科學(xué)概念教學(xué)五要素

李高峰,，唐艷婷

（陜西師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院　西安　710062）

摘要：科學(xué)概念教學(xué)的五個(gè)基本要素是概念的語(yǔ)詞,、內(nèi)涵、外延,、例證及其前科學(xué)概念,。語(yǔ)詞是概念的符號(hào)，語(yǔ)詞和概念之間并不是一一對(duì)應(yīng)的,。內(nèi)涵和外延是概念的兩個(gè)基本特征——內(nèi)涵是概念的含義,，是通過(guò)定義的方法來(lái)界定的；外延是概念的全部對(duì)象,，是通過(guò)劃分的方法來(lái)明確的,。概念的例證是形成科學(xué)概念的必要支持。前科學(xué)概念是科學(xué)概念教學(xué)的重要課程資源,。

關(guān)鍵詞：科學(xué)概念,；教學(xué)要素；概念教學(xué)

科學(xué)概念是客觀事物的共同屬性和本質(zhì)特征在人們頭腦中的反映,，是對(duì)科學(xué)事物的抽象,，是人們觀察、實(shí)驗(yàn)和思維相結(jié)合的產(chǎn)物,，是組成科學(xué)知識(shí)的基本單元,，是形成科學(xué)學(xué)科結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。^[1]進(jìn)行科學(xué)概念的教學(xué),，提高概念教學(xué)的效率,，要關(guān)注與科學(xué)概念相關(guān)的五個(gè)基本要素——科學(xué)概念的語(yǔ)詞、內(nèi)涵,、外延,、例證及其前科學(xué)概念。

一,、科學(xué)概念的語(yǔ)詞

概念是人們認(rèn)識(shí)的結(jié)果,，它反映客觀事物的思想；語(yǔ)詞是一些表示事物或表達(dá)概念的聲音與筆劃,；“概念是語(yǔ)詞的思想內(nèi)容”,，“語(yǔ)詞是概念的語(yǔ)言形式”^[2]，概念與語(yǔ)詞是密切聯(lián)系的,。概念的存在,，必須依附于語(yǔ)詞；不依附于語(yǔ)詞的赤裸裸的概念是不存在的,。語(yǔ)詞的學(xué)習(xí)屬于表征學(xué)習(xí)的范疇,，即學(xué)習(xí)單個(gè)符號(hào)或一組符號(hào)的意義,；表征學(xué)習(xí)是概念學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)和前提。語(yǔ)詞和概念之間并不是一一對(duì)應(yīng)的,。

1.同一概念可以用不同的語(yǔ)詞來(lái)表達(dá)

語(yǔ)詞是民族習(xí)慣的產(chǎn)物,，不同的民族用來(lái)表示同一事物的語(yǔ)詞可以是不同的，如中文和英文對(duì)同一概念就用不同的語(yǔ)詞來(lái)表達(dá)的,，像“細(xì)胞”和“cell”,、“脫氧核糖核酸”和“DNA”、“基因”和“gene”,、“反射”和“reflex”,，二者都表達(dá)相同的概念。有時(shí),，在同一民族語(yǔ)言中,，也常常用不同的語(yǔ)詞來(lái)表達(dá)同一概念。如生物多樣性保護(hù)的方式之一“易地保護(hù)”,，也稱為“遷地保護(hù)”,；又如“過(guò)敏反應(yīng)”“超敏反應(yīng)”和“變態(tài)反應(yīng)”三詞都表達(dá)同一概念。

