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冬丛夏草 de BOLG

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例谈生物学教学中的概念和定义  

2009-03-29 11:10:30|  分类: 教研论文 |  标签: |举报 |字号 订阅

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       最近,在“内质网生物学互动平台”上有一个“淋巴=淋巴液?”的帖子,引发了大家的讨论。看到这一问题,马上想到了不久前写的一篇文章。本不想马上放到博客上,但是,看到一些网友的意见,还是决定放上来,供大家一起讨论。欢迎对本文中的观点提出宝贵意见,但是,请勿转载和引用。谢谢!

科学是由概念组成的理论体系,生物科学也不例外。初次看到人教版普通高中课程标准《生物》实验教科书,细心的老师可能会发现,教科书在对有关生物学概念的表述时,除了用醒目的黑体字加以突出外,有的还通过让学生给概念下定义的方式,来帮助和引导学生学习和理解有关概念。然而,在平时的教学中,我们发现,不少老师常常将“概念”与“定义”相混淆,具体反映在教师的讲述与板书中,其中尤其以板书最为突出和普遍。那么,是什么概念?定义是什么?概念与定义又有怎样的关系?如何给概念下定义?下面就有关问题,结合中学生物学教学内容谈点个人的看法。

1概念

1.1概念的实质

一提到概念,我们生物学科的老师可能会想到细胞、新陈代谢、光合作用等,其实,概念是思维最基本的单位,是构成判断、推理的要素。学生在考试时之所以会出错,原因之一就是由于概念不清引起的判断、推理错误。

任何事物包括生物及其生命活动都具有各种各样的特性,如空间(大小)、时间(长短)、状态、动作、关系等,逻辑学上把这种特性称为属性。在事物的许多属性之中,有特有属性与非特有属性之分。特有属性只为这一类事物所具有,而不为其他事物所具有,所以,通过这种属性可以把这一类事物与其他事物区别开来。因此,特有属性表现该事物的本质。例如,生物能够进行新陈代谢,具有生长、繁殖、遗传、变异等特性,而非生物则没有这些特性,因此,它们就成了生物的特有属性。而生物的其他一些属性,如构成生物体的物质由分子、原子组成,生物体内含有较多的水分等虽然为生物所共有,但是非生物也可能有,因此,它们属于生物的非特有属性,不能通过它们来区别生物与非生物。而概念就是反映事物特有属性或反映事物本质的一种思维形式。

1.2概念与词的关系

概念与词有着密不可分的联系。概念必须用词来表达,换句话说,词是概念的表达形式。一些学生考试时,写概念和专有名词时常常写错别字,实质上还是对有关概念没有真正理解。当然,概念与词之间并非都是一一对应的关系。在很多情况下,一个词可以表达不同的概念,例如植物学中的“根”与代数中的“根”显然是两个不同的概念,“反射”在物理学与生理学中也有着截然不同的含义。这种词同义异的情况,不仅存在于不同学科之间,在同一学科内,一个词在不同的知识中所表达的概念也会有所不同。例如,“卵”在通常情况下,是指成熟的雌性生殖细胞。但是,在昆虫变态发育的过程中,却表示昆虫一生中的第一个发育阶段,如果这里仍用雌性生殖细胞来理解,显然是错误的。

1.3概念的内涵与外延

任何一个概念都有内涵与外延两个方面。所谓明确概念,也就是明确概念的内涵和外延。

概念的内涵是指概念所反映的对象的特有属性的总和。如“酶”这个概念的内涵就是:由活细胞产生的具有催化作用的有机物。这就是酶区别于其它有机物的本质。而概念的外延是指概念所反映的对象的总和,也就是指概念所固有的范围。如“酶”的外延就包括具有上述属性的一切有机物,包括具有催化功能的蛋白质、核酸。当然,客观事物是运动变化的,人们对客观事物的认识也是不断发展的,因此,概念的内涵与外延也在不断发生变化。例如,在20世纪80年代美国科学家切赫和奥特曼发现少数RNA也具有生物催化功能之前,人们对酶的认识是“由活细胞产生的具有催化功能的蛋白质”。随着上述两位科学家的发现,酶的内涵与外延也随之发生了变化。

