普通高中生物学“概念”的逻辑考查及教学启示

钱剑锋　黄婷婷　邱建卫

关键词：高中生物学；概念；命题；素养；逻辑

文章编号：1003-7586（2024）01-0061-03 中图分类号：G633.91 文献标识码：B

《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称“课程标准”）出现了核心、重要、次位概念等提法，这与基层教师日常观念中的“概念”产生了冲突，且至今未见直接说明。由此展开的考查拓展到逻辑学范畴时才有所发现，下面结合“生物的进化”这一由事实到理论的教科书内容形成了初步结论。

1认知冲突

基层教师关于“概念”的日常观念源自“教育心理学”等师范教材，常把概念名称、定义叫作“概念”，即“概念”的日常观念指向“定义性概念”。如“化石是指通过自然作用保存在地层中的古代生物的遗体、遗物或生活痕迹等”，就是被普遍认同的“概念”。

课程标准及其解读提及核心概念（如“概念4生物的多样性和适应性是进化的结果”）、重要概念（如“4.1地球上的现存物种丰富多样，它们来自共同祖先”）、次位概念（如“4.1.1

尝试通过化石记录、比较解剖学和胚胎学等事实，说明当今生物具有共同的祖先”）等，其陈述与定义相去甚远，也无对应的概念名称。关于“概念”的认知冲突由此产生。

2逻辑考查

2.1心理学视角

据日常观念来源，先从心理学视角展开考查。

《教育心理学》（皮连生主编）采用的信息加工心理学分类标准，把知识分为陈述性知识和程序性知识。前者的表征方式有命题（源于逻辑学，由一种关系和一组论题构成，论题一般指“概念”）等。后者中的智慧技能包含“概念（具体概念和定义性概念）”等，概念由例子、名称、定义（具体概念没有定义）和属性四个成分构成。可见，这一视角的“概念”应主要指“定义性概念”且归属智慧技能。

《学习心理学》（王小明著）采用了布卢姆2001年认知领域教育目标分类，其中知识维度分事实性知识、概念性知识（前两者属陈述性知识）、程序性知识（智慧技能：运用概念与规则对外办事的能力等）等。概念性知识的具体类型有概念（具体概念和定义性概念）、原理（定理、定律等关于若干概念间关系的知识）、理论（由若干原理按一定关系组织而成的知识体系）。可见，这一视角的“概念”应主要指“定义性概念”，但归属概念性知识，只有运用概念时才归属智慧技能。

综上，心理学视角的“概念”应主要指“定义性概念”。陈述视角的“概念”属陈述性知识维度；运用或认知视角的“概念”属智慧技能子维度。如果把“概念性知识”简称“概念”，那么“概念4、4.1、4.1.1”对应的陈述句（或命题、原理、理论）也可称“概念”。

可见，课程标准等新出版物中的“概念”已超越“定义性概念”，至少拓展到了“概念性知识”，可能是“概念性知识”的简称。

2.2邏辑学视角

据命题来源，再从逻辑学视角展开考查。

《形式逻辑》研究概念、判断和推理等思维形式，指出孤立概念不能说明事物，必须运用概念做出判断才能说明。命题是表达判断的语句，语句中相当于命题的主要是陈述句。从一个或几个已知的命题推出另一个新命题就是推理，可划分为演绎推理、归纳推理等。演绎推理的前提（命题）须经归纳推理从具体的经验知识中概括出来，具体的经验知识是通过观察和实验的方法搜集的事实材料。论证是用一些真实性已经断定的判断（真命题），通过推理来确定另一个判断（命题或结论）真实性的思维过程。生物学内容逻辑视角，最初的知识是事实，基于事实形成基本概念，逐步概括形成次位、重要和核心概念等；生物学知识生产过程视角，知识可基于观察、实验和实践应用等生产和再生产。据此，以“生物的进化”相关内容涉及的事实、概念、命题、推理、论证等为例考查逻辑关系。

2.2.1事实视角

心理学中，“中国的首都是北京”“1848年爆发鸦片战争”归属事实性知识；逻辑学中，“北京是中华人民共和国的首都”归属性质命题中的单称肯定命题。据此，如“700百万年前首次出现多细胞生物化石”等具体细节类事实能用命题表征。可见，部分事实性知识是能用命题表征的。

2.2.2概念视角

概念的内涵是指反映在概念中的事物的特性或本质，概念的外延是指反映在概念中的一个个、一类类事物。相应地，概念的定义也分内涵定义与外延定义。如化石的定义是内涵定义中的性质定义，又如“能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物称为一个物种”是关系定义，再如“同种生物由于地理障碍而分成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象，叫作地理隔离”是发生定义；而“基因突变和染色体变异统称突变”则是外延定义。

刘恩山指出，可以“用陈述句或以命题的方式来描述概念的内涵。”据此考查以上几个内涵定义，发现都是用命题表征的；同理，外延定义也是。可见，大部分定义性概念的定义是可用命题表征的。

