優(yōu)化生物學(xué)教學(xué)——類比法的正確運(yùn)用與評(píng)估

摘 要：本文探討了類比法在教學(xué)中可能導(dǎo)致的誤解現(xiàn)象及成因，包括過度簡(jiǎn)化或夸大內(nèi)容、與學(xué)生先前知識(shí)或經(jīng)驗(yàn)不一致、誘發(fā)錯(cuò)誤聯(lián)想或推理以及忽略學(xué)生個(gè)體差異等問題，提出了明確類比界限、激發(fā)學(xué)生批判性思維以及實(shí)施有效評(píng)價(jià)反饋等措施，避免或減少學(xué)生對(duì)高中生物學(xué)概念的誤解，為高中生物學(xué)教師正確應(yīng)用類比法提供有效建議。

關(guān)鍵詞：類比法；高中生物學(xué)教學(xué)；教學(xué)策略；概念誤解

文章編號(hào)：1003-7586（2024）06-0095-02 中圖分類號(hào)：G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

隨著生命科學(xué)的不斷發(fā)展，生物學(xué)教學(xué)中的類比法逐漸成為一把雙刃劍。這種教學(xué)方法旨在通過將抽象的生物學(xué)概念與學(xué)生日常生活中的熟悉現(xiàn)象進(jìn)行類比，以深化學(xué)生對(duì)概念的理解并引發(fā)其探索興趣。雖然類比法在教材編寫與課堂教學(xué)中得到了廣泛的采納與推崇，但不夠精確的應(yīng)用卻容易造成學(xué)生對(duì)核心概念的誤解，進(jìn)而影響學(xué)習(xí)效果。^［1］本文針對(duì)類比法在教學(xué)實(shí)踐中存在的問題進(jìn)行深入剖析，提出了一系列針對(duì)教學(xué)策略的改進(jìn)措施。這些措施將協(xié)助教師調(diào)整教學(xué)方法并最大限度地發(fā)揮類比法的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)降低誤導(dǎo)風(fēng)險(xiǎn)，確保學(xué)生核心素養(yǎng)的有效培養(yǎng)。

1 類比法在教學(xué)中導(dǎo)致學(xué)生誤解的原因

1.1 類比法的適度與界限

教師在高中生物學(xué)教學(xué)中應(yīng)用類比法時(shí)，經(jīng)常面臨如何平衡類比內(nèi)容的簡(jiǎn)化度和準(zhǔn)確度的問題。認(rèn)知負(fù)荷理論指出，要減少學(xué)生理解科學(xué)概念時(shí)的認(rèn)知負(fù)擔(dān)，一定程度的簡(jiǎn)化是必須的，但過度簡(jiǎn)化則可能抹去概念的關(guān)鍵特征，導(dǎo)致學(xué)生的理解偏離原意。例如，將“光合作用”僅解釋為“植物利用太陽(yáng)能制造食物”的觀點(diǎn)忽視了光合作用中光反應(yīng)與暗反應(yīng)的多步驟復(fù)雜性，可能導(dǎo)致學(xué)生將其理解為簡(jiǎn)單的能量轉(zhuǎn)化過程，從而忽視了其生化反應(yīng)的深層意義。此外，類比法中過分地夸大相似性也會(huì)增加學(xué)生誤解的風(fēng)險(xiǎn)，教師需要在引導(dǎo)學(xué)生的同時(shí)，適時(shí)地提醒學(xué)生關(guān)注類比法的局限性。

再比如課本中將“線粒體”類比為“細(xì)胞的動(dòng)力車間”，該類比在初學(xué)階段有利于學(xué)生抓住線粒體在細(xì)胞能量轉(zhuǎn)換中的核心作用。然而這種簡(jiǎn)化的類比有可能隨著學(xué)生學(xué)習(xí)的深入造成誤解，學(xué)生可能將線粒體的功能僅僅理解為產(chǎn)生能量，從而忽視其在細(xì)胞生理過程中的其他作用。此例清晰地展示了過度簡(jiǎn)化的類比如何阻礙學(xué)生對(duì)生物學(xué)概念的全面和深入理解，從而影響深度學(xué)習(xí)的效果。

1.2 類比內(nèi)容與學(xué)生已有知識(shí)或經(jīng)驗(yàn)的不一致

建構(gòu)主義理論指出，學(xué)生對(duì)新知識(shí)的吸收通常建立在已有的知識(shí)或經(jīng)驗(yàn)之上，將已有的知識(shí)結(jié)構(gòu)連接相似的信息進(jìn)行學(xué)習(xí)。然而，當(dāng)類比法使用的目標(biāo)概念與學(xué)生的知識(shí)背景不吻合時(shí)，教學(xué)的效果可能會(huì)受到負(fù)面影響，甚至引發(fā)學(xué)生的誤解。

