训练

必修3第9页实验

实验“生物体维持pH稳定的机制”就是让学生通过实验类比推理出生物体是如何维持pH稳定的

必修3第44页思维拓展题

将人脑与电脑进行类比

并且，从表格可以看出，教材在开始时只是强调类比，要求学生把一个新的或者比较抽象的对象与一个熟悉的或者比较形象的对象进行简单的比较学习。到后来，要求逐步提高了，要求学生能灵活应用类比推理，如要求“请你运用类比推理的方法，推断基因与DNA长链的关系”、“通过实验类比推理出生物体是如何维持pH稳定的”。因此在讲授这些内容时，教师要注意循序渐进，不要一下子对同学们要求太高，得让学生对类比推理有个知道→了解→熟知→应用的过程。

2.2 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。试举以下两个例子。

2.2.1  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，如果我把一个手指比作一个氨基酸，两个手指的间隔表示肽键，请各位同学看下自己的一个手掌，5个手指形成几个间隔？可以用怎样的数学方法计算？那5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6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6位同学按要求手拉手）？手拉手的部位代表什么？6位同学手拉手站成一排又代表什么？6位同学空着的手有几个，说明什么？这样，不但解决了难点，还通过类比推理的活动，提高了同学们的学习兴趣，思维能力也得到一定的提高。

2.2.1  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。

3．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。

【参考文献】

1、 江海平：类比推理对培养生物学科人才创新思维的作用，生物学杂志，2005年10月，第22卷5期。

2、 石斌：生物教学中创造性思维的训练，中学生物教学，2001年第4期

3、 编委会，普通高中生物课程标准（实验）解读，江苏教育出版社，2004 年6月