2.2.3命题视角

如上，“700百万年前首次出现多细胞生物化石”是个命题，但它比“化石是研究生物进化最直接、最重要的证据”这个命题要简单。逻辑学划分了简单和复合命题、性质和关系命题等。前者即为简单的关系命题，陈述中出现“多细胞生物、化石”等定义性概念名称，印证了心理学中概念是命题的成分这一逻辑关系；后者则是复合命题，是以前一命题（或事实、证据）为前提之一推理形成的新命题（或原理、理论）。可见，事实、概念和命题三者在内容和形式两方面都存在逻辑关系。

2.2.4推理视角

如上，同类事实可概括形成孤立概念，孤立概念可构成简单命题，简单命题可推理形成复合命题。逻辑学划分了归纳推理、演绎推理等，并划分了简单命题推理和复合命题推理等，还在归纳推理处引入了通过观察、实验等获取事实性知识的方法。可见，“4.1.1、4.1、概念4”都是命题，是基于事实经概括、归纳或演绎推理形成的复合关系命题，进而可确认“概念性知识”相当于“命题”。

2.2.5论证视角

据上，可发现事实可作为论证的基本命题（或前提、论据），“4.1.1、4.1、概念4”等命题则既是之前论证的结论或论题，也是之后论证的前提或论据。这揭示了隐含的思维过程，进而可与生物学学科核心素养关联。如科学探究可关联观察、实验、实践等以获取事实性知识等做基本论据，科学思维可关联概括、推理、批判（反驳）等以有效获取正确的上位命题做中间结论或论据，生命观念可关联基于实践或理论论证获取的各级命题的抽象观点，在实践应用处以适当的情感态度价值观加以限制，可以关联社会责任。

可见，当“概念性知识”拓展为“命题”时，不仅纳入了部分事实性知识，而且明确了与思维认知的关系。

2.3初步结论

考虑概念有内涵与外延之分，又考虑便于基层教师认知和实践使用，对普通高中生物学“概念”做如下拓展或限制。首先，建议把它叫作“概念性知识”，以与孤立概念相区分。其次，课程标准和教科书等新出版物中的概念性知识一般是陈述句，素养立意的教学和考试关注的焦点在逻辑思维，因此从内涵视角把概念性知识限制为具有“陈述性知识或思维形式”两维属性。再次，相关出版物的陈述句具有多样性，因此把概念性知识的外延限制为“部分事实（具体细节和元素知识）、孤立概念（具体概念和定义性概念）、大部分真命题（陈述事实和定义的命题除外，实验或实践等的结果和结论、推论或原理、理论等）等陈述性知识”，或者限制为“概念、命题、推理等思维形式”。

3教学启示

3.1教师的逻辑思维能力是学生素养培育的前提

2018年很多师范类高校删除了各专业必修的逻辑课，代之以部分专业必修或选修；2015年以来教师资格证考试重视了逻辑思维能力的考查；2017年版高中课标中，仅政治课选择性必修有“逻辑与思维”模块。由此推测，当前高中生物学教师的逻辑学素养相对欠缺，这一前提可能限制了自身邏辑思维能力的提升，从而限制学生逻辑思维能力的发展，进而限制学生生物学学科核心素养的培育。

3.2传递教科书内容逻辑是学生素养培育的基石

基层教师的逻辑学素养相对欠缺似乎并没有对学科教学绩效造成明显限制。生物学有其内容逻辑，是该学科的特定领域中的逻辑规则和推理方式。这包括生物学概念的定义和分类、生物学原则和理论的构建、实证数据的解释和推断等。高中生物学教师应是在构建认知体系的过程中无意识地掌握了学科的内容逻辑，并基于教科书等通过教学混合地传递给了学生，从而奠定了学生逻辑思维能力乃至生物学学科核心素养培育的基石性基础。

3.3揭示内容的形式逻辑是学生素养培育的关键

2023年高考后又有学生感叹“三年生物白学”，原因何在？20年来，主题为“概念教学”的文献有3万多篇，涉及逻辑、逻辑学、形式逻辑的分别有300多、30多和5篇（数据源自中国知网）。由此推测，基层教师十分重视学科内容体系，较少揭示逻辑特别是形式逻辑。高中生物学教学传递的主要是“既有的概念性知识”，当素养立意的高考试题考查新的命题及其推理论证时，学生很少能直接使用“习得的概念性知识”，较多需进行即时的推理论证。此时，学习生物学内容逻辑时揭示形式逻辑的程度就成为高考甄别学生生物学学科核心素养水平的关键因素。

3.4用情境问题训练逻辑是学生素养培育的核心

传递学科内容逻辑的同时揭示其形式逻辑，将使学生对逻辑思维的认知至少达到理解层次；要达到应用、分析、评价和创造层次，则必须通过练习。20年来，主题为“练习、训练、解题逻辑”的文献仅有数百篇，同样较少涉及逻辑或形式逻辑。由此推测，基层教师在练习的讲评中也十分重视内容体系，较少关注形式逻辑。高中生物学教师在选择或命制、讲评或解析习题或试题时较少关注形式逻辑，其直接结果是学生形式逻辑思维的无意识、随机和低效训练。为应对高考生物学以全新情境问题考查学生学科核心素养的趋势，教师用精选的情境问题在训练内容逻辑的同时有序地训练形式逻辑，就成为培育学生学科核心素养的重中之重。