普通高中生物學“概念”的邏輯考查及教學啟示

錢劍鋒　黃婷婷　邱建衛

關鍵詞：高中生物學；概念；命題；素養；邏輯

文章編號：1003-7586（2024）01-0061-03 中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：B

《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“課程標準”）出現了核心、重要、次位概念等提法，這與基層教師日常觀念中的“概念”產生了沖突，且至今未見直接說明。由此展開的考查拓展到邏輯學范疇時才有所發現，下面結合“生物的進化”這一由事實到理論的教科書內容形成了初步結論。

1認知沖突

基層教師關于“概念”的日常觀念源自“教育心理學”等師范教材，常把概念名稱、定義叫作“概念”，即“概念”的日常觀念指向“定義性概念”。如“化石是指通過自然作用保存在地層中的古代生物的遺體、遺物或生活痕跡等”，就是被普遍認同的“概念”。

課程標準及其解讀提及核心概念（如“概念4生物的多樣性和適應性是進化的結果”）、重要概念（如“4.1地球上的現存物種豐富多樣，它們來自共同祖先”）、次位概念（如“4.1.1

嘗試通過化石記錄、比較解剖學和胚胎學等事實，說明當今生物具有共同的祖先”）等，其陳述與定義相去甚遠，也無對應的概念名稱。關于“概念”的認知沖突由此產生。

2邏輯考查

2.1心理學視角

據日常觀念來源，先從心理學視角展開考查。

《教育心理學》（皮連生主編）采用的信息加工心理學分類標準，把知識分為陳述性知識和程序性知識。前者的表征方式有命題（源于邏輯學，由一種關系和一組論題構成，論題一般指“概念”）等。后者中的智慧技能包含“概念（具體概念和定義性概念）”等，概念由例子、名稱、定義（具體概念沒有定義）和屬性四個成分構成。可見，這一視角的“概念”應主要指“定義性概念”且歸屬智慧技能。

《學習心理學》（王小明著）采用了布盧姆2001年認知領域教育目標分類，其中知識維度分事實性知識、概念性知識（前兩者屬陳述性知識）、程序性知識（智慧技能：運用概念與規則對外辦事的能力等）等。概念性知識的具體類型有概念（具體概念和定義性概念）、原理（定理、定律等關于若干概念間關系的知識）、理論（由若干原理按一定關系組織而成的知識體系）。可見，這一視角的“概念”應主要指“定義性概念”，但歸屬概念性知識，只有運用概念時才歸屬智慧技能。

綜上，心理學視角的“概念”應主要指“定義性概念”。陳述視角的“概念”屬陳述性知識維度；運用或認知視角的“概念”屬智慧技能子維度。如果把“概念性知識”簡稱“概念”，那么“概念4、4.1、4.1.1”對應的陳述句（或命題、原理、理論）也可稱“概念”。

可見，課程標準等新出版物中的“概念”已超越“定義性概念”，至少拓展到了“概念性知識”，可能是“概念性知識”的簡稱。

2.2邏輯學視角

據命題來源，再從邏輯學視角展開考查。

《形式邏輯》研究概念、判斷和推理等思維形式，指出孤立概念不能說明事物，必須運用概念做出判斷才能說明。命題是表達判斷的語句，語句中相當于命題的主要是陳述句。從一個或幾個已知的命題推出另一個新命題就是推理，可劃分為演繹推理、歸納推理等。演繹推理的前提（命題）須經歸納推理從具體的經驗知識中概括出來，具體的經驗知識是通過觀察和實驗的方法搜集的事實材料。論證是用一些真實性已經斷定的判斷（真命題），通過推理來確定另一個判斷（命題或結論）真實性的思維過程。生物學內容邏輯視角，最初的知識是事實，基于事實形成基本概念，逐步概括形成次位、重要和核心概念等；生物學知識生產過程視角，知識可基于觀察、實驗和實踐應用等生產和再生產。據此，以“生物的進化”相關內容涉及的事實、概念、命題、推理、論證等為例考查邏輯關系。

2.2.1事實視角

心理學中，“中國的首都是北京”“1848年爆發鴉片戰爭”歸屬事實性知識；邏輯學中，“北京是中華人民共和國的首都”歸屬性質命題中的單稱肯定命題。據此，如“700百萬年前首次出現多細胞生物化石”等具體細節類事實能用命題表征。可見，部分事實性知識是能用命題表征的。

2.2.2概念視角

概念的內涵是指反映在概念中的事物的特性或本質，概念的外延是指反映在概念中的一個個、一類類事物。相應地，概念的定義也分內涵定義與外延定義。如化石的定義是內涵定義中的性質定義，又如“能夠在自然狀態下相互交配并且產生可育后代的一群生物稱為一個物種”是關系定義，再如“同種生物由于地理障礙而分成不同的種群，使得種群間不能發生基因交流的現象，叫作地理隔離”是發生定義；而“基因突變和染色體變異統稱突變”則是外延定義。

劉恩山指出，可以“用陳述句或以命題的方式來描述概念的內涵。”據此考查以上幾個內涵定義，發現都是用命題表征的；同理，外延定義也是。可見，大部分定義性概念的定義是可用命題表征的。

