利用韦恩图区分高中生物学中的易混淆概念

马玉芬 龚 宁

(贵州师范大学生命科学学院 贵阳 550025)

韦恩图，也叫文氏图，即用一条封闭曲线直观地表示集合及其关系的图形，它是由英国著名逻辑学家、历史学家韦恩(Venn)提出来的。韦恩图在数学教育中经常使用，它强调事物间的相互关系。

1 利用韦恩图区分易混淆概念的初衷

美国《下一代科学教育标准》(NGSS)强调“跨学科”的思想，针对同一主题用不同学科思维进行思考，可使问题的解决方式呈现多元化。在生物学概念教学中融入“跨学科”思想，有利于学生理解概念的本质。

高中生物学教材中存在较多的易混淆概念，青少年的认知水平不够成熟，不能对大量易混淆概念明确界定，导致“一问就忘”或者“一问就会、一做就错”，根本原因是“学生没有真正理解概念”。很多教师通常采用“列表法”进行概念区分。此方法虽然直观，但存在弊端： 一方面表格绘制用时过长，过程缺乏趣味性；另一方面，列表仅侧重于区分概念，没有呈现被比较对象(概念)间的逻辑关系，极易导致概念孤立化，影响学生对于概念体系的逻辑建构。为了弥补以上缺点，可基于“跨学科”思想，探讨利用韦恩图区分易混淆概念。

2 概念易混淆的原因

2.1 字面理解概念名称，导致概念同一化 高中学生容易从字面理解概念，导致对概念一知半解。例如“中枢神经”和“神经中枢”，中枢神经是一个结构概念，指神经系统的中枢部分，包括脑和脊髓；神经中枢是一个功能概念，指的是功能相同的神经元细胞体的集中区域。由于两个概念名称相似(此处为字序不同)，学生往往把两者同一化，认为是同一个意思。此类概念还有： 原生质体和原生质层、细胞液和细胞内液、DNA聚合酶和DNA连接酶等。

2.2 概念的层次分辨不清 生物学概念间也存在数学中的包含关系，“包含”一词说明概念是分层的，即上位概念和下位概念，概念层次不清也是区分概念的一大阻碍因素。例如“细胞死亡”和“细胞凋亡”，两者都强调细胞的“亡”，但细胞死亡(上位概念)包括细胞坏死和细胞凋亡(下位概念)。此类概念还有： 脂质和脂肪、体液调节和激素调节、固醇和胆固醇等。

2.3 前概念对新概念的理解形成负迁移 学生的前概念的获得途径多且杂，甚至不乏有错误的前概念，可能会对后来要学习的新概念形成负迁移。例如“赤道板”和“细胞板”，赤道板是在有丝分裂中期时与纺锤体中轴垂直的平面，是一种虚拟平面，细胞板是出现在赤道板位置的真实结构。由于受地理学科中“赤道”概念的干扰，学生会认为赤道板是“实”(是结构)，进而认为细胞板是“虚”(不是结构)。此类概念还有： 内环境和细胞内液、性状和表现型、主动运输和被动运输、摄入量和同化量等。

3 利用韦恩图区分几组常见的易混淆概念

下面采用具有逻辑思维优势的韦恩图，对几组常见的易混淆概念进行区分。

3.1 生长素和生长激素 生长素属于植物激素，调节植物的生长发育；生长激素属于动物激素，促进动物个体生长。两者只差了一个“激”字，在名称上具有相似性，由于生长素也是激素(在植物中)，学生在潜意识中认为激素类的物质(如甲状腺激素、抗利尿激素等)都含有“激素”二字，所以把“生长激素”和“生长素”同一化理解。教师可引导学生绘制韦恩图来区分这组概念(图1)。

图1 生长素与生长激素的对比韦恩图

3.2 终止子和终止密码子 由于“终止子”和“终止密码子”都有“终止细胞某一活动”的意思，且概念名称类似，故容易混淆，属于字面理解概念名称导致的概念同一化问题。区分两者的关键在于两者所在的位置和作用不同。终止子在DNA上，终止转录活动；终止密码子在mRNA上，终止翻译活动。可绘制如下韦恩图来区分这组概念(图2)。

图2 终止子与终止密码子的对比韦恩图

3.3 体液、细胞液、细胞内液与细胞外液 由于概念层次不清和概念名称相似，学生易对以上四个概念产生混淆，区分的关键在于厘清四个概念的层次。体液是人和动物体中大量以水为基础的液体，包括细胞内液和细胞外液，故体液是上位概念。细胞内液和细胞外液是以细胞膜为界的细胞内外液体，属于下位概念。细胞液是植物液泡的内含液体。可绘制如下韦恩图来区分这组概念(图3)。

图3 体液、细胞液、细胞内液与细胞外液的对比韦恩图

3.4 体液调节和激素调节 激素调节是体液调节的主要内容，因此这对概念是一种包含关系。因为激素调节通过体液把激素运输到靶细胞并起作用的，但是体液调节所传输的化学物质不仅包括激素，还有其他调节因子，所以范围相对来说更加广泛。学生对于两者的“传输物质”了解不充分，导致对概念层次的忽略。可绘制如下韦恩图来区分这组概念(图4)。

图4 体液调节与激素调节的对比韦恩图

3.5 应激性和反射 “应激性”和“反射”存在共性，都强调“对外界刺激作出反应”，影响学生对具体现象的分析和判断。举两个例子： 草履虫趋于从盐水溶液进入营养液、用手触摸含羞草导致含羞草“害羞”，学生常把这两种现象归类为反射现象。这是因为“应激性”是初中学到的内容，学生忽略了这个前概念；另外，学生的认知只停留在“对外界刺激作出反应”的表象，未能深入分析到“反射弧”的结构基础层面，导致误判。反射只是应激性的一种形式，判断是不是反射现象关键在于有没有经过神经中枢，因为草履虫是单细胞生物、含羞草是植物，两者都无神经中枢，所以两类现象都属于“应激性”中的其他表现形式，而不是反射现象，故前概念的忽略和概念层次不明是这两个概念易混淆的原因。可通过绘制如下韦恩图来区分这组概念(图5)。

图5 应激性与反射的对比韦恩图

3.6 种群密度和丰富度 两个概念难以区分的原因在于它们都强调了“数量多少”，但“种群密度”这个前概念对学生理解“丰富度”产生阻碍，导致学生区分不开。关键是明确两者是哪个层面的什么数量，“种群密度”是种群层面的单位个体数量，“丰富度”是群落层面的所有物种数量。可绘制如下韦恩图来区分这组概念(图6)。

图6 种群密度与丰富度的对比韦恩图

在概念辨析中，“韦恩图”与“列表法”相比更具优势，它可以形象直观地表达出易混淆概念之间的逻辑关系，不仅明了有趣，更能发展学生的科学思维。