葉 寶 生

(首都師范大學初等教育學院，北京 100048)

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學科教學

小學生習得科學概念的六種方式

葉 寶 生

(首都師范大學初等教育學院，北京 100048)

[摘要]科學概念是小學科學學習的主要內容之一。小學生習得科學概念具有形象性和直接性的特點。本文從邏輯學角度，總結出小學生獲得科學概念具有六種方式：指認的方式，列舉的方式，通過語詞說明，從科學事物的功能和作用角度，從科學事物發(fā)生、來源角度，從科學事物的性質或特征屬性角度。

[關鍵詞]小學科學；科學概念；概念習得方式

小學生的科學學習過程，就是其科學認識過程。人個體科學認識發(fā)展重演人類科學認識過程。[1]因此，小學生的科學認識特點與人類早期的科學認識特點相似，即小學生科學認識是從可感知的科學事物的外部特征為基點獲得科學概念，具有形象性和直接性的特點。心理學對概念的研究，提出了概念的雙層表征觀點，即概念的表征分為原型和核心成分。原型在知覺上是顯著的，但對概念的成員資格并不具有完全的診斷意義。核心成分則對確定概念的成員資格更具有診斷性，但傾向于相對地隱藏起來，不那么明顯。[2]邏輯學對概念的研究，針對概念的定義方式提出了“內涵定義、外延定義和語詞定義”三種定義方式?？茖W概念是小學生科學學習的主要內容，具有重要作用。小學生習得科學概念具有以下六種方式。

一、用指認的方式習得概念

科學上的一些概念，如魚類、鳥類、熱、光、電、磁等，在人類的科學認識上有本質性認識，但是對于小學生而言，還只能認識這些概念的原型，即外部表征。因此，采用指認的方式獲得這些概念的大量的原型，并將這些原型儲存在大腦中，能夠在具體情景下進行辨別和識別。這種指認的方式就是概念實指定義。實指定義，即通過用手指著某一個對象，從而教會兒童去認識事物和使用語言。實指定義屬于外延定義，外延定義是通過列舉一個概念的外延，使人們獲得對該概念的某種理解和認識，從而明確該概念的意義和適用范圍。[3]確切的概念并不是學生能夠表述的。

例如，“熱”的概念，表述為“物質運動的一種表現。其本質是大量實物粒子(分子、原子等)的混亂運動(熱運動)，這種運動越劇烈，由這些粒子組成的物體或體系就越熱(即溫度越高)。 ”[4]此概念揭示了“熱”的運動本質，也就是概念的核心。作為兒童，開始學習“熱”的概念，微觀粒子是無法感知的，不能將微觀粒子的運動與宏觀熱現象聯(lián)系起來。因此，首先獲得大量關于“熱”的原型，即火、冷熱水、冷熱不同的物體、冷熱氣等，然后感知熱的產生、熱的傳遞、熱平衡及熱的測量(溫度)等。

這類概念的教學，首先調動學生的生活經驗，學生相互之間列舉概念原型的例子。教師通過實物、視頻、圖片擴展提供更多的原型例子。學生在獲得豐富的原型的基礎上獲得對此類概念的理解。像“生物”“各種性質的運動(生命運動、地質運動、化學運動、天體運動)”等，都適合用指認的方式，使學生獲得對概念的理解。

二、用列舉的方式習得概念

有些科學概念，其核心沒有清晰地揭示或小學生還無法感知其核心，可以通過列舉符合概念的例子，來獲得對概念的理解。這種用列舉的方式習得概念就是概念的列舉定義法，列舉定義屬于外延定義。如果一個概念所指的對象數目很少，或者其種類有限，則可以一一列舉出來，又稱窮舉定義。如果屬于一個概念的外延的對象數目很大，或者種類很多，無法窮盡地列舉，于是就舉出一些例證，幫助人們獲得關于該概念所指稱的對象的一些了解，這就是列舉定義。[3]

例如，“地形”概念，我們看到的陸地地形主要有平原、高原、山地、丘陵和盆地。列舉典型的地形，理解地形概念。又如“太陽系”概念，由行星、行星的衛(wèi)星、小行星、流星、彗星等構成太陽系，列舉太陽系的具體成員，理解太陽系概念。

用列舉的方式習得概念，是獲得對概念的理解。完全用列舉的方式可以習得的概念，局限性大。因此，列舉定義的方式常常與其他習得概念方式結合使用，列舉定義對概念理解的作用更為凸顯。