2.同一語(yǔ)詞也可以表達(dá)不同的概念

同一個(gè)語(yǔ)詞在不同的語(yǔ)境中可以表達(dá)不同的概念,，即一詞多義,，必須結(jié)合具體語(yǔ)境加以理解。例如,，“白頭翁”既可以表達(dá)一種鳥,，也可以表達(dá)一個(gè)老頭；“杜鵑”既可指一種叫“杜鵑”的鳥,，也可以指一種叫“杜鵑”的花,。另外，許多科學(xué)概念都有狹義和廣義之分,。如“新陳代謝”,，狹義指生物體活細(xì)胞中全部有序的化學(xué)變化；廣義指生物體與外界環(huán)境之間的物質(zhì)和能量的交換以及生物體內(nèi)的物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)變過(guò)程,。^[3]又如“翻譯”,，既指“把一種語(yǔ)言文字的意義用另一種語(yǔ)言文字表達(dá)出來(lái)”，也指“做翻譯工作的人”^[4],，在生物學(xué)中還指“游離在細(xì)胞質(zhì)中的各種氨基酸,，以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)”^[5]的過(guò)程。

二,、科學(xué)概念的內(nèi)涵

概念的內(nèi)涵,，“就是概念所反映的事物的特有屬性”^[2]，又稱概念的含義,；內(nèi)涵是概念的質(zhì)的規(guī)定性,，它表明概念所反映的對(duì)象“是什么”,。任何一個(gè)概念都是有內(nèi)涵的。在科學(xué)教學(xué)中,，科學(xué)概念常常是通過(guò)對(duì)“事物的本質(zhì)特征”或其內(nèi)涵的“確切而簡(jiǎn)要的說(shuō)明”^[4]來(lái)界定的,，也就是概念的定義。定義是“揭示事物的特有屬性（固有屬性或本質(zhì)屬性）的邏輯方法”^[2],；定義的方法主要有兩種。

1.屬加種差定義

“屬加種差的定義,，就是定義項(xiàng)是由屬與種差組成的定義”^[2],。例如，“基因”的定義——“基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段”^[5],，被定義項(xiàng)是“基因”,，定義項(xiàng)是“有遺傳效應(yīng)的DNA片段”，即被定義項(xiàng)（基因）=屬（DNA片段）+種差（有遺傳效應(yīng)的）,。定義“表現(xiàn)型是指生物個(gè)體表現(xiàn)出來(lái)的性狀”^[5],，定義項(xiàng)是由屬“性狀”與種差“生物個(gè)體表現(xiàn)出來(lái)的”組成的。

科學(xué)概念的定義還常用事物發(fā)生或形成過(guò)程中的情況作為種差,，這種定義方法稱為發(fā)生定義,。如“轉(zhuǎn)錄”的定義——“RNA是在細(xì)胞核中，以DNA的一條鏈為模板合成的,，這一過(guò)程稱為轉(zhuǎn)錄”^[5],；“二肽”的定義——“由兩個(gè)氨基酸分子縮合而成的化合物，叫做二肽”^[6],。發(fā)生定義中,，還有一些以事物發(fā)生的原因作為種差，稱為因果定義,。例如,，“光合作用第一個(gè)階段中的化學(xué)反應(yīng)，必須有光才能進(jìn)行,，這個(gè)階段叫做光反應(yīng)階段”^[6],；“（人類的紅綠色盲、抗維生素D佝僂病的遺傳表現(xiàn)與果蠅眼色的遺傳非常相似,，）它們的基因位于性染色體上,，所以遺傳上總是和性別相關(guān)聯(lián)，這種現(xiàn)象叫做伴性遺傳”^[5],。

2.語(yǔ)詞定義

“語(yǔ)詞定義就是規(guī)定或說(shuō)明語(yǔ)詞的意義的定義”^[2],。有的科學(xué)概念是說(shuō)明的語(yǔ)詞定義；如“ATP是三磷酸腺苷的英文名稱縮寫,。……其中A代表腺苷,，P代表磷酸基團(tuán),，……ATP是細(xì)胞內(nèi)的一種高能磷酸化合物”^[6]；“出生率是指在單位時(shí)間內(nèi)新產(chǎn)生的個(gè)體數(shù)目占該種群個(gè)體總數(shù)的比率”^[7],。有的科學(xué)概念是規(guī)定的語(yǔ)詞定義,；之所以要規(guī)定，是因?yàn)樵诳茖W(xué)研究中,，有些詞或詞組太長(zhǎng)了,，說(shuō)起來(lái)或?qū)懫饋?lái)很不方便，就用一個(gè)簡(jiǎn)短的詞或詞組去代替它,；有時(shí)是造出一個(gè)詞或詞組,，并給它規(guī)定一個(gè)意義。^[2]如,，“孟德爾把F₁中顯現(xiàn)出來(lái)的性狀,，叫做顯性性狀”，“未顯現(xiàn)出來(lái)的性狀,，叫做隱性性狀”^[5],；“種群經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的增長(zhǎng)后，數(shù)量趨于穩(wěn)定的增長(zhǎng)曲線,，稱為‘S’型曲線”^[7],。

