基于逻辑的小学科学概念教学设计要点

概念习得的一般过程分为两个步骤：一是概念的获得，即获得概念的共同特征或属性；二是概念的应用，即概念的变式练习，获得对概念的深入理解，进而形成应用概念的能力。

获得概念又分为两种形式，即概念的形成和概念的同化。概念的形成指从大量的具体例证出发，通过归纳的方法抽取一类事物的共同本质属性，从而形成概念。概念的同化指将新概念纳入学生认知结构中原有的有关概念之中，从而使学生获得概念。

概念的运用是指概念获得之后，能在认知活动中发挥作用，并对认知活动产生影响，一般反映在知觉和思维两个水平上。在知觉水平上运用概念是指运用已经获得的概念，帮助识别具体的同类事物并将其归入这一类型。在思维水平上运用概念是指运用概念对事物进行判断、推理或将概念进行重新改组，以满足解决问题的需要。

在小学生科学学习过程中，其科学概念处于获得概念的初级阶段，很多概念是新建立起来的。因此，关于概念的获得主要采取概念的形成方式，而不是概念的同化方式。本书讨论的基于概念定义方式的概念学习，就是以概念的形成为前提的。关于概念的运用，小学生将获得的科学概念用于科学解释和预测，是“学科学，用科学”的体现，是进行演绎推理的结果。这部分内容将在下一章“小学科学学习中的推理”进行阐释。

一、实指定义的使用

（一）使用实指定义的原则

第一，使用实指定义的概念是小学生不能理解其内涵或者是人类也还没有认清其内涵的概念。6～12岁的小学生处于皮亚杰认知发展心理学中所划分的具体运算阶段。这一阶段学生的基本思维特点是：从以具体形象思维为主要形式逐步过渡到以抽象逻辑思维为主要形式，但这种抽象逻辑思维在很大程度上，仍然是直接与感性经验相联系的，仍然具有很大成分的具体形象性。小学低年级学生根本不能指出事物的最本质含义，而高年级学生即便是能够逐步区分事物的本质与非本质特征，但在很大程度上还是需要具体实物来支撑。正是由于该阶段小学生的思维特点是与感知具体事物密切相关的，所以通过实指定义对科学概念下定义、作解释也在情理之中。小学生的思维与认知发展水平还没有成熟，还没有足够的能力去接受相关的学习内容，对许多内涵定义中“属”的概念和“种”的差别不能准确理解，也就不能将“种”的差别内化到“属”的概念中。对于这样的概念，考虑用实指定义的方式学习。

第二，使用实指定义的概念要清晰地指向具体科学现象。实指定义的被定义项是个概念，定义项则是实物。这里的“实物”，在科学上，指可以被感知的对象。既包括视觉上的具有具体形象的物，也包括视觉的“光”、肤觉的“热”、听觉的“声音”等。因此，实指定义是在语词与具体科学现象之间建立起指称关系。能用实指定义的概念必须是可具体感知的，像“繁殖”这样的发生概念、“生态系统”这样的功用概念等，就无法使用实指定义方式给概念下定义。

第三，学习实指定义的概念，反映概念的具体物要尽量多，认识次数也要多。通过实指定义对科学概念作出解释，必须亲自体验多种具体实物，还需要在一定的时间段内反复指认，才能建立起概念词与实物之间的关系，在一定程度上理解科学概念的内涵。只有以小学生这种特有的思维认知方式为基础，从身边的自然事物导入学习活动，用学生能够理解的语言对科学概念进行描述，才能帮助他们理解抽象的科学概念。

第四，从概念获得的意义上讲，用实指定义获得的概念主要是用来进行辨别和识别。也就是说，概念是可以使用的，但不要求学生说出概念定义，确切地讲，也说不出来概念的定义。因此，不能强调解释概念内涵，重点是概念外延的学习，尤其需要强调的是建立概念词与实物的对应关系，间接地去理解概念。

（二）使用实指定义的要点

首先，采用实指定义进行概念学习，要满足这种定义方式的第一、第二条原则，即小学生无法理解其内涵且概念本身明确指向某一科学现象。但是因为没有概念定义，在课标和教材中很难识别，如“动物（各种各样的动物）”“植物（各种各样的植物）”“光”“热”“声音”等。一般说来，教材中有明确标题，标题概念下呈现若干实例，但不对概念下定义，这种情况的概念学习，就是在使用实指定义。其次，对于实指定义的使用，需要大量实例和反复指认。特别强调的是在不同情景中的变式重复，最后达到以辨别、识别的方式应用概念。

如“热”的概念，表述为“物质运动的一种表现。其本质是大量实物粒子（分子、原子等）的混乱运动（热运动）。这种运动越剧烈，由这些粒子组成的物体或体系就越热（即温度越高）。”此概念揭示了“热”的运动本质，也就是概念的核心。作为儿童，开始学习“热”的概念，微观粒子是无法感知的，他们不能将微观粒子的运动与宏观热现象联系起来。因此，应首先获得大量关于“热”的原型，即火、冷热水、冷热不同的物体、冷热气等，然后感知热的产生、热的传递、热平衡及热的测量（温度）等。小学科学课程标准，包括各版本小学科学教材，似乎都没有要求理解“热”的概念，但小学生对“热”概念的理解就是通过对各种热现象的感知获得一定程度的理解。这个例子只是帮助小学科学教师理解实指定义，下面的例子用来说明实指定义的教学设计应用。

