科学概念的特点及其对教学的启示
陈香
摘要：明晰概念的特点对概念教学具有促进作用。概念是抽象的，教学时不能直接教授概念，而应基于事实性材料建构概念，通过正反例明晰概念，用直观、简单的表述方式帮助记忆概念。概念是具体的，教学时应注意概念在不同情境下的具体内容以及概念的适用范围。概念是不断发展的，教学时应注意呈现重要概念的来龙去脉，促进对概念的理解，形成正确对待概念的态度。概念是有结构层次的，教学时应注意对核心概念的解构和再构。有些概念之间的联系比较紧密，容易混淆，教学时应注意概念的辨析。
关键词：科学概念；抽象；具体；发展；层次；联系
中图分类号：G423.07文献标识码：A文章编号：1673-4289（2015）12-0019-03
自《义务教育生物学课程标准（2011版）》提出关注重要概念的教学以来，概念教学的重要性得到越来越多人的认同。尽管关于概念教学的研究已数量颇多，但是对科学概念的特点的研究却为数寥寥。概念教学的中心内容是概念，明晰概念的特点无疑对概念教学具有促进作用。从概念形成的过程来看，概念具有抽象性和具体性的特点。自概念提出后，概念就处于不断发展变化的过程中。从整个概念体系来看，概念是有结构层次的，概念之间是有联系的，而且有些概念之间的联系比较紧密。以下分别论述概念的这些特点及其对教学的意义。
一、概念是抽象的
此处的概念与逻辑学里的概念有所不同，是广义的理解，包括科学原理、规律、理论等，是与事实性知识相对的概念性知识［1］。概念是抽象的，因而可以在不同的情境中迁移运用，具有比事实性知识更大的教育价值。基于概念的抽象性，维果茨基认为“概念的直接教授不可能，而且没有效果”［2］。概念教学不可能越过事实直接教授概念。人教版教科书在呈现概念时，通常会提供一些事实性材料，引导学生进行分析，建立概念，或者提供一些事实性的例证，以促进对概念的理解。需要注意的是，教科书在呈现事实性材料时，由于篇幅所限，不可能将所有的材料尽数列出，而是选择一个或几个具有代表性的材料加以呈现，教学时有时需要适当补充一些材料，只有相关的事例越丰富，才有可能抽象、概括，形成一种理性的解释和表述，即概念的初步建立［3］。孤证不立，教学时不能只呈现一个实例，就总结规律、形成概念。
在概念教学呈现实例时，有时不仅需要呈现正例，还要呈现反例和特例。实例使抽象的概念易于理解，对于某些概念的教学，仅有正例是不够的，正例加上反例和特例使得对概念的理解更加全面、深刻。例如，对于“鱼”这个概念，俗称的“鲸鱼”外形上看似与鱼类有几分相似，但是生理结构上相差很大，而海马在外形上与鱼类差别较大，但结构上相似，此处的反例和特例是有必要的，有助于进一步明确概念的内涵。
这里有一个值得探讨的问题：在形成概念后，还有必要记住支撑概念的事实性材料吗？从理论上来说，事实性材料多种多样，不同版本的教科书在呈现同一概念时，使用的材料可能各有不同，学生不可能把所有的事实性材料都记住，而且也没有记忆的必要，能够掌握概念并运用概念就足够了。然而，有些事实性材料是独特的和重要的，如孟德尔利用豌豆研究遗传规律的过程，这类具有奠基和开创意义的事实性材料是需要记忆的，虽然不必像概念那样去精准把握，但也是应大致了解的。
概念的抽象性，也要求教学时尽可能以直观、简单的方式进行概念的呈现，如将概念的文字描述转换为公式、图像、表格、关键词、顺口溜等，以促进对概念的记忆。理解概念是记忆概念的基础，但理解了概念不等于记住了概念。有些概念比较繁杂，需要通过某些方式帮助记忆，使概念更易于在头脑中储存和检索。
二、概念是具体的
概念是抽象的，但是在特定情境下又是具体的。例如，初中生物七年级上册教科书介绍“环境”这一概念，既介绍环境中包含生物因素，又介绍“在一定的空间范围内，生物和环境所形成的统一的整体叫做生态系统”。有些教师认为前一句话表明环境是包含生物因素的，后一句话表明生物和环境两者是并列的，环境不包含生物因素。这是否自相矛盾呢？这涉及概念的具体性和相对性。根据生态学专著，环境一般是指生物有机体周围一切的总和［4］，环境所包括的范围和因素，是随所指的主体而决定的。如果主体是池塘里的鲤鱼，那么池塘里的其他生物、非生物等都是鲤鱼的环境，此处的环境中包含生物因素；如果主体是池塘里的生物群落，那么环境就只包括非生物因素了。对于不同的主体，环境这个概念所指的内容是有区别的。
因为概念是具体的，教学时应注意概念在不同情境下的具体内容以及概念的适用范围，避免将概念绝对化和教条化。科学探究虽然可划分为提出问题、作出假说、制订计划、实施计划、得出结论、表达与交流等要素，但具体到某个探究活动，可能不必包括所有这些要素，也不必按照这样的步骤开展，而是根据具体情况再作决定。孟德尔遗传定律对于真核生物进行有性生殖时细胞核内基因的遗传是适用的，但对于其他情况则是不适用的。研究表明，专家不仅拥有本学科的丰富知识，而且他们的知识是“条件化的”，知道何时何地使用知识［5］，其实这就是概念的具体化。
三、概念是不断发展的