三、科學(xué)概念的外延

概念的外延,，“就是具有概念所反映的特有屬性的事物”^[2],，即具有概念所反映的本質(zhì)屬性的全部對(duì)象。外延是概念的量的規(guī)定性,，它表明概念所反映的對(duì)象“有哪些”,。例如，生物群落指的是“同一時(shí)間內(nèi)聚集在一定區(qū)域中各種生物種群的集合”^[7],，“生物群落”這個(gè)概念的外延,，就是具有這些特有屬性的對(duì)象；“生態(tài)系統(tǒng)”這個(gè)概念的外延,，就是具有如下特有屬性的所有對(duì)象,，即“由生物群落與它的無(wú)機(jī)環(huán)境相互作用而形成的統(tǒng)一整體”^[7]。

要使概念的外延明確,，特別是一個(gè)概念的外延有很多甚至無(wú)窮的事物的時(shí)候,，我們不能一一列舉這個(gè)概念所表示的事物；概念的外延,，是用劃分的方法確定的,，即“把一個(gè)概念的外延分為幾個(gè)小類的邏輯方法”^[2] ——根據(jù)屬性的不同，分成許多小類。例如,，根據(jù)細(xì)胞內(nèi)有無(wú)以核膜為界限的細(xì)胞核,，把細(xì)胞分為真核細(xì)胞和原核細(xì)胞；生態(tài)系統(tǒng)的外延,，包括自然生態(tài)系統(tǒng)和人工生態(tài)系統(tǒng),。

但是并不是所有的概念都有外延。真實(shí)概念,，如“細(xì)胞”“鳥”“體液”“突觸”,，在客觀世界中存在有相應(yīng)的事物，它們是有外延的,。虛假概念,，由于在客觀世界中不存在相應(yīng)的事物，它們是沒有外延的,。^[2]例如，“鳳凰”——“百鳥之王,，羽毛美麗,，雄的叫鳳，雌的叫凰”,，此概念有內(nèi)涵,，但其僅是古代傳說(shuō)中的鳥，是一種主觀的虛構(gòu),，在客觀世界中沒有相應(yīng)的事物,，它沒有外延；此外還有“鬼”“神”“龍”等,。相反,，已經(jīng)滅絕的物種，如冰島大海雀,、北美旅鴿,、南非斑驢、澳洲袋狼,、臺(tái)灣云豹,，雖說(shuō)在地球上再難覓其蹤影，但其并不是虛構(gòu)的,，其概念仍是真實(shí)概念,，仍然有明確、具體的外延,。

四,、科學(xué)概念的例證

內(nèi)涵和外延是概念的兩個(gè)重要方面。概念的內(nèi)涵規(guī)定了概念的“質(zhì)”，概念的外延規(guī)定了概念的“量”,；但是,，在概念教學(xué)中，通過(guò)對(duì)概念的“質(zhì)”和“量”兩方面的學(xué)習(xí),，常常難以形成科學(xué)概念,。科學(xué)概念的掌握,，還需要概念的例證的支持,。概念的例證包括正例、特例和反例,。