例如，“参照物”的学习。

教师在讲台上摆放了一只红粉笔和一只白粉笔，拿着红粉笔放到白粉笔旁边，与学生互动：“红粉笔动了吗？白粉笔呢？”通过学生的回答，揭示“运动”和“静止”两个词语。追问学生：“你怎么知道红粉笔运动了？”学生会说：“我看到红粉笔动了。”接着，教师请大家闭眼，趁机将红粉笔摆放到原来的位置后请大家睁开眼。再问：“红粉笔动了吗？”“动了！”“你怎么知道的？”学生会说：“原来在这儿，现在在那儿。”教师揭示：“根据红粉笔的位置变化，你们发现红粉笔运动了。一个物体相对于另一个物体的位置发生了变化。我们就说这个物体运动了（揭示了运动的概念）。红粉笔的位置，原来在哪？现在又在哪呢？”学生会说：“原来在白粉笔旁边，现在离白粉笔远了。”或者说：“原来在桌子的左边，现在在桌子的右边。”教师肯定：“你们说的都对！我们借助桌子和白粉笔都可以发现红粉笔的位置发生了变化，它们相对于红粉笔来说都是另一个物体，它们就是红粉笔运动的参照物。参照物是指事先假定不动或静止的物体。”为什么要假定呢？再次创设情境，将红粉笔放在科学书上，教师移动科学书，问：“红粉笔运动了吗？”这时，学生会产生分歧，一部分学生认为红粉笔运动了；另一部分学生认为红粉笔没有运动。通过追问，他们会阐述：红粉笔相对于科学书来说，位置没有变化，红粉笔没有运动；红粉笔相对于桌子来说，位置发生了变化，红粉笔是运动的。根据运动的定义，这两种观点都是合理的，问题的关键就在于同学们选取的参照物是不同的。桌子可以是参照物，运动的书本也可以是参照物，因此，“假定”这个关键词就是非常必要的。最后，再请学生思考：有人说我们居住的房屋也在运动，你怎么看待这个说法？通过对地球自转和公转的了解，学生发现地球本身时刻在运动，在地球上的物体当然也随之在运动。教师再将范围扩大：太阳是静止的吗？银河系是静止的吗？宇宙中有静止的物体吗？最终渗透“绝对运动，相对静止”的科学思想。描述物体的位置变化与否，总是相对一个标准物的，而这个标准物是可选择的。在动与没动的反复指认中，凸显出相对不动的标准物。将这个每次确定为不动的标准物称为参照物，建立起“参照物”概念与“假定为不动的物体”之间的联系或称指称关系。学生在以后学习物体运动时，就能使用参照物概念，理解描述物体的运动必须相对于参照物而言。

二、列举定义的使用

（一）使用列举定义的原则

小学生所处的科学学习阶段，很大程度上，是进行概念的原型的感知性学习。有很多概念还不能解释其内涵，要经常进行举例说明。因此，使用列举定义的第一个原则，就是针对小学生无法理解或还没有能力理解内涵的概念，需要通过外延列举来体会，因此采用列举定义的方式。第二，所使用的例子，或称外延中的对象，或称几何中的元素，一定要具有典型性。所谓典型性，是指所使用的这些例子要具有共同特征或共同属性，属于同一个类。尽管这些共同特征或属性对小学生来说是抽象的或模糊的，但教师在进行教学设计时是清楚的，是由教师来把握的。第三，通过列举的方式，以概念的划分进行分类，理解概念本身。划分是明确概念外延的逻辑方法。以概念所反映的对象的一定属性作为标准，将一个属概念分为几个种概念，以明确概念的外延。^[8]列举定义的方式就是概念划分的逆过程，也就是通过列举种概念，获得共同特征或属性，说明属概念或者获得对属概念的理解。分类属于划分，但是分类这种划分要求根据事物的本质属性或显著特征来进行，反映了人们对事物认识的系统化，具有稳定性。而分类以外的划分可以根据实践需要任选依据进行。因此，科学上的划分基本上是进行概念分类。同时需要强调，划分必须明确属概念的全部外延，而列举可以只明确属概念的部分外延。明确概念的全部外延是逻辑学要求；而科学方面，由于人类认识的局限性，不可能明确全部外延，只可能有限列举。因此，我们可以通过列举实例作出概念归类，即判断实例属于哪一类。

（二）使用列举定义的要点

在小学科学教学中，列举定义经常结合内涵定义定义概念和理解概念。单纯使用列举定义的概念，往往针对概念的分类进行划分，如动物的生命周期。“动物出生后，都要经历生长、发育、繁殖、衰老和死亡等生命过程，称为生命周期。”通过列举出生长、发育、繁殖、衰老和死亡等生命特征或阶段，说明动物都有由生到死的过程。通过繁殖再产生新的个体，又开始新的由生到死的生命过程。生生不息，周而复始，呈现出生命的周期性。不同动物的生命过程各不相同。在教学中，需要通过若干实例展示生命过程，说明生命的周期性，如蚕经历了卵、幼虫、蛹、成虫的生命过程；蝗虫经历了卵、幼虫、成虫的生命过程；兔经历了胎儿、幼兔、小兔、大兔的生命过程等。动物发育成熟，这时具备了繁殖能力。成年动物在不断繁殖其后代的过程中，逐渐衰老，直至死亡。此时，针对某一个具体动物，可以判断其所处的生命阶段，如蚂蚱是蝗虫的成虫阶段、蚕茧中的蚕是蚕的蛹等。这就是进行生命过程的阶段归类。