三、通過語詞說明習得概念

科學是對自然世界無止境的探索過程?？疾炜茖W技術發(fā)展史發(fā)現，不斷有新事實、新規(guī)律、新方法產生。因此，要對這些新出現的認識成果給予指稱，對其含義進行說明或規(guī)定。這種概念的習得就是語詞定義，即對某個語詞人為地規(guī)定某種意義，叫做規(guī)定性語詞定義。作為語詞定義，其揭示了語詞的本身意義。它沒有揭示概念的內涵和外延，只是對表達概念的語詞意義作了定義。

方法性規(guī)定，如“緯線”的概念，與地軸垂直并且環(huán)繞地球一周的圓圈，赤道是最大的緯線圈。命名性規(guī)定，如魚的結構中各部位名稱“頭、鰓、鱗、鰭”等。紀念性規(guī)定，如力的單位“牛頓”、頻率的單位“赫茲”“倫琴射線”等，都是以科學家的名字命名，具有紀念性。劃分性規(guī)定，如“青春期”概念，“青春期是人從童年到成年的過渡期，是指從生殖器官開始發(fā)育到成熟的階段”。

這種語詞性概念，不要簡單地作為科學規(guī)定告知學生，在教學中要明確其指稱的意義或定義的目的，使學生順暢地理解和正確使用。

四、從科學事物的功能和作用角度習得概念

有些科學概念，是從科學事物的功能和作用方面揭示其核心的。這種習得概念的方式稱為功用定義。功用定義屬于內涵定義中的屬加種差定義。內涵定義，即揭示一個概念的內涵的定義。而一個概念的內涵則是該概念所代表、指稱的對象的特有屬性或區(qū)別性特征，通過這些屬性或特征，能夠把這類(或這個)對象與其他的對象區(qū)別開來。內涵定義的主要構成是屬加種差定義。屬加種差定義是先找出被定義概念的屬概念，然后找出它與同一個屬下的其他物種之間的區(qū)別，簡稱“種差”，并以“被定義項=種差+屬”的形式給出定義。功用定義就是以某種事物的特殊用途作為種差的定義形式。[3]

例如，土壤是陸地表面能夠生長植物的物質。土壤的屬概念是物質，與其他物質的區(qū)別是存在于陸地表面具有能夠生長植物的功能。腦是人的各種活動，主要由神經系統(tǒng)控制，腦是控制中心。腦的屬概念是控制中心，與其他控制中心的區(qū)別是具有通過神經系統(tǒng)控制人各種活動的特殊功能與作用。生物學上的很多概念是通過功能與作用揭示其內涵的，如“繁殖”“胃”“小腸”“肌肉”等。

由于小學生的認識特點具有形象性與直接性特點，原型列舉可以使兒童更好地感知。為幫助學生更好地理解概念內涵，功用定義經常與列舉定義結合運用。例如，電源是提供電的裝置。發(fā)電機、電池都是電源。發(fā)電機、電池的列舉，使“裝置”“電源”可感知，幫助學生理解電源。

對于以功能與作用作為種差的概念的學習，要明確概念的上位概念，即屬概念，要設計觀察或實驗，揭示該概念所要表達的特殊功能與作用。尤其是提供明確概念外延的具體例子，將功用定義與列舉定義結合起來，更好地理解和把握概念。

五、從科學事物發(fā)生、來源角度習得概念

有些科學概念是從科學事物的發(fā)生、來源方面揭示其核心的。這種習得概念的方式稱為發(fā)生定義。發(fā)生定義也屬于內涵定義中的屬加種差定義。發(fā)生定義就是從被定義概念所指稱的事物發(fā)生、來源方面揭示種差的定義形式。例如，轉動是物體繞一個固定軸的運動。轉動有明確的屬概念“運動”，其獨特的發(fā)生方式是繞固定軸運動。但發(fā)生定義經常沒有明確的屬概念，其強調獨特的發(fā)生機制或方式、特殊的來源。首先要選擇某個其他物體作參照物，并假定這個參照物是靜止不動的，再根據物體相對于參照物的位置是否變化判斷物體是否運動。

