初中生物學教學中類比推理能力的培養(yǎng)

劉玉泉

(江蘇省常熟市第一中學 215500)

教育部制訂的《基礎教育課程改革綱要(試行)》提出：改革應以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力為核心，學生創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)是其中一個重要內(nèi)容。類比推理能力是學生認知發(fā)展的重要組成，也是學生創(chuàng)造性思維的重要組成部分。生物學作為一門研究生命現(xiàn)象和生命活動規(guī)律的科學，所涉及的各種生命現(xiàn)象和生命活動規(guī)律之間存在著很大程度的相似性與關聯(lián)性，課堂教學中選取恰當?shù)念惐任?，靈活地進行類比推理訓練，不僅能提高學生學習興趣和學習積極性，幫助學生較短時間內(nèi)建立、理解并掌握生物學概念，優(yōu)化教學過程，還能鍛煉學生分析和解決問題的能力，提高學生的創(chuàng)新能力。

1 類比推理的內(nèi)涵

類比推理是指根據(jù)兩個對象在某些屬性上相同或相似性，從其中一個對象具有的某已知特定屬性，做出另一個對象也具有該特定屬性的推理[1]。具體形式如下：根據(jù)對象甲(類比物)具有屬性A、B、C、D，對象乙(目標物)具有屬性A、B、C，可以推理出對象乙(目標物)也具有屬性D。不過，這種推理是一種或然性推理，不是必然，可能具有，也可能不具有這種屬性。因推理結論包含有某種聯(lián)想、猜測的成份，需要在實踐中作檢驗、補充與修改。推理結論真實性影響著推理者作推理的信心和把握程度，準確熟練掌握和運用類比推理作出推理并解決問題是一種技能或能力，教學中可以通過分步訓練來提高。

2 培養(yǎng)初中生類比推理能力的可行性

類比推理能力是一種較高要求的能力，但兒童心理學家讓．皮亞杰認為：許多11～12 歲的兒童能夠完全理解關系相似性，已經(jīng)建構了相應思維結構，能夠解決類比任務[2]。我國正常進入初中階段學習年齡為12或12歲以上。這一年齡段的學生正處于能力和思維的飛速發(fā)展時期，且已具備了進行類比學習的基礎，應重視初中學生類比推理能力培養(yǎng)。從初中生物學課程標準看，有許多內(nèi)容適宜采用類比教學，例如：生物之間有相同或相似的結構，生物體各種生命活動內(nèi)在本質(zhì)之間也有著相似之處，生物間相似性是生物分類的主要依據(jù)。

同時針對初中生物教材中大量的類比素材，教學中適宜采用類比教學法解釋某些生命現(xiàn)象或規(guī)律，解決學習生物學時遇到的難題或問題。因此，生物教學中加強類比推理訓練，不僅能化解教學難點、優(yōu)化教學過程，還能在解決問題過程中提高學生的類比推理思維能力，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力。

3 類比推理過程與能力培養(yǎng)

3.1 呈現(xiàn)問題 通過觀察和實踐發(fā)現(xiàn)未知事物和現(xiàn)象，即發(fā)現(xiàn)問題；有了問題后才會去探索、思考、想象和猜測，才會產(chǎn)生尋找問題答案的動力。學生學習也是這樣，為啟發(fā)學生的思維，通過現(xiàn)代教育技術等手段創(chuàng)設問題情境，激發(fā)學生對問題的好奇心與求知欲，產(chǎn)生驅(qū)動思維活動的動力。但問題有方方面面、多種多樣，生物學教學中應根據(jù)教學實際將需要解決的問題準確地呈現(xiàn)出來。

初中課程標準中“綠色開花植物結構層次”與“綠色開花植物一生”中都提到“綠色開花植物”概念，但部分學生對其認識不深刻。生活中有些綠色開花植物見不到其開花和結果，那還是綠色開花植物嗎？番薯是一種生活中常見的綠色開花植物，但一般只接觸到其可食用部分的塊根，即使生活在農(nóng)村或有種植番薯經(jīng)歷的人一般也見不到其植株開花和結果。以此引出問題：多年不見其開花，為什么還是綠色開花植物？這時需要教師解釋：番薯是多年生草本植物，原產(chǎn)于美洲的熱帶地區(qū)，雖然我國各地都有種植，但它開花需要短日照條件；在短日照條件下，我國大部分地區(qū)已進入秋冬季，秋冬季氣溫低導致番薯地上部分沒有完成開花結果過程就死亡了。所以我國大部分地區(qū)見不到其植株開花和結果(我國南方地區(qū)能開花結果)。教師利用學生陌生又好奇的心態(tài)引入新的問題：同學們猜一猜，番薯開什么形狀的花？

3.2 類比分析 類比分析是類比推理過程的關鍵環(huán)節(jié)，決定著類比推理過程的科學性及類比推理結論的有效性。生物相似項可分結構的相似性、生理功能相似性和生活習性相似性等三類；生物相似項間的關系有：生物結構決定其功能，功能適應生存環(huán)境，生存環(huán)境影響生物生存分布。

3.2.1 分析并表征目標物 用系統(tǒng)分析的方法全面、科學地分析目標物，從認知結構中提取并呈現(xiàn)目標物具有的已知屬性或特征；分析需要求知的事物、現(xiàn)象、觀點與問題的屬性或特征，作恰當方式呈現(xiàn)，也稱表征；同時盡可能剖析到已知屬性與未知屬性之間的關系。為解決問題：番薯開什么形狀的花？通過觀察得知番薯植株有以下特征：塊根，多年生草本，葡匐莖，葉心臟形至掌狀深裂等。