如简单机械，“杠杆、滑轮、轮轴和斜面都是能帮助人们工作和生活的装置，又称简单机械”。“机械”的概念是模糊的，“简单机械”的概念也是模糊的。所谓模糊，就是没有清晰的内涵。通过列举杠杆、滑轮、轮轴和斜面实例，具体说明和理解简单机械。在小学科学课程标准和小学科学教材中，会对构成简单机械的杠杆、滑轮、轮轴和斜面进一步进行学习。学生会认识到具体的杠杆（或变形杠杆）、轮轴、滑轮和斜面属于简单机械，这就是归类过程。而对杠杆、轮轴、滑轮和斜面的作用和功能的理解，会帮助学生更深刻地理解简单机械概念。

如认识哺乳动物的繁殖方式时，要尽可能多地给学生准备足够的观察对象的图片或视频资料，并充分发掘学生已有的生活经验，所观察的哺乳动物生活范围要包括水中、陆地、天空等不同环境。通过观察，引导学生发现：马、牛、羊是胎生的；蝙蝠是胎生的；鲸是胎生的……所以哺乳动物是胎生的。虽然学生不能充分理解胎生的内涵属性（动物的受精卵在雌性动物体内的子宫发育成熟并生产的过程叫胎生），但是通过列举一系列具有这一属性的动物，学生对概念的内涵有了初步的认识，并且能对是否是胎生作出准确的判断，在大脑中对这一概念进行了初步的建构。同样，在学习“茎的共同特征”这一概念时，要尽可能多地准备各种不同植物的茎，要尽可能地涉及各种各样的茎，如地上茎、地下茎，直立茎、攀援茎、缠绕茎、匍匐茎，等等。通过这些大量感性材料的积累，归纳出事物的共同特征，这样通过列举定义的方式习得概念，学生对概念的内涵理解地更加深刻。

三、语词定义的使用

（一）使用语词定义的原则

在小学科学课程中的语词定义，主要是规定性语词定义。这种定义方式，就是对某个科学事物赋予其符号表征，也就是起个名字来指代科学事物。规定性语词定义经常是针对一个科学事物或一类科学事物的某个部分。其与实指定义、列举定义的区别是：不要求针对大量实例进行反复认识，也就是不会获得类的认识。在教学过程中，作出语词规定的过程，往往不是学习的主要部分，规定事物的符号后，重在使用统一的符号或称谓。因此，使用规定性语词定义的原则：第一，虽然是“人为”作出的规定，但指向一定是清晰的，意义是明确的。第二，所选用的符号具有某种含义，具有某种“顾名思义”的特点。第三，在科学解释与交流过程中，必须采用科学上的统一规定。

（二）使用语词定义的要点

对于方法性规定概念，明确具体方法，理解概念的意义，如“经线”和“纬线”。在教学中，提出问题：“在茫茫的大海上，如何确定一艘轮船所在的位置？”或“飞机航行中，飞行员如何判定自己在地球上方的位置？”为了解决上面的问题，要建立地球坐标，就规定出了经线和纬线。纬线，与赤道面平行、环绕地球一周的圆圈。所有的纬线都指示东西方向。纬线圈的大小不等，赤道为最大的纬线圈，从赤道向两极纬线圈逐渐缩小，到南、北两极缩小为点。经线，连接南北两极并同纬线垂直相交的线，指示南北方向。所有经线都呈半圆状且长度相等，两条正相对的经线形成一个经线圈，任何一个经线圈都能把地球平分为两个半球。在操作方法上作出规定以后，明确“经线”和“纬线”是人们在地球仪和地图上画出来的，用来在地球上确定位置和方向。这样，学生既知道了经线和纬线的规定，也理解了它们存在或这种规定的意义。

对于命名性规定概念，在理解其含义的基础上，进行标示和识记，如种子各部分结构的名称。菜豆种子外层的皮叫种皮，菜豆种皮里的豆瓣叫子叶。种皮是依据特征直接命名的，而子叶将是种子发育成植株的第一对植物的叶（有的植株子叶在土壤上方，有的在土壤下方）。“子叶”一词，具有顾名思义的意思。菜豆的种子有种皮、子叶和“小芽”等部分。子叶和“小芽”合起来叫作胚。对动物而言，胚胎将发育成小动物，而子叶和“小芽”构成的种子部分，将发育成植株，也具有植物胚胎的意思，因此命名为“胚”。“小芽”主要由胚芽、胚轴和胚根组成。在教学中，呈现种子发育的各个阶段，直到完整的植株。看到植株的各个部分与“小芽”的对应关系，此时命名：种子中将来发育成植物根的部分，称为胚根；将来发育成叶的部分，称为胚芽；而连接胚根和胚芽的部分是将来发育成根和茎且连接在一起的部分，称为胚轴。这样的命名性规定概念，学生可以明白其蕴含的意义，把握其特点，更好地识记和使用。

对于纪念性规定概念，一般要应用科学史资料，明确所作规定的纪念意义，如“雅丹地貌”。雅丹地貌属于“风成地貌”中的“风蚀地貌”。在通过视频观察和图片观察获得感性认识后，说明这种地貌在我国新疆雅丹地区表现最明显，也称为“雅丹地貌”。再如，我国小学科学教学中，温度的单位采用“摄氏度”。这实际上是温度的一种标示方式，即将纯水在一个标准大气压下沸腾的温度规定为100度，结冰的温度规定为0度，0～100度进行100等分，每一等份为1度，0度以下和100度以上等间隔外推。这种温度的标示方式是摄尔修斯作出的，是我们采用并使用的。为纪念摄尔修斯，将使用这种温标的温度单位定义为摄氏度。

