将“维恩图”引入初中科学的概念学习研究

黄林美

【摘要】维恩图，也称文氏图，用于显示元素集合重叠区域的图示。本文展现维恩图在初中科学概念教学中的应用。

【关键词】维恩图 科学概念间的基本关系

【中图分类号】G633.98 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2019）02-0191-02

1.引言

维恩图，也称文氏图，用于显示元素集合重叠区域的图示。人类大脑认识事物是具有层次性的，维恩图恰好体现了这种层次性、逻辑性，所以它在理科中应用广泛。

认知科学认为结构有助于记忆和概念理解，而图形教学正是基于这一认识。图形教学是以直观形象的方式表达概念结构，将各种概念及其关系进行梳理，从而能有效呈现思考过程及概念间联系。应用维恩图可以清晰简洁地展现科学概念间关系。

2.维恩图简介

维恩是19世纪英国的哲学家和数学家，在1881年发明了文氏图。他撰写《符号逻辑》这本书里使用图形来表示集合。如果是两个集合x和y相交，那么用图两个相交的圆体现出四种集合；可用3个相交的圆来表示8种集合；用两两相交的4个圆是无法表示16个集合，因而采用4个椭圆来表述。

3.概念间的基本关系

维恩图可展现概念间基本的关系，分别为概念间的属种关系（真包含关系与真包含于关系），交叉关系（交集不为空集），矛盾关系（某集合与它相对于全集的补集之间的关系），反对关系等。

4.维恩图在概念教学中的应用

例1：在植物分类时，此时学生的逻辑思维能力较弱，对于种子植物，无种子植物，被子植物，蕨类植物之间的关系，在脑海中没有显示出清晰的层次图。维恩图展现了概念间的属种关系（真包含与真包含于的关系），如无种子植物真包含蕨类植物。植物根据有无种子分成两类，种子植物与无种子植物，这两个类别间是矛盾关系。在概念教学中维恩图可展现的概念的结构特征。

例2：在复习化学中四大基本反应类型与氧化还原反应时，学生对各个反应的概念是比较清楚的，但联合起来就比较疑惑，比如：（1）置换反应都是氧化还原反应吗？（2）分解反应一定是氧化还原反应吗？究其本质是不清楚彼此间的关系，那么可以总结出简洁清晰的维恩图（人脸模型），如下图所示：

此例显示维恩图可以理清概念关系的复杂性。四大基本反应类型与氧化还原反应的概念理解及它们之间的关系是难点，用维恩图就可以轻松突破难点。从图可知许多信息，如置换反应都是氧化还原反应；复分解反应一定是非氧化还原反应（真包含与真包含于的关系）；化合反应不一定是氧化还原反应。人脸模型既生动又有逻辑，方便理解及记忆。

例3：在真核生物与原核生物的教学过程中，让学生来说明原核生物、真核生物、乳酸菌、酸母菌、细菌、真菌等生物类群或生物间的从属关系。由于涉及的生物类群及生物较多，用文字叙述太冗杂，维恩图可以清楚地展现它们之间的联系，可用眼睛模型来表示。

利用维恩图的展现，将形象具体思维与抽象逻辑思维有机的结合，降低了概念理解的抽象性。利用有效简单工具加强对概念的理解，激发学生的兴趣，促使深度思考。维恩图可以降低概念理解的抽象性。维恩图除了能清晰展现它们间的关系外，还对后续病毒的学习做了一个铺垫。

例4：在生物学习中，学生容易混淆生存斗争、种间斗争，竞争与种内斗争间的关系。维恩图可以清晰展现它们间的关系。

从例4中可以观察到种间斗争与种内斗争体现的是反对关系，当然这里也有属种关系的体现。生存斗争包括了种间斗争、种内斗争以及生物与无机环境的斗争。种间斗争又包含竞争 、捕食、共生与寄生。从维恩图中就可以获取所需信息，提高了效率，利用维恩图提高了概念比较的有效性。

5.维恩图的意义

维恩图能使概念简单化、显性化、可视化，便于人们对类似概念进行对比，归纳推演。利用维恩图，可以改善学生原有的认知结构。维恩图能将形象思维与逻辑思维有机的结合在一起，以图形的形式将概念间的关系清晰展现。利用维恩图可以降低概念理解的抽象性，可以提高概念比较的有效性，可以理清概念关系的复杂性。

6.结语

维恩图，在初中科学分類，比较概念异同，展现结构层次等方面有着极广泛的应用。

参考文献：

[1]顾巨林， 张庭铭. 韦恩图在高中生物学教学中的应用及例析[J]. 生物学教学， 2008（33）：16-18.