從概念的定義談概念教學

傅雪平

1 概念的心理構成

概念的構成要素及其相互關系，即為概念的結構。關于概念的結構，在心理學上有特征論和原型論兩種較有影響的學說。

特征論認為，概念是由定義特征和概念規則構成的，所謂定義特征是指概念的正例所具有的共同特征。概念的規則是指一些定義特征之間的關系或整合這些定義特征的規則，如肯定、否定、合取、析取等。根據概念的規則可以把概念分為肯定概念、否定概念、析取概念等。

特征論能夠解釋具有明確定義特征的概念，而許多概念卻沒有明確的定義特征，如“工作”，很難給它下一個精確的定義，可是誰都明白工作是什么，這是因為我們的大腦中有工作的原型。原型論認為，概念是由原型和類別成員代表性的程度這兩個因素構成的。原型是某一概念的最佳代表性實例，它使我們以最簡潔的方式迅速理解概念。實驗表明，當人們聽到一個概念時，在他們頭腦里出現的不是該范疇所有成員都具有的共同的特征，而是該范疇的原型或最佳實例。例如當我們談到“能”這個概念時，我們往往想到的是運動汽車的動能，空中物體具有的勢能，而很少想到光能和風能，顯然，原型以表象來編碼。所謂類別成員代表性程度，即概念原型之外的其它成員被允許偏離原型的程度。如 “動能”、“勢能”是“能”的原型，而光能和風能是代表性較少的偏遠實例。此外，肯定“動能”比肯定“風能”的時間短。原型論認為：兒童對概念的獲得就是由成人為之提供的原型實現的。

2 物理概念的定義方法

根據概念的心理構成，中學物理對概念的定義一般采用了兩種辦法：特征定義法和原型定義方法。

2.1 特征定義法

所謂特征定義法，就是應用演繹法來定義概念，即應用類概念加以本質特征的限定來定義屬概念。中學物理中，不少概念的定義屬于這一類。在應用演繹法定義概念時，用來限定屬概念的本質特征應必要且充分。即既不要列舉所有本質特征，也不可列入非本質特征，因為有些概念的本質特征是數量眾多的。這就要求對概念的定義是一種高度的抽象。比如在力的內涵中，有力的瞬時效應、積累效應還有其它豐富的內容，因此把力抽象為“物體之間的相互作用”。總之，特征定義概念中的本質特征只要必要且充分即可，不必要，也不可能列出概念的全部內涵。

2.2 原型定義法

所謂原型定義法，就是利用原型來描述概念內涵的定義方法，即應用歸納描述本質屬性的方法來定義概念，也可稱為歸納法。中學物理中，大部分的概念屬于這一類。在歸納法定義中用限定概念的本質特征的描述通常并不遵從必要且充分的準則，而是列舉盡可能多的主要的本質特征，但不可混入非本質特征。比如：質量虧損的概念，教材采用的方法是舉出中子和質子結合成氘核時，氘核的質量比中子和質子之和要小這一事例來定義。可以作為概念原型的對象一般有兩種：一種是歸屬概念本身，是反映概念本質特征的具體范例。另一種是相近概念的原型，但它能借以說明新概念的定義特征，比如電勢能概念，借助重力場中的重力勢能來類比定義。

這兩類定義方法中，第一種定義是比較成熟和穩定的。第二種是可以不斷加工和完善的。其中，原型定義的概念在經過長期實踐和學術界的爭議、加工和完善后，概念的必要且充分的本質特征有可能相對集中并穩定下來，并取得共識，從而實現向特征定義轉變。這兩種定義都有各自的定義特征，但要注意的是，同一概念的兩種定義的定義特征并不一定相同。

3 物理概念的有效教學策略

3.1 提供概念范例，豐富學生表象

原型論認為，當人們聽到一個概念時，在他們頭腦里出現的不是該范疇所有成員都具有的共同特征，而是該范疇的原型或最佳實例。由此可見，提供范例，豐富學生的表象是概念教學的第一步。范例與表象都是學生獲取概念的重要條件和基礎。范例從外部提供反饋信息，有助于學生掌握概念的定義特征；表象具有直觀性與概括性的特征，是從具體感知到概念教學形成的過渡和橋梁。不管概念多復雜，進行概念教學的關鍵就是提供一組范例。概念是由原型和類別成員代表性的程度這兩個因素構成的。所以，范例的定義特征越明顯，學習越容易，無關特征越多，越明顯，學習就越困難，因此在概念教學中，提供的范例應突出概念的定義特征。最好的范例就是那些定義特征很明顯且學生最熟悉的原型。比如，“機械振動”概念教學，先通過實驗或課件向學生展示振動的原型：樹梢被風吹后而擺動；水平彈簧振子的振動；擺鐘的擺動等等。通過觀察、歸納得出機械振動的兩個定義特征：平衡位置和往復運動。

