高中生物学的概念与命题，本文主要内容关键词为：生物学论文,命题论文,概念论文,高中论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
《普通高中生物课程标准（实验）》（以下简称《标准》）在阐述课程目标时，将“获得生物学基本事实、概念、原理、规律和模型等方面的基础知识，知道生物科学和技术的主要发展方向和成就”[1]（7）作为学生学习的具体目标之一。为了提高单元知识教学质量，笔者对高中生物学基础知识的结构，尤其是单元知识与核心概念体系的关系做些许探讨。
一、知识和基础知识
顾明远主编的《教育大辞典》中对知识的定义是：“对事物属性与联系的认识。表现为对事物的知觉、表象、概念、法则等心理形式。”[2]解析知识的定义可知，按照知识性质的不同，可以将一门学科知识划分为不同的类别。
（一）知识的分类
早在1956年，美国学者布卢姆（Benjamin S.Bloom）在他出版的《教育目标分类学·第一分册：认知领域》一书中，将一个学科单元知识划分为三类：事实性知识、方法性知识和命题性知识。[3]
此后，由于不同学者的知识观不同，对知识的分类也各不相同（表1）。
按照狭义的知识观，知识专指信息的贮存和提取，如布卢姆所谓的“知识”和加涅的“言语信息”。布卢姆将智力能力或技能划入信息应用的范畴，加涅也将智力技能和认知策略归属于信息应用的范畴。按广义的知识观，学习者从获得具体信息到建构新的认知结构，都属于知识的范畴，即知识不仅包括信息贮存和提取，也包括信息应用，甚至把动作技能（不属于认知领域）也纳入知识范畴。例如，安德森将知识划分为：陈述性知识和程序性知识两大类。前者是指个人具有有意识的提取线索，因而能够直接陈述的知识，后者指个人无有意识的提取线索，只能借助于某种作业形式间接推测的知识。[4]（35）梅耶则将知识分为三大类：语义知识，指个人认识世界的知识；程序性知识，指用于具体情境的成套的方法步骤；策略性知识，指如何学习、记忆、解决问题等一般方法。[4]（36）
（二）高中生物学基础知识
众所周知，生物学是自然科学中的一门基础学科，是研究生命现象和生命活动规律的科学。生物课程是高中阶段的重要科学课程，提高每个学生的生物科学素养是学科教学的核心任务。笔者在学习和借鉴现代教学理论的基础上，曾尝试对高中生物课本知识进行如下划分，以利于单元知识的备课和教学组织。
上述知识类别中，事实性知识是指生物界客观存在的各种生命现象、生物事件和代谢、生长、发育、进化等过程性知识，这些知识通常用术语、符号、数字和行为动词来表述，或者用一个陈述句式来描述。命题性知识是抽象的理性知识，包括概念、原理、规律（法则）、理论和模型等，其中，概念名称是由单词或短语表述的，概念定义、原理、规律（法则）、理论、模型都是用命题陈述句表达的。方法性知识是帮助学生习得学科知识并将知识应用于新情境和问题的技能知识，包括科学探究方法、科学思维方式、知识和技能的应用方法、自主学习方法等，有些方法性知识难以用词汇和语句表达，需要学生在学习和实践过程中亲身体验和感悟。值得指出的是，按照知识性质划分的各类知识各有一定的价值取向，对于高中学生的价值观形成和自我发现与发展有着各自的作用。
总之，可以把高中生物基础知识理解为：主要是课本中以知识单元形式呈现的帮助学生理解生命本质并学会学习和思维的一般知识，是由基本事实、基本概念和命题，以及科学探究的基本方法等构成的知识体系，是学生继续学习生物学专业知识的必要基础。
二、概念和命题
现代认知心理学家认为，概念是知识的细胞，命题是知识的基本单元。一个命题是由多个概念组成的复合观念，所谓的学科知识结构就是许多彼此联系的命题组成的知识网络，知识学习实质上是概念和命题学习。
（一）概念是反映事物本质属性的思维产物