对于划分性规定概念，一般要明确划分的依据或节点，理解阶段特征，如一年四季的划分。“年”作为一个计时单位，本身是划分性规定。在地球上某个点（在南、北回归线之间）从太阳直射到下一次直射，太阳回归，其周期就是一个回归年。小学科学不涉及这个内容，而是学习一年中的四季。实际上一年中的冷暖变化，分成了四个阶段，即春、夏、秋、冬四季。在教学中，告知学生四季，体会四季的特征，理解四季的循环变化是可行的。但是为什么划分为四季？划分的标准是什么？四季的划分，可以采用天文特征，也可以采用气候特征。针对小学生，主要采用天文特征，配合使用气候特征，从熟悉的昼夜长短变化切入。提出问题：“一年什么时候白天最长，什么时候白天最短？有没有白天、黑夜一样长的时候？”一年中，有一天白昼最长（黑夜最短），称为夏至；白昼最短的一天（黑夜最长），称为冬至；分别存在两个一天，昼夜长短一样，分别称为春分和秋分。这样，就存在四个标准点。夏至附近的时间段是最热的，这个时间段称为夏季；冬至附近的时间段是最冷的，这个时间段称为冬季；而春分、秋分附近的时间段温度居中，分别称为春季和秋季。四个季节是连续的，且夏至这天在六月、冬至这天在十二月、春分在三月、秋分在九月（指北半球，南半球正相反）。这样，一年12个月，每季3个月。根据气温高底、冷热的不同，把三月、四月、五月定为春季；六月、七月、八月定为夏季；九月、十月、十一月定为秋季；十二月、一月、二月定为冬季。学生知道了四季，也知道了四季划分的标准，可以更深入地理解四季的交替变化。特别是白昼时间长短与地球接收太阳光能量之间的关系，即夏季接收光照时间长，获得光能多，温度高；冬季接收光照时间短，获得光能少，温度低；春季和秋季居中。

四、内涵定义的使用

（一）使用内涵定义的原则

内涵定义是以揭示概念内涵的方式给概念下定义，区别于外延定义和语词定义，是真正意义上的概念定义。而内涵定义最普遍的应用方式就是属加种差定义方式。排除不可用属加种差方式进行定义的最大概念和最初始概念，一般来说，都要采用这种内涵定义方式。对于小学生的科学学习而言，除了属概念本身很抽象、难于理解，或揭示种差的方式还不能被很好感知的情况，都应尽量采用属加种差定义方式。

（二）使用内涵定义的要点

使用属加种差的方式进行内涵定义，首先要判断所学习的概念是否可以使用属加种差定义方式。也就是说，这个概念是否存在上一级概念，即属概念，如“物质”“宇宙”这样的概念，找不到属概念，则无法归类，也就无法使用属加种差定义；另外一种情况是最初始的概念，无法揭示种差，像“红色”“基本粒子”这样的概念，也无法使用属加种差定义。其次，属加种差定义显然是寻找属概念和揭示其种差。一个科学概念，对于教师来讲，是可以把握或理解的。根据概念的性质，设计具体的观察实验，揭示种差。如概念符合发生定义，则要通过观察实验呈现出的发生方式揭示其种差。接下来是概念的概括。概念的概括是思维的重点由特殊转向一般、由具体转向概括的过程，以便更深刻地认识事物本质。换句话说，概念的概括是从种概念过渡到属概念的逻辑方法。^[9]（这是第二章讨论的思维过程中的概括，而概括使用的思维方法是在第四章将要讨论的归纳方法。）通过种概念所表现出的共同特征或内在属性，寻找到它们属于的类，也就是属概念。如“蜡烛可以发光”“太阳可以发光”“火炉可以发光”“灯泡可以发光”……“蜡烛”“太阳”“火炉”“灯泡”的共同特征是可视的、有形的物质，也就是物体。“可以发光”是这一小类物体区别于其他物体的特征属性。给这一小类物体一个类的指称，即建立一个概念——“光源”。可以看到，寻找种差的过程是寻找这一小类与同类相比的区别性特征或属性从而将自身的特殊性揭示出来；寻找属概念的过程是确定这一小类与其同类的共同特征或属性从而归类的过程。依据观察实验揭示出的种差和种概念概括得到的属概念，作出属加种差定义，“光源，指能够发光的物体。”

下面通过几个例子，分析内涵定义的具体应用。

例1：首师大版《科学》第一册“空气”一课，教材对空气的概念是这样描述的：空气是无色、无味、能流动、没有一定形状的气体。这是一个合取定义方式。从概念的描述看，它属于对空气几种属性共存的性质定义。因为空气是无色的，所以它是否能流动，是否有一定的形状学生不能直接感知，需要借助其他物体并通过推理进行间接感知。此时，要设计实验，让学生感知到空气的流动性和体积的不确定性。如空气是否能够流动？有的教师这样设计实验：在讲台前喷一些香水，几分钟后，讲台后的同学都能闻到香水味。教师让学生思考：为什么在讲台前喷香水，讲台后的同学都能闻到香水味？通过讨论交流，学生得出结论：空气能流动，且可以四散弥漫，概括出气体的特征。再如空气是否有一定的形状？教师这样设计实验：用不同形状的塑料袋收集空气，收集完之后，问学生袋子里面的空气是什么形状的。而后让学生结合收集的结果思考：空气有固定形状吗？通过讨论交流，学生发现：空气没有固定的形状。揭示出空气与其他物体相比，其体积不确定的差别。由于空气是由几个特征共同决定的，将各个特征都揭示出来，作出合取的属加种差定义：空气是无色、无味、能流动、没有一定形状的气体。