1.概念的正例

概念的正例指的是包含概念所反映的本質(zhì)屬性的具體事物,，是概念所反映的具體對(duì)象；即包含概念的本質(zhì)特征的肯定例證,。概念的外延是一個(gè)集合,，概念的正例是這個(gè)集合中的元素；概念的外延是整體,，概念的例證是個(gè)體,；概念的外延是一個(gè)范圍，概念的例證是此范圍中的具體事例,?？傊拍畹耐庋邮腔\統(tǒng)的,、抽象的,，概念的例證是具體的、明確的,。

在概念教學(xué)中,，列舉概念的肯定例證，有利于學(xué)生分析,、概括,。以“生態(tài)系統(tǒng)”的概念為例——“由生物群落與它的無(wú)機(jī)環(huán)境相互作用而形成的統(tǒng)一整體，叫做生態(tài)系統(tǒng)”^[7],，“生態(tài)系統(tǒng)”的例子（正例）有：一個(gè)池塘,、一片草地、一塊農(nóng)田,、一片森林,、一條河流等?！安《尽钡恼小凹顾杌屹|(zhì)炎病毒”“艾滋病病毒”“肝炎病毒”“煙草花葉病毒”“噬菌體”等,。

2.概念的特例

概念的特例指的是特殊的例子，屬于概念的外延這一集合，但它不具有或不完全具有概念所反映的本質(zhì)屬性,。其特殊性在于,，從概念的內(nèi)涵上來(lái)看，它不符合“概念的質(zhì)的規(guī)定性”,，但從概念的外延上來(lái)看,，它是這一概念的對(duì)象。

在概念教學(xué)中,，忽略特例,，往往會(huì)導(dǎo)致概念的內(nèi)涵混淆，外延擴(kuò)大或縮小,。所以,，應(yīng)列舉充分和典型的特例。例如,，“微生物”“是一類形體微小,、結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，一般要借助于顯微鏡或電子顯微鏡才能觀察到的一大類微小生物的總稱”^[8],?！拔⑸铩钡奶乩陀小澳⒐健薄般y耳”“黑木耳”“金針茹”等。這些生物,，形體并不微小，也不需要借助于顯微鏡或電子顯微鏡才能觀察到,，但它們都屬于微生物,。又如，真核生物的細(xì)胞一般都有細(xì)胞核,，但高等哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞沒有,；植物細(xì)胞有葉綠體，但根尖細(xì)胞沒有,；一般的酶具有專一性,，固氮酶例外。^[9]

3.概念的反例

反例指的是不具有某種屬性的具體事物,，即不在某一概念的外延中,。反例屬于與某一正概念相對(duì)的負(fù)概念的外延。運(yùn)用反例可以加深學(xué)生對(duì)（正）概念的準(zhǔn)確把握,，提高科學(xué)概念的教學(xué)效率,。

概念教學(xué)中，反例的列舉是非常必要的,。這是因?yàn)?，區(qū)別某種事物的本質(zhì)屬性和非本質(zhì)屬性，從而舍去后者并抽取出前者，是概念形成的主要方法之一,。例如,，“競(jìng)爭(zhēng)”指的是“利用共同資源的兩種生物之間，由于爭(zhēng)奪食物和空間等而發(fā)生的斗爭(zhēng)”^[8],，（“鵲巢鳩占”是其正例）“兩狗爭(zhēng)骨”是其反例,。“病毒”是“一類體積極小,、沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)……的微生物”,，它就是“細(xì)胞”的反例?！邦惒《尽?、“朊病毒”是“病毒”的反例。其他諸如,，“鯨”是“魚”的反例,，“蝙蝠”是“鳥”的反例等。

五,、前科學(xué)概念

前科學(xué)概念指的是個(gè)體擁有的概念的內(nèi)涵,、外延及其例證與科學(xué)概念不盡一致的概念。前科學(xué)概念也叫錯(cuò)誤概念,、相異概念,、迷思概念。學(xué)習(xí)者是帶著各種各樣的前科學(xué)概念來(lái)到科學(xué)教育中的,，其科學(xué)概念的建構(gòu)并不是從零開始的,。^[10]科學(xué)概念教學(xué)就是要將學(xué)生的前科學(xué)概念轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)概念。前科學(xué)概念是科學(xué)概念教學(xué)以至科學(xué)教育的重要課程資源,，科學(xué)教育工作者要充分挖掘和利用學(xué)生在進(jìn)入科學(xué)課堂之前和之后所形成的前科學(xué)概念,。