概念是人类对事物本质的认识，它既是知识的细胞，也是思维过程的核心和基本形式。人们认识周围事物始于形成概念，最初形成的概念是前科学思维时期的日常生活概念。这种概念通常是作为对周围事物的感性经验的直接概括，并不是很抽象的。人们在相关学科理论指导下形成的概念即为科学概念，这种概念总是处于某个学科理论系统之中，具有较高的抽象性和概括性，是学科知识结构的细胞。
布鲁纳与他人合著的《思维的研究》一书中指出，任何概念都具有名称、例证、属性、属性价值、规则五种要素。名称是指赋予概念的术语，如兴奋、细胞膜、光合作用、遗传信息携带者、DNA分子双螺旋结构模型、内环境稳态、物质循环、能量流动等，都是经验、客体、结构或过程等某类事物的名称，显然，概念是由单词或短语表述的。
例证是用于辨认某个概念的诸多具体事例，其中有的是肯定例证，有的是否定例证。肯定例证是这个概念范畴的实例，否定例证是相关的其他概念范畴的实例。例如，“基因突变”是个概念名称，果蝇白眼性状、人类镰刀型细胞贫血症和轻度贫血都是它的肯定例证，猫叫综合征则是它的否定例证。
属性是指根据一些肯定例证抽出的同类事物的共同特征，大多数概念的属性又有本质属性和非本质属性之分。例如，自然发生的基因突变具有普遍性、结构可变性、多方向性、稀有性、多害少利性等属性，其中，由于碱基对的增添、缺失或改变而导致基因内部可遗传结构的改变是本质属性。基因内部结构改变引起的遗传效应，与染色体结构变异引起的基因位置和剂量效应很不相同，这种具有区别作用的本质属性称为标准属性。一个概念不同于另一个概念，在于它包含着具有区别作用的本质属性，这就是概念的属性价值。
规则是概念基本属性的陈述，它包括一个概念例证、本质属性和非本质属性，其中对概念的标准属性（关键特征）的陈述就是通常所说的下定义。例如，基因突变是指基因组DNA分子发生的可遗传结构的改变，就是基因突变的定义。可见，概念的定义是表述一类事物共同的、本质特征的命题句式。
关于概念的结构目前有特征说和原型说两种主要理论。特征说认为，概念由定义特征和概念规则两个因素构成，人们头脑里的概念是由定义特征和概念规则有机结合而成的。概念的定义特征和特异特征共同构成其语义特征，但只有定义特征能表征概念的本质特征。用于整合概念定义特征的规则，包括肯定、否定、关系、合取、析取等。原型说则认为，概念由原型和范畴成员的代表性程度构成。原型是最能表征概念的典型例证。范畴成员的代表性程度是指属于同一概念的肯定例证之间的最大差异，即其他例证偏离原型的容许距离。
（二）命题是表达判断的语句
在现代哲学、逻辑学和语言学中，命题是人们表达对客观对象作出判断的语句。在“命题”这个概念定义中，强调命题不是指判断（陈述）本身，而是指所表达的语义，即由一个语句表达的能够被各个认知主体共同理解的思想内容的真实性（真值）。例如，生物大分子以碳链为骨架，膜蛋白分子覆盖、嵌入或贯穿磷脂双分子层，膜脂分子运动使细胞膜具有流动性，渗透是指水分子通过生物膜的扩散过程，在糖酵解阶段1分子葡萄糖降解为2分子丙酮酸，DNA分子通过自我复制实现遗传信息传递，减数分裂时等位基因分离，种群是一定空间和时间内同种生物个体的总和，自然选择使种群基因频率发生定向改变，等等，这里列举的每个陈述句都是真命题。
人们认识和理解客观对象，是个由表及里、由现象到本质、去伪存真的过程。在一段时间内，表达判断的语句可能是不真实的，例如，暗反应是不需要光的反应，低温抑制或使酶活性降低，ArP分子末端的P-O键是高能键，都是伪命题。
值得提出的是，不同的词语可以表达同一命题。例如，食盐是白的和NaCl的晶体是白的，就是相同命题的表述。杂合体内每对等位基因分离的同时，位于非同源染色体上的非等位基因表现为自由组合。也就是说，杂合体内位于非同源染色体上的非等位基因之间的分离或组合是互不干扰的，独立地分配到配子中去。这里，也就是说前后的这两个陈述句，都是表达基因自由组合定律的命题句式。