例2：首师大版《科学》第三册“茎的组成”一课的学习中，学生要学习“导管”概念。教材是这样描述的：在植物的茎里有运输水分的管道，叫导管。从概念的定义来看，植物茎中有管道存在，此时“管道”已经成为属概念。但植物茎中的管道与其他管道存在什么差别或具有什么特殊性？概念中揭示出来“运输水分”，而“运输水分”是植物茎中管道的功能，所以这个概念的种差是通过功能或作用揭示的。“导管”概念的定义方式就是功用定义。在教学中，设计观察实验，应让学生看到植物茎中的管道，再感知到水分在管道中的移动，揭示出植物茎中管道的功能。如此，设计实验。选取透明水来做实验，学生不容易感知导管运输水分的作用，所以在教学时，教师通常将水染好颜色，如红色、蓝色等。除此之外，为了让学生更加清晰地感知导管运输水分的作用，教师在选取植物的茎时，可以选择开花的植物的茎，花的颜色最好是白色，因为通过导管运输的水分传送到花时，白颜色的花与其他颜色相比，实验现象更容易被直接感知。基于如上考虑，在教学时确定了典型的茎，即：开白花的植物的茎。实验方法：将开有白花，且长有叶的月季的茎放在红墨水里，过几天，观察白色的花和茎有什么变化。学生通过观察发现：月季花的叶和花变红了，并通过解剖茎推理原因，即：红墨水通过茎里面的“东西”运输到月季花的叶和花上。师生共同得到认识，植物茎中存在“管道”，这个“管道”可以运输“水分”。“管道”是属概念，“运输水分”是植物中“管道”的特殊功能，作出属加种差的功用定义：“在植物的茎里有运输水分的管道，叫导管。”(www.chuimin.cn)

例3：首师大版《科学》教材第六册“勺柄是怎样变热的”一课，对“热传导”这一科学概念是这样描述的：温度不同的两个物体接触时，温度高的物体会向温度低的物体传递热；同一个物体，也会从温度较高的部分向温度较低的部分传递热。这个概念是从热传导的发生条件（接触）和发生过程（传递）进行定义的，属于概念的发生定义。

在教学中，采用如右图所示的实验装置，即用一根铜棒作为典型代表，观察热传递的过程，所得到的传递规律推广到所有固体。这种概念获得的逻辑思维方法是典型归纳法。（关于思维方法，详见本书第四章。）

实验现象：蜡烛灼烧铜棒一端，直立的火柴（用凡士林将其粘在铜棒上）先后掉落。引发问题：为什么火柴会掉落下来？火柴掉下来的先后顺序说明了什么？引导学生分析：火柴掉落是因为被烧铜棒变热，使凡士林熔化。这里运用了转化的方法（这是增强感知觉的技术方法，详见本书附录），把无法观察的热（安全考虑，不能触摸），通过粘火柴棍的凡士林的熔化反映出来。火柴掉下来的先后顺序说明火焰把热量先传给接触火焰的铜棒、距离火焰近的铜棒又把热量传给距离火焰远的铜棒。得到判断：火焰可以说是一个物体，铜棒可以说是另一个物体，两个不同的物体相互接触时，热量从高温传向低温；同一个物体，比如铜棒，它的热量也是从高温处传向低温处。同时须明确：火焰与铜棒的接触，铜棒内部各部分间的接触，构成了热传递的条件。展示热传递过程的实验和对这个过程所呈现信息的分析，使学生对热传导过程形成明显感知和理解。这个过程，就是揭示种差的过程。从教材上看，并没有明确属概念。实际上“热传导”是热传递方式的一种，或说“热传导”是一种传热方式。“热传导”概念的属概念是“传热方式”。种差是上面讨论的“接触和热传递方向”。作出属加种差的发生定义，即“热传导”是指温度不同的两个物体接触时，温度高的物体会向温度低的物体传递热；同一个物体，也会从温度较高的部分向温度较低的部分传递热的方式。

例4：首师大版《科学》教材中“流动的空气”一课，对于“风”“自然界的风”分别是这样描述的：空气流动形成风；自然界的风是在空气有冷热差别的条件下形成的。从概念的描述看，这两个概念是从风的发生、来源角度进行定义的，属于概念的发生定义。在教学中，学生发现空气的流动形成风之后，先引导学生聚焦问题：自然界的风是怎么形成的？然后指导学生设计如右图所示的实验。

实验现象：不点燃实验箱内的蜡烛，实验箱外香冒出的烟是向上的，风扇没有动；点燃实验箱内的蜡烛，香冒出的烟通过外侧的小孔流向箱内，最后通过实验箱上面的小孔流出，风扇转动起来。引发问题：结合实验现象思考，风扇为什会转动？这里应用了转化法，即：将无法清晰感知的空气的流动转化为香冒出的烟的流动。引导学生分析得出：热空气上升，冷空气流过来补充热空气上升的空间就形成了风。继续追问：中央电视台天气预报的主持人说过这样一句话，受西伯利亚冷空气的影响，我国华北地区将遭遇大风天气，结合刚才我们的分析，为什么我国华北地区会遭遇大风天气？这里指导学生运用类比的思维方法（关于思维方法，详见本书第四章），即将点燃蜡烛的实验箱的环境比作我国华北（温度高），将箱外的环境（温度低）比作西伯利亚，空气有冷热差别后，热的地方的热空气上升，即：热地方的热空气上升，冷地方的冷空气来补充热空气上升后留下来的空间，即西伯利亚的冷空气流向华北地区来补充热空气上升后留下来的空间，于是就出现受西伯利亚冷空气的影响，我国华北地区将遭遇大风天气的情况，风是从西伯利亚吹向我国的华北地区。教师结合学生的回答继续追问：是什么原因导致风从西伯利亚吹到我国的华北地区（自然界的风发生的条件）？学生发现：空气的冷热差别导致的。“自然界的风”，显然其属概念是风，而具体讲，“风”是空气的流动，则属概念就是空气的流动。“自然界的风”和“空气的流动”都是用词组表示的概念。使空气流动的方式很多，作为自然界的风，其流动是由冷热空气的压强差造成的，这就是与其他形式的风在形成原因上的差别，也就是种差。教学中，通过实验观察和类比思考，揭示出种差，最后作出属加种差的发生定义：自然界的风是在空气有冷热差别的条件下形成的空气的流动。