例如在解釋光合作用時(shí)，倘若將葉綠體與太陽(yáng)能板進(jìn)行類比，借此聯(lián)系解釋能量轉(zhuǎn)換過程，對(duì)于不了解太陽(yáng)能板工作原理的學(xué)生，這樣的類比反而增加了學(xué)習(xí)難度。同樣的，在學(xué)習(xí)細(xì)胞分裂時(shí)將染色體的變化過程類比為城市的建設(shè)過程，若學(xué)生缺少對(duì)城市建設(shè)過程的直接經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)識(shí)，這種類比就可能阻礙他們對(duì)染色體變化過程的準(zhǔn)確理解。

1.3 類比引起的錯(cuò)誤聯(lián)想或推理

腦科學(xué)研究揭示，人類在學(xué)習(xí)新知識(shí)時(shí)擅長(zhǎng)將新信息與既有的認(rèn)知結(jié)合，這種連接機(jī)制是認(rèn)知發(fā)展的核心優(yōu)勢(shì)。然而，這一特點(diǎn)也是產(chǎn)生誤解的重要原因，在沒有恰當(dāng)引導(dǎo)的情況下，學(xué)習(xí)者需要通過自身經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行類比理解，但若這些類比與科學(xué)事實(shí)相偏離，則可能引發(fā)認(rèn)知偏差。例如在探討“蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能”時(shí)，若用“積木”作為比喻，學(xué)生或許會(huì)錯(cuò)誤地將蛋白質(zhì)理解為簡(jiǎn)單的單元組合體，從而忽略氨基酸在蛋白質(zhì)功能中的獨(dú)特作用。這種簡(jiǎn)化的模型可能會(huì)淡化蛋白質(zhì)本身的功能性和復(fù)雜性。同理，若以復(fù)印機(jī)的工作原理來形容DNA的復(fù)制過程，學(xué)生可能無法意識(shí)到基因突變?cè)谏镞M(jìn)化中的重要作用，導(dǎo)致其錯(cuò)誤地認(rèn)為DNA復(fù)制是完美的。這些誤解均表明，類比法在建立知識(shí)體系的同時(shí)，也很容易引起對(duì)知識(shí)的誤解。

1.4 類比未充分顧及學(xué)生個(gè)體差異

類比法在應(yīng)用中，往往采用的是一種普遍的假設(shè)，即所有學(xué)生都具備相似的認(rèn)知結(jié)構(gòu)和生活經(jīng)驗(yàn)，這種假設(shè)忽略了學(xué)生的個(gè)體差異。根據(jù)加德納（H.Gardner）的多元智能理論，學(xué)生在不同智力領(lǐng)域各有所長(zhǎng)。因此即便是同一類比，對(duì)于不同學(xué)生的教學(xué)成效也可能具有差異。此外，學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣多種多樣，例如有的偏好視覺，有的偏好聽覺抑或是動(dòng)覺，這些習(xí)慣也深刻影響了他們對(duì)類比概念的消化吸收能力。以基因表達(dá)過程的教學(xué)為例，某些教師可能會(huì)采用“DNA為藍(lán)圖，RNA為副本，蛋白質(zhì)為工程師”這樣的類比。對(duì)于已有建筑學(xué)知識(shí)或空間思維能力較強(qiáng)的學(xué)生而言，此類比能極大地促進(jìn)理解，然而若學(xué)生未曾接觸過相關(guān)知識(shí)或在空間思維方面較弱，這樣的類比則反而會(huì)增加理解負(fù)擔(dān)，甚至可能誘發(fā)誤解。

2 避免或減少類比誤解的策略

2.1 明晰類比法的應(yīng)用框架

從認(rèn)知心理學(xué)的視角出發(fā)，類比的理解過程主要包括映射、推理和評(píng)價(jià)三大環(huán)節(jié)。映射是基于類比兩端元素間的相互關(guān)聯(lián)而建立起的相似性橋梁；推理則利用已建立的框架，從已知推導(dǎo)出未知；評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)負(fù)責(zé)對(duì)前兩環(huán)節(jié)的邏輯嚴(yán)密性進(jìn)行反饋。因此，明晰類比的目標(biāo)、應(yīng)用范圍、前提條件及其內(nèi)在限制對(duì)于引導(dǎo)學(xué)生準(zhǔn)確地進(jìn)行類比是不可或缺的。