概念自提出起，始终处于不断发展变化的过程中。概念的发展，可能是新概念代替旧概念，如1909年约翰逊提出的“基因”的概念代替了孟德尔提出的“遗传因子”的概念（此处主要是概念语词的变化），也可能是原有的概念随着科学的发展不断变化。例如，生物分类系统就“界”这个层次来说，在林奈时代，以生物能否运动为标准分为动物界和植物界两界系统，这一系统直至20世纪50年代仍为多数教科书采用［6］。随着显微镜技术的出现和发展，科学家可以在微观层面上研究生物，原生生物、原核生物等概念被相继提出，三界系统、四界系统、五界系统甚至六界系统的理论逐渐出现，在发现古细菌后，有学者在“界”之上新设一个更大的分类单位“域”，提出三域分类系统的理论。
概念是不断发展的，教学时特别是进行重要概念的教学时，应尽可能呈现概念的来龙去脉，而不仅仅是现阶段对于概念的描述，对概念的追根溯源，不仅有助于学生更好地理解概念，慢慢学会提出概念和发展概念，还可以开放的心态对待现有的概念，不将之视作绝对的权威，甚至可能在此基础上有所发展。
人对概念的认识也是不断发展的，不同阶段对同一概念的认识是有区别的，随着时间的推移，学生的认知能力和阅历在提升，对概念的理解逐渐走向细致和深刻。教学时，对于概念的介绍应有个逐步推进的过程，无须急于一次将概念完全讲清楚，通过一次又一次的教学，引导学生建立对概念的认识并且在认识上不断螺旋上升。
四、概念是有结构层次的
奥苏贝尔认为概念是层次性的结构，居于结构上层的是上位概念，居于结构下层的是下位概念。与下位概念相比，上位概念通常更为概括和抽象，在认识上更接近事物的本质。《科学教育的原则和大概念》一书指出：科学教育不应该传授给孩子支离破碎、脱离生活的抽象理论和事实，而是应当慎重选择一些重要的科学观念。科学教育的目标不是获得一堆由事实和理论堆砌的知识，而应是实现一个趋向于核心概念的进展过程，这样做有助于学生理解与他们生活相关的事件和现象［7］。这里的科学观念和核心概念属于上位概念，包括了上位概念本身及其统整的一系列概念。
概念是有结构层次的，教学时一方面应以核心概念的教学为重点，将核心概念解构为一系列的下位概念实施教学，并关注学生已有的知识基础，帮助学生将这些概念与现有的心理图式和认知框架进行整合。另一方面，注意对下位概念进行整理和组织，形成以核心概念为中心的概念结构，可以对一课的概念进行梳理，也可以对一个单元的概念进行梳理，还可以对整本教科书的概念进行整合。人教版高中生物学必修1《分子与细胞》整个模块的核心概念是“细胞是最基本的生命系统”，全书六章的内容都围绕这个核心概念展开。
将概念进行整合和结构化，它的意义还在于，随着时间的流逝，概念会逐渐被遗忘，但在记忆里保持下来的东西将使我们在需要的时候能够以记忆里的东西为起点把一个个概念重新构思联结起来。结构化的概念体系不仅在学习时对认识概念具有意义，在以后回忆重构概念体系时也有重要作用。
五、概念是存在密切联系的
概念之间是有联系的，有些概念之间的联系比较密切，或是概念的语词相似，如动脉和动脉血、静脉和静脉血，或者概念的含义相关或相近，如光合作用和呼吸作用、有丝分裂和减数分裂等。根据最近发展区理论，当学习者面对新的问题和知识时，首先需要在自己的知识结构中找到与其相关或者相近的知识以获得对问题的内容和意义的初步同化。这些联系密切的概念由于存在相关或相似性，在认识上容易产生不恰当的联结，出现认知的偏差、概念的混淆。教学时，有必要对这些概念进行比较和辨析，找出它们之间的联系和区别，以明确区分概念。
此外，还需关注学生的日常概念，日常概念和科学概念之间通常也存有联系，有时联系还比较密切，日常概念对科学概念的教学是有影响的，可能促进对科学概念的认识，也可能阻碍对科学概念的认识，后一种情况通常居多。教学时需要重视日常概念，设置认知冲突暴露日常概念的不足，进而引入科学概念，促进日常概念向科学概念的转变。关于这方面内容，已有颇多研究，此处不再赘述。
事实上，科学概念的特点不止上述这些，文中呈现的内容是对概念教学产生影响的、应该关注的概念的特点。需要注意的是，概念教学虽然重要，但是概念不应该成为唯一重要的教学内容，科学教育的目标是提高学生的科学素养，能力的培养、情感态度价值观的形成，是科学素养的重要方面，也是教学内容的重要方面。
参考文献：
[1]胡玉华.对生物学核心概念及其内涵的研究[J].生物学通报.2011，(10)：33-36.
[2]列夫？谢苗诺维奇？维果茨基，李维译.思维与语言[M].杭州：浙江教育出版社，1997：94.
[3]朱正威.科学概念的教学是有规律的[J].生物学通报.2011，(3)：19-20.
[4]孙儒泳.动物生态学原理(第三版)[M].北京：北京师范大学出版社,2012：21.
[5][6][美]洛林？W.安德森等编著,蒋小平等译.布卢姆教育目标分类学：分类学视野下的学与教及其测评.北京：外语教学与研究出版社2009：40.
[7]刘凌云,郑光美主编.普通动物学第4版.[M].北京：高等教育出版社,2010：1.
[8]Wynne Harlen.Principles and Big Ideas of Science Educa- tion [M].Great Britain Ashford Colour Press Ltd.,2010：2.
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