五、列举定义与内涵定义的结合使用

人们在使用概念时，不但要明确它的内涵，而且要明确它的外延。要明确概念的外延，就要说明一个概念的外延反映的是什么对象，包含了哪些分子（或子类），适用多大的范围。概念的外延有大有小。单独概念的外延只包含一个单独的对象，可以用指出这个对象的方法来明确它的外延。对于普遍概念的外延，有时候由于它包含的分子是有限的、可数的，也可以用列举对象的方法来明确它的外延。

对于小学生的科学概念学习，实指定义、列举定义、语词定义都是适合其年龄阶段的，同时也有大量的内涵定义应用，以促进其概念能力发展。概念表征分为概念原型和概念核心，尽管小学科学概念的内涵定义主要是从概念原型层次作出的，但是小学生对概念的理解仍然存在一定难度。在小学科学教材和小学科学教师的教学中，存在大量将列举定义的感知性优势与内涵定义的抽象性意义结合起来的实例，这更适合这个年龄段学生的科学认识特点且能帮助他们更好地获得和理解科学概念。

（一）列举与性质定义的结合使用

由科学事物的本质属性对概念下定义是小学生最难以理解的。往往在由科学事物的关键属性或特征对概念下定义的时候，采用符合小学生的认知特点教材同时结合符合概念的具体例子，用列举的方式帮助小学生理解性质概念。

例1：首师大版《科学》教材第六册“热的良导体和热的不良导体”一课要求指导学生建立热的良导体和热的不良导体的科学概念。教材对这两个概念是这样描述的：容易传导热的物体叫热的良导体；不容易传导热的物体叫热的不良导体。金属是热的良导体，水和空气是热的不良导体。从概念的描述可以看出这两个概念是从“热的良导体和热的不良导体”的性质角度进行定义的，属于概念定义方式中的性质定义。同时，又列举了具备这一属性的物体——“金属”“水和空气”来说明导热性。这是教材中的列举与性质定义的结合。

例2：“消费者”的概念，蝗虫、老鼠、蛇、猫头鹰等不能利用太阳能等制造营养物质，它们只能直接或间接地利用生产者制造的营养物质，所以叫作消费者。在这个概念中，既有性质定义也有列举定义，性质定义是从科学事物的性质或特征方面揭示其核心的，即“使用生产者制造的营养物质”。但学生不易感知这个“消费者”的概念核心，所以又以列举定义的方式加以说明，以利于学生习得概念。

例3（教学案例）：首师大版《科学》第三册“导体和绝缘体”一课要求指导学生建立导体和绝缘体的科学概念。教材对这两个概念是这样描述的：容易导电的物体叫导体；不容易导电的物体叫绝缘体。可以发现这两个概念是从导电性角度进行定义的，属于概念定义方式中的性质定义。在教学中，教师向学生提供纸、铝片、铜钥匙、橡皮、塑料尺子、导线的外皮（橡胶）、木头、回形针、钉子、铁丝，让学生将它们分别连接在简单电路中（学生在上节课“点亮小电珠”一课的学习中，已经学会了连接简单电路），看哪些材料在简单电路中能够使小电珠亮起来，哪些材料不能够使小电珠亮起来，并进行记录。通过实验，学生发现铜钥匙、回形针、钉子、铁丝、铝片能够使小电珠亮起来；纸、橡皮、塑料尺子、导线的外皮（橡胶）、木头不能够使小电珠亮起来。

一位教师在学生进行完上述的实验活动后，这样追问学生：为什么有的小电珠亮了，有的小电珠没有亮？全班同学沉默。

另一位教师是这样处理的，她先让学生观察连接在简单电路中、使小电珠亮起来的实验材料分别是由什么材料制成的。学生发现是金属材料做的之后，紧跟着提问：为什么连接在简单电路中的纸、橡皮、塑料尺子、导线的外皮（橡胶）、木头不能够使小电珠亮起来？有了前面问题的思考，学生立刻就知道是因为它们不是金属材料。在这样的活动设计和提问中，学生逐渐认识到有些物体容易导电，有些物体不容易导电；同时也会在观察、对比中发现容易导电的物体大多是金属，不容易导电的大多数是非金属。在此，教师指导学生应用两次求同法，一次求异法（此处谈到的是思维方法，将在第四章中详细讨论）。第一次求同法：在不同环境中，将铜钥匙、回形针、钉子、铁丝、铝片分别安装在简单电路中形成不同的环境，都有一个因素存在，即它们都是金属材料，都产生了相同的现象——小电珠亮起来；第二次求同法：将纸橡皮、塑料尺子、导线的外皮（橡胶）、木头连接在简单电路中，都有一个因素存在，即它们都是非金属材料，都产生了相同的现象——小电珠没有亮起来。求异法：当一个因素存在的时候，即连接简单电路中的材料是金属材料时，简单电路中的小电珠能够亮起来；当这个因素不存在时，即连接简单电路中的材料是非金属材料，如橡皮、塑料尺等，简单电路中的小电珠就不能够亮起来。得到“导体”“绝缘体”概念：“像铜、铁这样的金属，容易导电，称为导体。像塑料、橡胶这样的非金属，不容易导电，称为绝缘体。”既从性质上揭示了导电性的内涵，也用例子使学生获得了具体感知。