以“細(xì)胞分化”類比為例，教師借用“學(xué)生專業(yè)選擇”來闡釋不同細(xì)胞的分化路徑，此時(shí)要清楚地表明類比的初衷：方便學(xué)生理解同源細(xì)胞如何分化為不同類型的細(xì)胞。同時(shí)也要提示學(xué)生注意到這一類比的局限性，即人類職業(yè)選擇的可變性較高，而細(xì)胞分化則表現(xiàn)出一定程度的規(guī)律性和確定性。如此，教師既確定了類比的指向性，又指出了其局限性，進(jìn)而引發(fā)學(xué)生深層次的思考，加深其對(duì)生物學(xué)核心概念的掌握。

2.2 激勵(lì)學(xué)生的深度參與并主動(dòng)思考

教師在利用類比法進(jìn)行生物學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生自主投入和探尋，并進(jìn)行批判性分析與反思。教師應(yīng)通過借助專門設(shè)計(jì)的教學(xué)活動(dòng)，鼓勵(lì)學(xué)生接觸類比概念后，從不同視角發(fā)掘類比概念的異同，并運(yùn)用批判性思維進(jìn)行仔細(xì)考量。例如，在討論細(xì)胞器的功能時(shí)，可以通過設(shè)置角色扮演環(huán)節(jié)，邀請(qǐng)學(xué)生分別以“分子生物學(xué)家”和“一般市民”的身份，深入探討核糖體與“蛋白質(zhì)工廠”的比喻是否恰當(dāng)。扮演“分子生物學(xué)家”的學(xué)生聚焦核糖體對(duì)于蛋白質(zhì)合成的關(guān)鍵作用及其與工廠流水線的相似性，而“市民”視角的學(xué)生則可以從更寬泛的角度思考該生物學(xué)概念的日常意義。在“線粒體作為能源工廠”的議題探討過程中，設(shè)置小組討論，讓學(xué)生團(tuán)隊(duì)結(jié)合生物學(xué)及物理學(xué)相關(guān)知識(shí)對(duì)類比的邏輯性和準(zhǔn)確度進(jìn)行交流討論。以上教學(xué)活動(dòng)不僅鍛煉了學(xué)生的個(gè)人表達(dá)能力，還有助于培養(yǎng)科學(xué)思維與核心素養(yǎng)。

2.3 對(duì)類比法進(jìn)行及時(shí)評(píng)估與反饋

將類比法應(yīng)用于教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，教師需要通過實(shí)時(shí)評(píng)估與反饋機(jī)制，精準(zhǔn)把握學(xué)生對(duì)生物學(xué)概念的理解情況，及時(shí)識(shí)別并指導(dǎo)學(xué)生克服重難點(diǎn)，修正對(duì)生物學(xué)概念的誤解。為實(shí)現(xiàn)這一目的，教師可以借助提問法評(píng)估學(xué)生對(duì)類比關(guān)系的理解。例如詢問：酶的本質(zhì)是什么？酶與“助手”在功能上有哪些異同點(diǎn)？這些問題不僅能夠幫助教師了解學(xué)生是否準(zhǔn)確理解知識(shí)點(diǎn)，也是檢驗(yàn)其是否深度理解類比法的有效路徑。同時(shí)，教師可制訂一系列類比評(píng)估準(zhǔn)則，讓學(xué)生依據(jù)這些標(biāo)準(zhǔn)對(duì)自己的理解進(jìn)行自我評(píng)估，提升自主學(xué)習(xí)和評(píng)價(jià)能力。此外，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)特定概念產(chǎn)生誤解時(shí)，教師應(yīng)立刻進(jìn)行指正，并采用更恰當(dāng)?shù)念惐然蛘吒又庇^的生物學(xué)模型引導(dǎo)學(xué)生形成對(duì)概念的正確認(rèn)知。借由評(píng)估與實(shí)時(shí)反饋，引導(dǎo)學(xué)生糾正類比過程中的誤解，從而加深對(duì)生物學(xué)知識(shí)的正確認(rèn)識(shí)。

總而言之，類比法作為一項(xiàng)有效的教學(xué)方法，能在正確執(zhí)行的基礎(chǔ)上，顯著地提高學(xué)生的科學(xué)推理能力，并輔助他們掌握復(fù)雜的生物學(xué)概念。其不僅為教師在生物學(xué)教學(xué)中實(shí)施反思和優(yōu)化提供了新視角，也為教師如何更高效地運(yùn)用類比法提供了理論依據(jù)和實(shí)踐指導(dǎo)。因此生物學(xué)教師在運(yùn)用類比法時(shí)，應(yīng)當(dāng)建立嚴(yán)謹(jǐn)且全面的思維模式，確保傳達(dá)科學(xué)信息的準(zhǔn)確性，從而避免或減少教學(xué)過程中的誤解，引發(fā)學(xué)生深度反思。

參考文獻(xiàn)

［1］ 洪花花.小議類比法在生物教學(xué)中的應(yīng)用［J］.中學(xué)生物學(xué)，2013，29（5）：13-16．