類比法在高中生物概念建構中的運用

摘 要：在促進學生主動進行概念建構的過程中，類比是一個有效的方法.根據錨類比物的性質將類比法分為模型類比和實驗類比兩類，通過運用實例說明類比法可以降低新概念的理解難度，揭示本質屬性，實現微觀現象的宏觀化，從而完成概念的建構，提高課堂的有效性.

關鍵詞：核心素養；類比法；概念建構；高中生物

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1008-0333（2023）12-0128-03

收稿日期：2023-01-25

作者簡介：范懷全（1965.10-），男，學士，高級教師，從事高中生物教學研究.

1 生物學概念

生物學概念不僅生物學科知識的基本單位，也是科學思維的基本單位，同時也是對生命現象和生命活動規律的高度概括、抽象總結.在知識系統中，概念作為“節點”，用于構成知識、聯結知識.

完整的生物學概念其呈現形式常常是用一句話來表達，通常是由概念名稱、概念例證、概念內涵和外延三部分組成的陳述句的句式.以“酶”為例進行說明，見表1.

從學科知識結構角度和概念層次方面，常把生物學概念分為大概念，重要概念和次位概念.

一般來說，一個大概念包含有若干個重要概念.而每個重要概念將有相應的幾個次位概念來支撐，如圖1所示.

2 概念建構

在概念教學中，建構是通過學生的已有經驗以及將要學習的新知之間的反復、雙向的互作，最終形成和調整個體新的認知結構或圖式.在這樣的知識、概念建構過程中，首先，學生應理解當前信息，且這種理解是建立在原有的知識經驗基礎上的，同時還應進一步基于當前信息，又要超越信息本身；其次，對原有知識經驗的運用絕不是簡單、線性地提取和套用，個體還要依據新概念，對原有知識作出相應的某種調整、改造，也就是常說的同化和順應.建構主義理論把個體已有的這些經驗背景稱為“概念生態”.這些概念生態將會影響概念的發展，因此概念建構應該是基于已有的概念生態，以該“發展區”為生長點，找到新舊概念之間的聯系點、契合點，從而在“同化和順應”的基礎之上，實現“平衡——不平衡——新的平衡”的過程.有部分學者主張連續途徑和不連續途徑兩種途徑.

實踐中如何幫助學生利用個體已有的概念生態為生長點，實現概念的意義建構呢？其實概念建構的具體方法有很多，近幾年有教育研究者提出了類比的教學策略，并把類比視為“協助學生重建知識框架的有效工具”.

3 攜類比之翼，促概念建構

3.1 類比法的理論基礎

類比是一種邏輯方法，兩個或兩類對象在某些方面具有相似或相同的特征，根據這樣的性質，從而推出它們在其他方面可能相似或相同.將兩個對象進行類比是有理論依據的，除了上述所說的建構主義學習論，還有一個重要理論基礎是類比遷移理論.

類比遷移理論是類比法的源泉.當人們遇到首次出現的問題（又稱靶問題）時，會下意識地用處理過類似問題（又稱源問題）的方法去思考和解決，這種方法就是類比遷移即類比法，人們常說的“觸類旁通”就是這個意思.迄今為止多被接受的幾大遷移理論是：結構圖印理論+語用圖示理論+樣例理論.從這些理論中可以整理出類比的大致過程如圖2所示.

綜合類比的定義以及理論基礎，可以看出類比具有表2所列幾個特點.

3.2 類比法的組織模式

利用邏輯推理把類比對象類比到研究對象，根據它們之間的某種相似性，類比出未知對象也具有相應的特質，為此提出了類比橋策略，具體由四個程序組成：（1）呈現錨類比物；（2）呈現目標物，與錨類比物作比較；（3）提供類比橋，開展小組討論等活動；（4）提供解釋模式，讓目標有意義.如圖3所示.

3.3 類比教學在概念建構過程的運用案例

教師在教學新概念之前，應該分析學情，探測學生已有的認知結構，在概念生態里找到能被理解且能被使用的錨類比物，在教學活動中完成錨類比物與目標物的聯結.這里所說的的錨類比物可以是因地制宜選擇的生物或非生物、生物學有關或無關、理論或方法等有效資源.比如日常事物、實物、生活情景，可以是圖像、圖形和表格，甚至還可以是故事等文本資料，跨學科的一些知識、原理、定律.當然在完成一次的概念建構中可能只用了一個類比物，也可能需要多個類比物，多次類比才能達成目標.筆者根據某次概念建構過程中被利用的主要錨類比物的動靜態性質，分為模型類比和實驗類比兩類.

3.3.1 模型類比，彰顯直觀形象

這里說的模型可以是日常事物實物、生活情景，可以是圖像、圖形和表格，甚至還可以是故事等文本資料，跨學科的一些模型，原理、定律都可能成為用以類比教學中的有效資源.這些素材統稱為模型，相對來說是靜態的載體.這些模型憑借結構上的生動、功能上的靈活以及可理解的信息等特點，幫助學生以新的方法來學習目標概念，并使其更加友好、合理和可接受，可能會達到令學生終生難忘的效果.

例如，染色體組的概念教材是這樣表述的：“細胞中的一組非同源染色體，它們在形態和功能上各不相同，但又攜帶著控制生物生長、發育、遺傳和變異的全部信息，這樣的一組染色體，叫做一個染色體組.”這一段話字數較多，理解起來較吃力.可以就地取材，借助雙手做類比，降低理解難度.如圖4所示.

該模型類比中的錨類比物與目標物見表3.

3.3.2 實驗類比， 揭示本質屬性

在概念建構過程中經常可設計一些模擬實驗活動，變微觀為宏觀，化抽象為直觀，促進學生對目標概念的主動建構.梳理教材中主要的例子，見表4.

除了教材顯性提供的實驗類比活動外，教師也可創新性的挖掘，自行設計一些模擬實驗來幫助學生理解抽象概念以及規律性的掌握科學方法.如在學習標志重捕法時，教師可以設計紅、綠色豆種子模擬實驗.操作步驟為：取出30粒黑豆→剩余黑色種子倒入燒杯→加入30粒綠豆→混合均勻→隨機抓取→統計綠色與黑色粒數→計算燒杯中黑色總數→重復3～5次→計算每次總數的平均值.此時的錨類比物、目標物見表5.

類比教學還有其他方面的具體應用，這里不再枚舉.通過類比教學，從學生熟悉的或已知的表象出發或者參與宏觀實驗活動，不但可以幫助其理解抽象概念，掌握科學方法，實現微觀現象的宏觀化表征，從而順利實現概念的建構，提高課堂有效性.

類比教學也有一定的局限性.由于學生的概念生態中沒有適宜的錨類比物，或選取的不恰當造成錯誤匹配、錯誤使用、類比失敗等，從而導致學生對目標概念更加無法理解.因此類比法不能“照葫蘆畫瓢”，思維創造性也應充分體現.因此在使用時應該發揮教師的創新性，多比較，找到合適的、較佳的錨類比物，搭好類比橋.

參考文獻：

劉恩山.中學生物學教學論.北京：高等教育出版社，2009.

林紅英.基于思維導圖的高中生物概念教學研究 .福州：福建師范大學，2016.

［責任編輯：季春陽］