在首师大版《科学》的教材概念体系中，共有14个概念运用了列举定义与性质定义联合使用的方式，包括：三年级“栽培植物”“植食动物、肉食动物、杂食动物”“种子”；四年级“木质茎”“草本植物、木本植物”“导体、绝缘体”“肉果、干果”；五年级“轮轴”“热的良导体、热的不良导体”；六年级“生产者、消费者”“微生物”“植物的运动方式（生命的运动）：向性运动、感性运动”“向光性”“向触性”。

（二）列举与功用定义的结合使用

对于以功能与作用作为种差的概念的学习，要明确概念的属概念，需要设计观察或实验，揭示该概念所要表达的特殊功能与作用。尤其是提供明确概念外延的具体例子，将功用定义与列举定义结合起来，更好地理解和把握概念。

例1：在首师大版《科学》教材中，教师指导学生建立有关人体器官功能和作用的科学概念，如大脑、小脑、脑干、大肠、小肠、呼吸道等。对于这些人体器官的功能和作用，科学上采用的研究方法是典型归纳法，即科学家通过对人体的解剖等工作得出人体各个器官的功能与作用。但是在教学上，教师会采用演绎法，即以科学研究的结果的模型来说明各个器官的功能与作用。由于这些都是人体器官，也就明确了各个具体器官的属概念，而它们之间的区别或者区别性特征是各自的功能不同。因此，对它们的定义就是采用属加种差的功用定义方式，同时用列举的方式帮助学生理解。

例1：首师大版《科学》第七册“脑的保健”一课中“大脑”概念的学习。人体解剖生理学中，定义“大脑”是“人类在长期进化过程中发展起来的思维和意识的器官”。小学科学经常定义为“大脑是人体司令部”。如何认识大脑这种独特的功能或者说揭示其功能上的种差，是教学设计要重点考虑的问题。在教学中，借助脑的模型，学生认识脑的结构，重点是通过各种各样的活动感知脑的作用与功能。安排如下活动：一是分别睁眼和闭眼沿直线走路，哪种情况走得直，体验大脑的调节功能。二是现场背诵一首短诗，体验大脑的记忆功能。三是拼“七巧板”，体验大脑的思维功能。四是“接尺子”活动，即将尺子竖直释放，看谁最快将其接住，体验大脑的反应控制功能。对“大脑”概念作出定义：大脑是具有记忆、思维和调节、控制等功能，负责人体所有各种活动的器官。可以看到，在揭示大脑特殊功能的同时，也列举出记忆、思维和调节、控制这样的具体例子。对“大脑”这样的概念内涵的理解，在具体例子的支持下，感知性更强。

例2：首师大版《科学》教材第三册“叶的组成”一课，对“叶的着生方式”的作用是这样描述的：植物的叶无论以哪一种着生方式生长，都是为了使每张叶片接受阳光的面积最大，互不遮挡，以利于进行光合作用。其中关于叶的着生方式的类型，通过举例的形式让学生感知，即互生、对生、轮生。教师为学生准备的叶子有桃叶、蚕豆叶、丁香叶、夹竹桃叶、金鱼藻叶、薄荷叶、女贞叶、杨树叶、银杏叶。学生观察这些植物的叶是怎样在枝条上着生的，将相同的进行分类，即每节生一叶（互生），例如桃、蚕豆、杨树；每节生两叶，相对排列（对生），如丁香、薄荷、女贞；每节生三叶或三叶以上，作辐射状排列（轮生），如夹竹桃、金鱼藻、银杏。然后讨论植物叶子这样着生有什么意义，进而发现：植物的叶无论以哪一种着生方式生长，都是为了使每张叶片接受阳光的面积最大，互不遮挡，以利于进行光合作用。很明显，对具体植物叶的着生方式的观察，有助于学生发现问题，进而理解叶不同着生方式的共同意义——进行光合作用。

在首师大版《科学》的教材概念体系中，共有11个概念运用了列举定义与功用定义联合使用的方式，包括：五年级“能源”。能源：柴草、煤炭、天然气等燃烧时，可以放出热能；空气和水的流动可以推动机器运转，使其具有机械能；太阳发出的光和热可以提供光能和热能等。木柴、煤、石油、流水、风、太阳等都是我们常见的能源，能源是指能够提供能量的资源。这个概念的前部分通过列举让学生感知，后部分则是从科学事物的功用方面揭示其核心，在这里体现的就是列举定义与功用定义的联合使用。由于小学生的认识具有形象性与直接性的特点，原型列举可以使儿童更好地感知，因此功用定义经常与列举定义结合使用，如“电源：提供电的装置。发电机、电池都是电源”。列举发电机、电池，可以将“装置”“电源”可感知化，帮助学生理解。