1.4生物学概念间的关系

客观事物是相互联系的,因此,反映事物的概念也是相互联系的。生物学知识中概念之间的关系主要有以下几种:

1.4.1同一关系

即两个概念在外延上完全重合的关系。如“原生动物”与“单细胞动物”就是同一关系,它们虽然是两个不同的名词,但所指的是同一类动物,其外延是相同的。在中学生物学知识中,属于同一关系的概念还有不少,如“神经细胞”与“神经元”、“淋巴”与“淋巴液”等。

同一关系的概念,外延虽然重合,但内涵仍有不同,它们是从不同方面来反映同一事物的。如“生长素”和“吲哚乙酸”外延完全重合,但内涵有所差异。“生长素”这一概念着重反映对植物生长有显著影响这一本质,而“吲哚乙酸”则着重反映该物质的化学属性。又如“细胞增殖”与“细胞分裂”,前者着重于细胞的生命特征,后者则着重于细胞的数量变化及其过程。

1.4.2从属关系

也叫主从关系。即两个概念的外延大小不同,外延大的概念包含了另一个外延小的概念。例如,“细胞”和“原核细胞”。从属关系还有上属关系与下属关系之分,外延大的属概念对于外延小的种概念来说是上属关系;外延小的种概念对于外延大的属概念来说就是下属关系。譬如,“细胞呼吸”和“有氧呼吸”是上属关系;“有氧呼吸”与“细胞呼吸”是下属关系。 

1.4.3交叉关系

两个概念的外延有一部分重合,另一部分不重合,这种关系叫交叉关系。例如,“生产者”和“植物”的关系就属于交叉关系。因为“生产者”是自养生物,其中除了包括绿色植物以外,还包括能够进行光合作用和化能合成作用的细菌等生物,而植物中除了绿色植物以外,还包括一些营腐生和寄生生活的植物。

1.4.4并列关系

是同一个属概念下的两个或几个种概念,它们的外延不相重合,这种关系叫并列关系。例如,“基因”这个属概念下面的“显性基因”与“隐性基因”的关系属于并列关系,还有如“核酸”下面的种概念“DNA”和“RNA”的关系也属于并列关系。需要指出的是,由于在概念划分时依据的标准不同,一个属概念下面会有多组种概念,而这些不同组的种概念之间的关系就不是并列关系,如“显性基因”与“等位基因”就不是并列关系,这一点需要注意。

明确概念间的各种关系,有助于正确使用和表达概念,防止产生逻辑性错误。

1.5生物学概念的划分

在中学生物学教科书中,常常会遇到概念的划分。概念的划分是按照一定的标准,通过列举并列的种概念来进行的。例如,“芽”可以按其着生的位置划分为顶芽和侧芽;可以按照将来发育成什么来分为叶芽、花芽和混合芽。一般来说,概念的划分由划分母项、划分子项和划分标准三个要素组成。如上面芽的前一次划分中,芽是划分母项,顶芽和侧芽是划分子项,划分的标准则是芽的着生位置。划分的依据和标准不同,则得到的划分子项也会不同。

有时候,根据实际需要,可以将一个概念划分所得的子项看作母项,进一步列举它们所属的种概念,这就是连续划分。例如,地球上的生态系统可以分为自然生态系统和人工生态系统;自然生态系统又可分为水域生态系统和陆地生态系统,其中水域生态系统还可以进一步分为海洋生态系统、淡水生态系统等;陆地生态系统也可以进一步划分为森林生态系统、草原生态系统、荒漠生态系统等。

此外,还有一种常用的划分方法是二分法。所谓二分法,就是根据有无某一属性,把一个概念划分为一个正概念和一个负概念。例如,将生态因素分为生物因素和非生物因素,将染色体分为常染色体和性染色体的划分方法都属于二分法。

概念的划分对明确概念的外延具有重要的作用,为了避免出现概念关系混乱,概念的划分必须遵循以下几项规则:

1.5.1一次划分只能根据同一个标准

事物的特性是很多的,因此,可以从各个不同的角度对一个概念进行划分。至于一次具体的划分选用什么特性作为标准,要视实际需要而定。但是,每次划分只能使用一个标准,否则就会犯“划分标准不一”的错误。例如,在以前的一些科普书籍中常常会看到这样的叙述:“生物包括植物、动物和微生物三大类。”我们知道,将生物划分为微生物和非微生物的标准是形体的大小,而将生物划分为植物与动物的标准则是生物的营养方式。因此,这种把生物分为植物、动物和微生物三大类的划分方法就违反了一次划分应按同一个标准的原则。正因为每次划分只有一个标准,因此,划分后的各子项外延间的关系应该是相互排斥的不相容关系。

1.5.2划分应当相应相称

概念划分后各子项的外延之和应等于母项的外延,否则会犯“不完全划分”或“多出子项划分”的错误。例如,把人体内的“血管”划分为“动脉”、“静脉”就属于不完全划分,漏了“毛细血管”;而如果把血管划分为“动脉”、“静脉”、“毛细血管”、“毛细淋巴管”则犯了多出子项划分的错误。

1.5.3划分应逐级进行,不能越级

连续划分要按照概念间的从属关系逐级进行,使子项是母项最邻近的种概念。例如,“体液”可分为“细胞内液”和“细胞外液”;其中“细胞外液”又可以分为“血浆”、“组织液”、“淋巴”等。如果把“体液”直接分为“细胞内液”、“血浆”、“组织液”、“淋巴”等,就是“越级划分”,越级划分会造成概念层次的混乱,不利于形成清晰的知识网络结构。

在生物学教材中,常常出现的一种类似划分方法是“举例”。在没有必要或没有可能列举全部种概念的时候,可以用举例的方法揭示有关概念的部分外延。如“种间关系包括竞争、捕食、互利共生和寄生等。”例举法的表述中常常有“例如”、“等等”之类的词语或省略号。

2定义

2.1什么定义?

定义是明确概念内涵的一种逻辑方法。定义通常是由“被定义概念”和“下定义概念”两部分组成的,而这两部分是完全相等的,因此在交换了位置以后不会改变其意思。例如,可以说“细胞是生物体结构和功能的基本单位”,也可以倒过来说“生物体结构和功能的基本单位是细胞”。

2.2如何给某个概念下定义?

给一个概念下定义,起码应当做到使它不与别的概念相混淆,而要做到这点,就必须在定义中把事物的最富于特征的属性揭示出来。一般来说,下定义是通过“先概括后限制”的方法进行的。第一步先进行概括,即指出被定义的属概念,也就是先把某一个概念放在另一个外延更大的概念里。如“酶”的属概念是“有机物”,通过概括,就指出了被定义概念(酶)的一般性——酶是有机物;第二步,再给这个属概念增加内涵进行限制,直至外延缩小到被定义概念相一致。如“酶”的定义中,用“活细胞产生”、“具有催化作用”对“有机物”进行了限制,使之外延与“酶”相同,这就是指出被定义概念“酶”的特殊性。经过先概括后限制两个步骤,定义也就完成了。

2.3下定义时要注意些什么?

为了使所下的定义严谨、科学,明确揭示被定义概念的内涵,下定义时要注意以下几个“避免”:

2.3.1避免定义过宽或过窄

下定义概念的外延与被下定义概念的外延大小要一致,即两者是同一关系。否则就会出现“定义过宽”或“定义过窄”的错误。如把“酶”定义为“活细胞产生的有机物”就属于定义过宽;倘若把它定义为“活细胞产生的具有催化作用的蛋白质”则属于定义过窄。

2.3.2避免同语反复

所谓避免同语反复,就是定义概念中不能直接包含被定义概念。如说“无氧呼吸就是没有氧气的呼吸”,“种群密度就是种群稀密程度”就是同语反复定义。

2.3.3避免使用否定

定义一般不能采用否定的形式。如说“无氧呼吸就是非有氧呼吸”就没有起到定义的作用。

2.3.4避免类似定义

定义必须采用科学术语,不能用含糊不清的词语和比喻。如“线粒体是细胞的动力车间”、“叶绿体是植物细胞的养料制造车间和能量转换站”等都不能作为定义。 

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