3.2.2 尋找并確定類比物(也可稱類比對象或類比源) 尋找并確定合適的類比物是決定類比推理是否有效與類比推理結論是否可靠的關鍵。根據(jù)分析并表征目標物的已知屬性，檢索已有知識體系或生活經(jīng)驗，尋找具有相似屬性或特征類比物。相似屬性愈多，則類比推理結論愈可靠。根據(jù)已觀察到的番薯植株的特征，抓住關鍵特征：草本，葉心臟形等，從生活經(jīng)驗中搜索具體相似特征的植物，如常見的觀賞用草本植物——牽牛。

3.2.3 比較目標物與類比物之間的相似性，建立映射關系 可類比目標物與類比物之間的相似性，但相似性是一個相對的、靈活的概念。相似不是完全相同，必然存在著差異性，且差異性又有大有小、多種多樣，有形態(tài)特征的差異，也有本質(zhì)屬性上的差異。在比較分析時，要分清兩個對象是本質(zhì)的、非本質(zhì)的、還是因果關系和科學定律上相似的[3]。比較番薯與牽牛二種植物相似在：①番薯多年生草本，牽牛一年生草本，都是草本；②番薯莖是葡匐莖，牽牛莖是纏繞莖，二者莖形態(tài)相似；③番薯葉心臟形至掌狀深裂，牽牛葉心臟形通常三裂，基本形狀也是葉心臟形且有裂；④番薯開花形狀未知，牽牛開漏斗狀花。

在分析比較目標物與類比物之間的相似性基礎上，將二者的屬性或特征進行匹配，將番薯與牽牛多個特征建立映射關系。

3.3 推理 如果存在關鍵性匹配，便進行類比推理，將類比物已有的屬性或特征遷移到目標物上，完成推理過程[3]。番薯與牽牛之間建立多個特征映射關系后，從牽牛開的漏斗狀花推理到番薯也開漏斗狀花。

3.4 結論的評估與修改 類比推理出的結論需要在實踐中檢驗、補充或修改[4]。推理后，可以查閱資料得知番薯的確開漏斗狀花，且這二種植物分類上同屬于旋花科，說明以上推理有效；如發(fā)現(xiàn)推理無效則應重新尋找類比物，重新比較分析推理直至得到真實結論。生物學教學中有許多可用作類比推理的素材，生物的分類就是根據(jù)生物之間的相似性作為分類依據(jù)，兩種生物相似性越大，則它們之間的親緣關系越近；反之亦然。

4 初中生類比推理能力培養(yǎng)的注意事項

類比推理思維雖是一種傳統(tǒng)思維，但具有很強的預測性和創(chuàng)新性，因此類比推理又是一種較高級的思維方式，培養(yǎng)初中生類比推理能力應注意以下方面。

4.1 必須適合并促進學生身心發(fā)展 類比推理是一種抽象思維，需要推理者具有豐富的知識體系、生活經(jīng)驗和對相似項類比的比較和表征的能力。所以，類比推理培養(yǎng)應尊重學生認知規(guī)律，根據(jù)初中生年齡特點，注重自然生成。類比對象盡可能選擇他們熟悉并能理解的類比物，否則不僅類比推理訓練沒有效果，反而增加學生學習難度。如類比物選擇不恰當，還可能引起學生錯誤認識，以后教學難度更大。

4.2 注重循序漸進原則 從年齡特征看，初中生雖初步具備了進行類比學習的基礎，但起點較低，學生間思維發(fā)展又不平衡，所以應從易到難、從簡單到復雜、從表面到本質(zhì)循序漸進地訓練；從類比物選擇看，盡可能先選擇學生熟悉且恰當?shù)念惐任?；從類比推理難度看，先進行解釋性類比訓練，有基礎后再進行解決問題性類比訓練，條件成熟時可試行創(chuàng)意性類比訓練[3]；從類比方法選擇看，盡可先進行貼近生活的事例類比、仿生類比和實物模型法類比，后進行論理法、聯(lián)想法等類比。

4.3 凸顯推理價值，注重能力培養(yǎng) 從生物學內(nèi)容安排看，七年級新學科介紹時引入仿生學內(nèi)容，引導學生找出對應關系，熟悉映射關系；后安排分類教學有利于學生比較生物間的相似性，深化映射關系；稍高年級進入類比推理訓練的深化階段，開展原始生命的推測、生物進化樹、人工選擇對自然選擇的啟示、模擬探究皮膚是一道保護屏障等較高要求的類比推理訓練。模擬探究皮膚是一道保護屏障的探究活動，因?qū)嶒瀸ο筇厥猓荒苤苯訉嶒?，只能以蘋果皮作替代物進行實驗，這是一種模擬法，教學中應注意分析并建立類比對應關系；原始生命形成由于客觀原因，不能對生命起源進行直接實驗，只能借米勒模擬實驗替代進行推測，但教學中需要解釋這只是運用類比推理思維對原始生命形成的一種推測，以此凸現(xiàn)推理價值，注重能力培養(yǎng)。

總之，在新認知形成中類比推理起到新舊過渡與啟發(fā)作用，與此同時，類比推理可激活學生思維，培養(yǎng)推理思維能力。但也不能過分地強調(diào)類比物和目標物之間的關系，特別是運用事理類比與聯(lián)想類比等類比物和目標物相關性不強時，類比要適度，不能牽強附會，否則有礙學生對教學概念精確把握。教學中只有引導學生建構良好知識體系，豐富自身生活實踐經(jīng)驗，加強解決問題訓練，類比推理能力才會與其身心發(fā)展同步提高。