（三）列举与发生定义的结合使用

科学事物的发生方式及其来源是小学生更容易感知和理解的，用发生定义方式获得的小学科学概念是最多的。从科学事物的发生、来源角度习得概念，要设计观察、实验，呈现发生方式或明确其来源，揭示发生方式或来源的特殊性。尽管如此，学生对有些概念，尤其是对发生方式或来源概括性强、抽象程度高的理解，需要列举具体符合概念的例子来帮助认识，也就是要将发生定义和列举定义结合使用。

例1：首师大版《科学》第二册关于“溶解”这一概念的描述：食盐的颗粒在水中慢慢地消失了，沙的颗粒在水中没有消失，我们就说食盐溶解在水里了，沙在水里不溶解。这一定义是从溶解的发生来解释溶解的内涵，属于发生定义，同时，又通过列举具体的符合这一属性的例子来帮助学生理解这一概念，是列举定义与发生定义结合的方式。“溶解”这一概念的外延很大，溶解物体的种类也很多，教学中教师以“食盐和沙”作为典型例子，通过实验、观察，引导学生发现食盐的颗粒在水中消失了，而沙的颗粒在水中没有消失，以它们在水中的不同状态，三年级的学生很容易就理解什么是溶解。然后，教师提出问题：我们看不到食盐的颗粒了，那食盐是不是还在水中？怎么证明？学生会想到“尝一尝”的方法，水变咸了，证明食盐还在水中。教师再让学生从水的不同位置分别取一滴水来尝，看有什么发现。学生会发现烧杯中的任何地方的水都是咸的，证明食盐的颗粒是均匀地分散在水中的，这样就进一步揭示了溶解的过程。在这个概念的学习中，以食盐的溶解为典型例子，列举定义与发生定义共同结合，学生形象地感知了溶解的过程，使“溶解”一词在学生的头脑中不再是抽象地存在，在后面学生就可以以此为标准判断哪些物体能溶解在水中，哪些物体不能溶解在水中。

例2：首师大版《科学》第三册“叶的组成”。教师指导学生建立两个发生定义性概念——单叶、复叶之后，给学生布置任务：观察校园内植物的叶子，通过画图的形式记录观察到的叶子是单叶还是复叶。学生观察完之后，教师组织交流。在交流的过程中，学生意识到要结合“一个叶柄上生有叶片数量的多少”来识别、判断所观察的叶子是单叶还是复叶。如果一个叶柄上只生有一个叶片，那么它就是单叶。如果一个叶柄上生有两个或两个以上小叶片的，那么它就是复叶。特别需要强调，着生单叶的枝条上，单叶与茎形成一定的角度；而复叶的小叶大致生在一个平面上。学生的判断标准恰恰揭示了单叶和复叶种差的不同，这种有意识地抓住种差来识别单叶和复叶的问题情境设计，无形中深化了学生对单叶、复叶这两个概念的理解。利用观察过的一定数量的具体的单叶和复叶，结合它们的特殊结构，作出定义：像棉花、桃和油菜这样，一个叶柄上只生一个叶片的叶称为单叶；像合欢、天竹、木棉和柑橘这样，一个叶柄上生有两个或两个以上小叶片的叶，称为复叶。这样的定义方式，就是将列举定义和发生定义结合运用的。

在首师大版《科学》的教材概念体系中，共有20个概念运用了列举定义与发生定义联合使用的方式，包括：三年级“饲养的动物”“野生动物”“岩石”“溶解”“动物的繁殖方式”；四年级“完全叶、不完全叶”“单叶、复叶”“茎的种类：直立茎、攀缘茎、缠绕茎、匍匐茎”；五年级“弹力”“塑料”“热传递的方式：对流（液体）”“信号灯”“电热”；六年级“遗传”“食物链”“金属材料”“感温运动”“感夜运动”“感震运动”“运动器官”。发生定义是从科学事物的发生、来源方面揭示其核心的，列举定义与之相配合，可以让学生更好地感知此类概念。要明确概念，须从两个方面入手：一是明确概念的内涵，即明确该概念的含义是什么；二是明确概念的外延，即该概念到底包括哪些对象，例如“饲养的动物”是指人类为了生活的需要，对野生的动物进行饲养并驯化，使之成为人工饲养的动物。这个概念对于三年级的小学生来说，理解起来有一些难度，如何让学生更好地理解呢？列举定义恰恰可以让学生更好地去理解这个概念，因为它可以让学生明确该概念到底包括哪些对象。通过列举全世界人工饲养的动物（最主要的有30多种），除了狗、猫、马、牛、羊、猪、鸡、鸭外，还有鲤鱼、蜜蜂、蚕等，学生从感知一类事物的表征和内涵揭示两个方面获得对概念的理解。

【注释】

[1]陈波.逻辑学十五讲[M].北京：北京大学出版社，2008：79.

[2]陈波.逻辑学十五讲[M].北京：北京大学出版社，2008：84－86.

[3]陈刚.自然学科学习与教学设计[M].上海：上海教育出版社，2008：115.

[4]陈波.逻辑学十五讲[M].北京：北京大学出版社，2008：85.

[5]陈波.逻辑学十五讲[M].北京：北京大学出版社，2008：85.

[6]王海传，岳丽艳，陈素，李征坤.普通逻辑学[M].北京：科学出版社，2013：38.

[7]王海传，岳丽艳，陈素，李征坤.普通逻辑学[M].北京：科学出版社，2013：39.

[8]《普通逻辑》编写组.普通逻辑[M].上海：上海人民出版社，2010：130.

[9]王海传，岳丽艳，陈素，李征坤.普通逻辑学[M].北京：科学出版社，2013：34.