2.2.3命題視角

如上，“700百萬年前首次出現多細胞生物化石”是個命題，但它比“化石是研究生物進化最直接、最重要的證據”這個命題要簡單。邏輯學劃分了簡單和復合命題、性質和關系命題等。前者即為簡單的關系命題，陳述中出現“多細胞生物、化石”等定義性概念名稱，印證了心理學中概念是命題的成分這一邏輯關系；后者則是復合命題，是以前一命題（或事實、證據）為前提之一推理形成的新命題（或原理、理論）。可見，事實、概念和命題三者在內容和形式兩方面都存在邏輯關系。

2.2.4推理視角

如上，同類事實可概括形成孤立概念，孤立概念可構成簡單命題，簡單命題可推理形成復合命題。邏輯學劃分了歸納推理、演繹推理等，并劃分了簡單命題推理和復合命題推理等，還在歸納推理處引入了通過觀察、實驗等獲取事實性知識的方法。可見，“4.1.1、4.1、概念4”都是命題，是基于事實經概括、歸納或演繹推理形成的復合關系命題，進而可確認“概念性知識”相當于“命題”。

2.2.5論證視角

據上，可發現事實可作為論證的基本命題（或前提、論據），“4.1.1、4.1、概念4”等命題則既是之前論證的結論或論題，也是之后論證的前提或論據。這揭示了隱含的思維過程，進而可與生物學學科核心素養關聯。如科學探究可關聯觀察、實驗、實踐等以獲取事實性知識等做基本論據，科學思維可關聯概括、推理、批判（反駁）等以有效獲取正確的上位命題做中間結論或論據，生命觀念可關聯基于實踐或理論論證獲取的各級命題的抽象觀點，在實踐應用處以適當的情感態度價值觀加以限制，可以關聯社會責任。

可見，當“概念性知識”拓展為“命題”時，不僅納入了部分事實性知識，而且明確了與思維認知的關系。

2.3初步結論

考慮概念有內涵與外延之分，又考慮便于基層教師認知和實踐使用，對普通高中生物學“概念”做如下拓展或限制。首先，建議把它叫作“概念性知識”，以與孤立概念相區分。其次，課程標準和教科書等新出版物中的概念性知識一般是陳述句，素養立意的教學和考試關注的焦點在邏輯思維，因此從內涵視角把概念性知識限制為具有“陳述性知識或思維形式”兩維屬性。再次，相關出版物的陳述句具有多樣性，因此把概念性知識的外延限制為“部分事實（具體細節和元素知識）、孤立概念（具體概念和定義性概念）、大部分真命題（陳述事實和定義的命題除外，實驗或實踐等的結果和結論、推論或原理、理論等）等陳述性知識”，或者限制為“概念、命題、推理等思維形式”。

3教學啟示

3.1教師的邏輯思維能力是學生素養培育的前提

2018年很多師范類高校刪除了各專業必修的邏輯課，代之以部分專業必修或選修；2015年以來教師資格證考試重視了邏輯思維能力的考查；2017年版高中課標中，僅政治課選擇性必修有“邏輯與思維”模塊。由此推測，當前高中生物學教師的邏輯學素養相對欠缺，這一前提可能限制了自身邏輯思維能力的提升，從而限制學生邏輯思維能力的發展，進而限制學生生物學學科核心素養的培育。

3.2傳遞教科書內容邏輯是學生素養培育的基石

基層教師的邏輯學素養相對欠缺似乎并沒有對學科教學績效造成明顯限制。生物學有其內容邏輯，是該學科的特定領域中的邏輯規則和推理方式。這包括生物學概念的定義和分類、生物學原則和理論的構建、實證數據的解釋和推斷等。高中生物學教師應是在構建認知體系的過程中無意識地掌握了學科的內容邏輯，并基于教科書等通過教學混合地傳遞給了學生，從而奠定了學生邏輯思維能力乃至生物學學科核心素養培育的基石性基礎。

3.3揭示內容的形式邏輯是學生素養培育的關鍵

2023年高考后又有學生感嘆“三年生物白學”，原因何在？20年來，主題為“概念教學”的文獻有3萬多篇，涉及邏輯、邏輯學、形式邏輯的分別有300多、30多和5篇（數據源自中國知網）。由此推測，基層教師十分重視學科內容體系，較少揭示邏輯特別是形式邏輯。高中生物學教學傳遞的主要是“既有的概念性知識”，當素養立意的高考試題考查新的命題及其推理論證時，學生很少能直接使用“習得的概念性知識”，較多需進行即時的推理論證。此時，學習生物學內容邏輯時揭示形式邏輯的程度就成為高考甄別學生生物學學科核心素養水平的關鍵因素。

3.4用情境問題訓練邏輯是學生素養培育的核心

傳遞學科內容邏輯的同時揭示其形式邏輯，將使學生對邏輯思維的認知至少達到理解層次；要達到應用、分析、評價和創造層次，則必須通過練習。20年來，主題為“練習、訓練、解題邏輯”的文獻僅有數百篇，同樣較少涉及邏輯或形式邏輯。由此推測，基層教師在練習的講評中也十分重視內容體系，較少關注形式邏輯。高中生物學教師在選擇或命制、講評或解析習題或試題時較少關注形式邏輯，其直接結果是學生形式邏輯思維的無意識、隨機和低效訓練。為應對高考生物學以全新情境問題考查學生學科核心素養的趨勢，教師用精選的情境問題在訓練內容邏輯的同時有序地訓練形式邏輯，就成為培育學生學科核心素養的重中之重。