从上述例证看出，有的命题简单，由一个不能分割的完整句式表达，如生物大分子以碳链为骨架，高温使酶变性失活等，有的命题复杂，是由多个简单命题组成的复合命题，如表达基因自由组合定律的命题。一个简单命题可以拆分为不同的构成要素：主项、谓项、联项和量项。例如，几乎所有的生物都是以DNA分子作为遗传信息携带者，所以，DNA是主要遗传物质。这是一个比较复杂的复合命题，在前一个支命题中，“所有”是量项，“生物”是主项，“是”是联项，“以DNA分子作为遗传信息携带者”可以看作谓项。事实上，“以DNA分子作为遗传信息携带者”本身也是一个支命题，其中，“DNA”是主项，“以……作为”是联项，“遗传信息携带者”是谓项。在后一个支命题中，“所以”是量项，“DNA”是主项，“是”是联项，“遗传物质”是谓项。一个命题中的主项和谓项合称为“词项”，词项概念的提出有利于我们对“核心概念”的理解和应用。
三、核心概念和单元知识
《标准》“倡导学生在解决实际问题的过程中深入理解生物学的核心概念，并能运用生物学的原理和方法参与公众事务的讨论或作出相关的个人决策”，[1]（3）这个复合命题的前一个支命题中，有一个具有不可替代作用的词项，即“核心概念”。
（一）核心概念是命题中不可替代的词项
前面提到，概念用单词或短语表达，命题用语句陈述。作为学科知识体系中的核心概念，首先是概念范畴的一个成员，理应用词汇表述而不应用陈述句式表述。其次，核心概念的不可或缺的作用必然是在一个句式中体现出来，这个句式就是命题陈述句。也就是说，核心概念寓于命题结构中，是命题句式中具有不可替代作用的词项。例如，在“生物大分子以碳链为骨架”这个命题中，生物大分子和碳链是两个科学概念，骨架是个一般概念。生物大分子和碳链这两个词项在命题中不能被其他概念取代，骨架则可以被“主体”“支架”“主干”等词语替代，如“碳链是生物大分子的主干”，与“生物大分子以碳链为骨架”是表达相同命题的不同语句。又如，渗透是指水分子通过生物膜的扩散，在这个概念定义的命题陈述句中，生物膜和扩散是两个核心概念，水分子是描述事实性知识的术语，可被“溶剂分子”取代。原生质层是生物膜的特例，用原生质层代替生物膜这个核心概念，则是专门表达植物细胞渗透吸水的命题句式。再如，在“DNA分子通过自我复制实现遗传信息传递”这个命题中，DNA是个符号，复制是个简单概念，遗传信息传递是由一个科学概念和一个一般概念组成的复合概念，复制和遗传信息传递这两个词项就是该命题的核心概念。
核心概念的核心作用还表现在以它为主体可以组成多个不同命题，每个命题的词义各有侧重。例如，基因是课本中“遗传的分子基础”部分的核心概念之一，以基因为主体组成的支命题仅在基因概念内涵的陈述中就有：基因是控制生物性状遗传的基本单位，基因在染色体上呈线性排列，基因是有遗传效应的DNA（或RNA）分子片段，基因中四种核苷酸序列代表特定的遗传信息，基因是由编码区和非编码区两部分组成的，基因（依据蕴含的遗传信息不同）分为结构基因和调控基因两大类。上述的六个支命题依次表述基因的功能、座位、本质、编码（效应）、结构和分类。又如，等位基因概念出现在有关分离定律的多个支命题中，不同支命题的词义不同，但共同表达杂合体内等位基因的遗传行为。有关分离定律的表述依次是：在杂合子细胞内，位于一对同源染色体上的等位基因，具有一定的独立性；减数分裂时，等位基因随着同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中；受精过程中，等位基因独立地随配子传递给后代。第一个支命题阐明等位基因之间的不融合性，即保持各自的纯洁性；第二个支命题阐明等位基因的分离性，揭示两类配子的纯质性；第三个支命题强调等位基因的随机性，揭示杂种后代必然有一定比例的隐性纯合体。此外，等位基因概念还出现在自由组合定律和基因突变等不同命题之中。
（二）单元知识是相对完整的核心概念体系