按照前科學(xué)概念形成的原因，將前科學(xué)概念分述如下^[11],。

1.受日常生活經(jīng)驗(yàn)影響所形成的前科學(xué)概念,。學(xué)生在日常生活中，憑直觀感覺形成了許多前科學(xué)概念,。如個(gè)體從小就被告知“天上飛的是鳥”,，由此認(rèn)為“雞、鴨,、鵝不是鳥”,，“蝙蝠是鳥”等前科學(xué)概念。日常生活經(jīng)驗(yàn)還使學(xué)生認(rèn)為“糖是甜的”“動(dòng)物會(huì)跑”“細(xì)菌對(duì)人有害”等,。

2.對(duì)語(yǔ)詞的曲解或錯(cuò)誤理解形成的前科學(xué)概念,。學(xué)生通過(guò)對(duì)語(yǔ)詞的理解來(lái)理解科學(xué)概念,，由此形成了許多前科學(xué)概念。如學(xué)生認(rèn)為,，“無(wú)花果沒有花,，但是能夠結(jié)果”；“鯨魚是魚”,；“白色人種,、黑色人種和黃色人種是不同的種”“動(dòng)脈中流的是動(dòng)脈血”“骨髓庫(kù)中存放有自愿捐獻(xiàn)者的骨髓”“綠色食品是綠色的”等。

3.類化概念的干擾所形成的前科學(xué)概念,。類化概念指的是語(yǔ)詞相近,、含義相似或?qū)傩韵嚓P(guān)的概念。如很多學(xué)生會(huì)將“呼吸”“呼吸作用”和“呼吸運(yùn)動(dòng)”混淆,；其他如“單性結(jié)實(shí)”與“單性生殖”,、“囊胚”與“胚囊”、“胚孔”與“珠孔”,，兩兩之間相互干擾,，形成前科學(xué)概念。

4.受教學(xué)階段影響所形成的前科學(xué)概念,。由于學(xué)生接受能力的限制,，概念教學(xué)具有階段性，即同一個(gè)概念要分成幾個(gè)階段講授,，概念的內(nèi)涵逐漸增加,，外延不斷變化。如,，學(xué)生在學(xué)習(xí)生物學(xué)之初,，學(xué)生對(duì)“生物”形成了這樣的概念——“所有的生物都是由細(xì)胞構(gòu)成的”；隨著學(xué)習(xí)的深入,，學(xué)生的概念是“除病毒之外,，所有的生物都是由細(xì)胞構(gòu)成的”,。學(xué)生對(duì)“花”的概念的學(xué)習(xí)也是隨著教學(xué)階段的發(fā)展而不斷變化,，在學(xué)習(xí)之初，學(xué)生會(huì)錯(cuò)誤地認(rèn)為“既無(wú)雄蕊也無(wú)雌蕊的花（無(wú)性花）不是花”,。

綜上所述,，語(yǔ)詞是概念的符號(hào)，語(yǔ)詞和概念之間并不是一一對(duì)應(yīng)的,。內(nèi)涵和外延是概念的兩個(gè)基本特征——內(nèi)涵是概念的含義,，是通過(guò)定義的方法來(lái)界定的；外延是概念的全部對(duì)象,，是通過(guò)劃分的方法來(lái)明確的,。概念的例證是形成科學(xué)概念的必要支持,。前科學(xué)概念是科學(xué)概念教學(xué)的重要課程資源?？傊?，概念的語(yǔ)詞、內(nèi)涵,、外延,、例證及其前科學(xué)概念是科學(xué)概念教學(xué)的五個(gè)基本要素。

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    發(fā)布于2010年10月20日 23:03 |