發(fā)生定義也經常與列舉定義結合使用。例如，病毒是沒有細胞結構的生物。病毒單獨存在時，處于非生物狀態(tài)。只有侵入并寄生在活細胞中時，病毒才能夠繁殖。繁殖出的新病毒從細胞中釋放出來，將細胞摧毀。有的不能夠自己發(fā)光，像地球那樣繞恒星轉動，我們把這種星星叫做行星。我們熟悉的水星、金星、火星、木星等都是行星。

科學事物的發(fā)生方式及其來源，是小學生更容易感知和理解的，用發(fā)生定義方式獲得小學科學概念是最多的。從科學事物發(fā)生、來源角度習得概念，要設計觀察、實驗，呈現發(fā)生方式或明確其來源，揭示發(fā)生方式或來源的特殊性。盡管如此，小學生對有些概念，尤其是概括性強、抽象程度高的發(fā)生方式或來源，理解難度大，需要列舉具體符合概念的例子來幫助認識。也就是要將發(fā)生定義和列舉定義結合使用，習得這類概念。

六、從科學事物的性質或特征屬性角度習得概念

有些科學概念，是從科學事物的性質或特征方面揭示其核心的。這種習得概念的方式稱為性質定義。性質定義也屬于內涵定義中的屬加種差定義。性質定義就是從被定義概念所指稱的事物性質或特征方面揭示種差定義的形式。[5]

例如，水是透明的、無色、無味的液體(沒有固定形狀，可以流動)。水的屬概念是液體，與其他液體的區(qū)別是透明的、無色的、無味的。由于透明的、無色的、無味的多種特征要同時存在才符合水的概念，這種定義也稱為合取定義。再如，濕地不論是天然的，還是人工的；不論是持久的，還是暫時的；不論是停滯的，還是流動的；不論是淡水的，還是半咸水、咸水的水體，凡是沼澤地、濕原、泥炭地，包括低潮時水深不超過6米的水域，都屬此列。濕地的屬概念是水域，符合定義所描述任一種特征就符合濕地概念。這種多種特征符合其一就符合概念的定義，又稱析取定義。對這些屬性，合而取之，缺一不可，為合取定義；選而取之，數者擇一，為析取定義。[5]

為促進概念的理解，性質定義也經常與列舉定義結合使用。例如，溫度是物體的冷熱程度，用溫度計測量。冷熱程度為溫度的性質，列舉出溫度計作為測量手段，由人體的感知覺過渡到科學測量，促進學生對溫度概念的理解。

由科學事物的本質屬性對概念下定義是小學生最難以理解的。往往轉化成由科學事物的關鍵性屬性或特征對概念下定義。同時為適合小學生的認知特點，要結合符合概念的具體例子，用列舉的方式幫助小學生理解性質概念。

科學概念是對科學事物本質的揭示，應該從內涵上定義。實指定義、列舉定義，都是外延定義，嚴格地講都不是概念定義。但是這些外延定義，對小學生理解概念和習得概念卻具有重要作用。實指定義是最不嚴謹的，但通過這種方式可使小學生獲得大量概念的原型，可以進行辨別和識別，是后續(xù)科學認識的基礎。列舉定義也不能揭示概念的核心成分，但其易于感知的特點卻能有效地幫助學生理解概念。發(fā)生定義、功用定義、性質定義，屬于內涵定義，在小學科學概念習得過程中，大量地與列舉定義結合使用，顯示出小學生概念形成的形象性特點。在小學科學概念教學中，教師要區(qū)分不同性質的概念，有針對性地采用不同的概念習得方式，幫助與促進小學生對科學概念的理解，為將來的科學學習奠定基礎。

[參 考 文 獻]

[1] 葉寶生，曹溫慶.哲學重演律對兒童科學教育的啟示[J].首都師范大學學報(社會科學版)，2011(2)：52.

[2] 陳剛.自然學科學習與教學設計[M].上海：上海教育出版社，2005：116-117.

[3] 陳波.邏輯學十五講[M].北京：北京大學出版社，2008：82-85.

[4] 袁世全，馮濤.中國百科大辭典[M].北京：華廈出版社，1990：855.

[5] 王海傳，岳麗艷，陳素，李征坤.普通邏輯學[M].北京：科學出版社，2013：38.

[責任編輯：黃曉娜]

[文獻標志碼]A

[文章編號]1002-1477(2016)01-0060-03

[中圖分類號]G420

[作者簡介]葉寶生(1964-)，男，北京人，教授。

[收稿日期]2015-07-05

[DOI]10.16165/j.cnki.22-1096/g4.2016.01.016