《标准》的每个模块都有若干主题，每个主题由具体内容标准和活动建议组成，其中，具体内容标准的每个陈述句中，既包含一个知识单元的核心内容，又规定了该单元知识的具体学习目标。一个知识单元的核心内容多是以一个或若干核心概念为主体，由相关的事实性知识、命题性知识和方法性知识共同构成的知识体系。
命题性知识包括概念、原理、规律、理论和模型等类别。前面讲过，概念的定义是对事物本质特征的概括，是用命题来陈述。原理是由相关概念组成的判断，是具有普遍意义的道理，也是规律中的最基本规律。原理的论点是个命题，例如，成熟的植物细胞能够与外界溶液发生渗透作用，其基本论点包括：一是原生质层具有选择透性，相当于半透膜；二是原生质层两侧的溶液浓度差决定水分子扩散的方向。规律又称为定律或法则，规律揭示事物之间的内在的本质联系，如孟德尔定律、中心法则、多样性导致稳定性律，规律的基本要点也是用命题句式表达。
理论是人们由实践或科学实验概括出来的或者在思辨中形成的系统知识，理论的观点都是用概念和命题呈现的。例如，高中生物学中生长素基本理论依次阐明生长素的产生部位、分布部位、运输方向及机制、影响生长素分布的因素、生长素的生理作用及特征、植物生长调节剂及应用等内容，每个立论都包含核心概念和命题。在现代生物进化论中，种群是生物进化的单位，种群基因库代代相传，生物进化的过程实质上就是种群基因频率发生变化的过程，突变和基因重组产生生物进化的原材料，自然选择使种群基因频率发生定向改变并决定生物进化方向，隔离是新物种形成的必要条件等观点，都是真命题。
在现代科学中，“模型”一词与假说或学说似乎同义，是指在实验室条件下模拟自然界出现的某种现象或过程，构建相应的模型并从中探讨其规律，然后把经过反复实验检验的模型放大，成为真实的自然现象或人造物。在模拟研究过程中，揭示的事物之间的内在的本质联系通常以命题句式表达，这类命题称为模型要素。例如，细胞膜流动镶嵌模型是关于细胞膜亚显微结构的学说，它揭示组成膜物质分子的排列（物理模型）方式，其模型要素有：以磷脂双分子层为基本骨架；蛋白质分子覆盖、嵌入或贯穿脂双层；膜物质分子在外页和内页的排列具有不对称性；膜脂分子运动使细胞膜具有流动性，而膜蛋白分子运动使细胞膜行使各种功能。高中生物还要求介绍DNA分子双螺旋结构模型和能量流动模型等，前者既是物理模型又是数学模型，后者是数学模型，无论是物理模型或数学模型的要素都是用命题句式表达。
大家知道，每个学习单元的事实性知识是命题性知识的基础，方法性知识是将感性知识上升到理性知识的钥匙，也是将知识和技能应用于实践活动的向导。例如，按照《标准》的内容要求，“生物大分子以碳链为骨架”这个命题的学习过程大体如下：
上述实例表明，在每个学习单元中的三类知识是个统一整体。在这个命题学习过程中，首先要习得有关蛋白质和核酸的化学知识，找出蛋白质和核酸在质量分数、结构层次、种类和生物功能等方面的共同特征，尤其是“以单体（基本单位）组成多聚体”这个本质特征，形成生物大分子的概念。然后，在习得糖类和脂质化学知识的过程中，引导学生运用生物大分子概念对多糖和脂肪是否生物大分子作出判断，进而根据蛋白质、核酸和多糖中存在的不同连接方式，形成碳链的概念，从而领会“生物大分子以碳链为骨架”的词义。总之，从例证到概念，再由概念到判断，直至领会命题的词义，命题性知识的学习离不开事实性知识和方法性知识。因此，高中生物的每个学习单元，必然是以命题性知识为主体，由三类知识共同组成的一个知识体系。
正因为单元知识是以命题性知识为主的知识体系，核心概念则必然是单元知识结构的重要成分。也就是说，生物学基础知识的每个学习单元，实际上是一个相对完整的核心概念体系，核心概念、命题、单元知识之间的关系如下：
例如，在初中和高中生物课本中，都有“光合作用”这个知识单元，它们以光合作用概念为核心构成的知识体系分别是：
总之，中学生物学的单元知识学习，实质上是引导学生习得一个完整而系统的核心概念体系，以核心概念传递为依托教会学生学习和思考。