3.2 正例和反例的綜合運用

概念教學時通過范例歸納是必不可少的，尤其在教那些對學生而言是比較難的概念時，需要運用較多的范例。正例傳遞的信息最有利于概括，為了便于學生從例子中概括出共同的特征，需要同時呈現若干正例。反例傳遞的信息則最有利于辨別，適當運用，有助于加深對概念本質的認識。比如， “機械振動”概念教學中，在歸納出定義后，應馬上向學生呈現反例。知問：乒乓球在球桌上的跳動是不是機械振動？這時可向學生說明，由于這一運動缺少“平衡位置”這一定義特征，所以并不是機械振動。

應注意的是，在運用范例說明概念時，需符合三條原則：①按由易到難的順序呈現范例；②選擇彼此各不相同的例子；③比較正例和反例。

3.3 明確概念的兩種定義，正確區分定義式和決定式

物理概念的定量描述是通過數學公式來實現的，對于同一概念的不同定義法，其公式一般是不同的。一般地講，特征定義是概念的本質，具有一般性。比如電場強度概念的特征定義為：描述電場力學特征的物理量，可用公式E=F/q來定義，結果與放入的試探電荷q無關。而公式E=k/Qr²只是點電荷Q這一電場原型的電場強度公式，可以說明電場中某點的電場強度的大小與試探電荷q無關。同樣地，電阻原型定義公式R=ρ(l/S)能說明其特征定義。而公式R=U/I則說明對某電阻R與U、I無決定關系的一個范例。

3.4 講清概念的物理意義，有機結合兩種定義

學生掌握物理概念的過程，大致可分為領會、運用、完善、擴展四個階段。因此，概念的教學應注意階段性。在領會階段，概念宜通過原型進行教學，到后階段為使學生掌握概念的本質，又應明確概念的特征定義。由于原型定義概念對本質特征的描述通常并不遵從必要且充分的準則，可能存在一定的不足。因此，在運用原型定義進行概念教學時，一定要揭示概念的本質特征，以使學生對概念更深入的理解。又由于原型對表象的依賴，對于真正建立概念有消極作用，學生只有真正掌握理解了概念的特征定義，才能擺脫表象的依賴。這就是我們常要求學生掌握概念的物理意義。

對“功”這一概念，教材是利用力拉物塊運動這一原型得出功的定義：W=Fscosα。由于原型中力作用點的位移和質點（物塊）位移的一致性，不存在問題。但遇到兩者不一致時，s的物理含義就指代不清：s是指質點的位移還是力作用點的位移。在長期的爭論中，似乎都不能圓滿解決，這正是原型定義概念的缺陷。若教學中，在運用原型進行概念教學過程中注意概念的物理意義，那么，學生就會明白：功的本質是能量轉化的量度，做不做功關鍵是看有無能量的轉化，且轉化過程中能量守恒。對此，我們來看一下2006年高考全國卷Ⅰ第20題：

一位質量為m的運動員從下蹲狀態向上起跳，經Δt時間，身體伸直并剛好離開地面，速度為v。在此過程中，

A.地面對他的沖量為mv+mgΔt,地面對他做的功為1/2mv²。

B.地面對他的沖量為mv+mgΔt,地面對他做的功為零。

C.地面對他的沖量為mv，地面對他做的功為1/2mv²。

D.地面對他的沖量為mv-mgΔt,地面對他做的功為零。

如果從功的原型定義考慮，很難判斷地面是否對人做功：若將s看做是力作用點的位移，地面沒有對人做功，但把s看做是受力對象——人的位移，人的重心上升，地面對人做了功。但是，從功的特征定義考慮：地面對人沒有做功。因為人的機械能雖然增加，但地面與人之間并末發生能量的轉化，人的機械能增加是本身生物能轉化而來的。

3.5 利用兩種定義，消除錯誤概念

在概念學習中，學生很容易由日常生活經驗而形成不科學的錯誤概念，而這種概念一旦形成，又難以消除或改變。比如，“工作”與“功”。有這樣一個例子：人提著水桶不動，人有沒有做功？對于這一類問題，可以采用的教學策略就是強調概念的定義特征，直接指出學生的錯誤所在，讓學生直接面對錯誤，重建知識結構，賦予概念新的意義。從功的原型定義來講，由于提著水桶不動，人對桶有力的作用，但在力的方向上沒有位移，故不做功。從功的特征定義來講，人雖然消耗了能量（感覺到“累”），但水桶并未增加能量，故也不做功。

3.6 利用概念間的關系進行教學

運用此策略的第一種方法是利用概念間的層級關系，概念系統最典型的等級表現是具有三個層次：上位概念、基本概念、下位概念。相對應的概念學習也有三種：下位學習、上位學習、并列結合學習。并列結合學習是物理概念學習中非常重要的方法之一。比如：在學習電場力做功與電勢能變化關系時，由于它和重力做功與重力勢能變化有相似的構成，所以在教學中可將它作為新概念的一個范例，將它們類比進行教學，學生較容易接受。

另一方法是繪制概念圖。將學生學習過的概念組成概念圖，把新概念置于其中，概念與概念之間的關系得以明確顯示，概念被賦予了更多的含義，有利于學生運用已知概念來學習新的概念。

參考文獻：

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［3］路海東，學校教育心理學，東北師范大學出版社，2000

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(欄目編輯黃懋恩)