將“維恩圖”引入初中科學(xué)的概念學(xué)習(xí)研究

黃林美

【摘要】維恩圖，也稱文氏圖，用于顯示元素集合重疊區(qū)域的圖示。本文展現(xiàn)維恩圖在初中科學(xué)概念教學(xué)中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】維恩圖 科學(xué)概念間的基本關(guān)系

【中圖分類(lèi)號(hào)】G633.98 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2019）02-0191-02

1.引言

維恩圖，也稱文氏圖，用于顯示元素集合重疊區(qū)域的圖示。人類(lèi)大腦認(rèn)識(shí)事物是具有層次性的，維恩圖恰好體現(xiàn)了這種層次性、邏輯性，所以它在理科中應(yīng)用廣泛。

認(rèn)知科學(xué)認(rèn)為結(jié)構(gòu)有助于記憶和概念理解，而圖形教學(xué)正是基于這一認(rèn)識(shí)。圖形教學(xué)是以直觀形象的方式表達(dá)概念結(jié)構(gòu)，將各種概念及其關(guān)系進(jìn)行梳理，從而能有效呈現(xiàn)思考過(guò)程及概念間聯(lián)系。應(yīng)用維恩圖可以清晰簡(jiǎn)潔地展現(xiàn)科學(xué)概念間關(guān)系。

2.維恩圖簡(jiǎn)介

維恩是19世紀(jì)英國(guó)的哲學(xué)家和數(shù)學(xué)家，在1881年發(fā)明了文氏圖。他撰寫(xiě)《符號(hào)邏輯》這本書(shū)里使用圖形來(lái)表示集合。如果是兩個(gè)集合x(chóng)和y相交，那么用圖兩個(gè)相交的圓體現(xiàn)出四種集合；可用3個(gè)相交的圓來(lái)表示8種集合；用兩兩相交的4個(gè)圓是無(wú)法表示16個(gè)集合，因而采用4個(gè)橢圓來(lái)表述。

3.概念間的基本關(guān)系

維恩圖可展現(xiàn)概念間基本的關(guān)系，分別為概念間的屬種關(guān)系（真包含關(guān)系與真包含于關(guān)系），交叉關(guān)系（交集不為空集），矛盾關(guān)系（某集合與它相對(duì)于全集的補(bǔ)集之間的關(guān)系），反對(duì)關(guān)系等。

4.維恩圖在概念教學(xué)中的應(yīng)用

例1：在植物分類(lèi)時(shí)，此時(shí)學(xué)生的邏輯思維能力較弱，對(duì)于種子植物，無(wú)種子植物，被子植物，蕨類(lèi)植物之間的關(guān)系，在腦海中沒(méi)有顯示出清晰的層次圖。維恩圖展現(xiàn)了概念間的屬種關(guān)系（真包含與真包含于的關(guān)系），如無(wú)種子植物真包含蕨類(lèi)植物。植物根據(jù)有無(wú)種子分成兩類(lèi)，種子植物與無(wú)種子植物，這兩個(gè)類(lèi)別間是矛盾關(guān)系。在概念教學(xué)中維恩圖可展現(xiàn)的概念的結(jié)構(gòu)特征。

例2：在復(fù)習(xí)化學(xué)中四大基本反應(yīng)類(lèi)型與氧化還原反應(yīng)時(shí)，學(xué)生對(duì)各個(gè)反應(yīng)的概念是比較清楚的，但聯(lián)合起來(lái)就比較疑惑，比如：（1）置換反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)嗎？（2）分解反應(yīng)一定是氧化還原反應(yīng)嗎？究其本質(zhì)是不清楚彼此間的關(guān)系，那么可以總結(jié)出簡(jiǎn)潔清晰的維恩圖（人臉模型），如下圖所示：

此例顯示維恩圖可以理清概念關(guān)系的復(fù)雜性。四大基本反應(yīng)類(lèi)型與氧化還原反應(yīng)的概念理解及它們之間的關(guān)系是難點(diǎn)，用維恩圖就可以輕松突破難點(diǎn)。從圖可知許多信息，如置換反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)；復(fù)分解反應(yīng)一定是非氧化還原反應(yīng)（真包含與真包含于的關(guān)系）；化合反應(yīng)不一定是氧化還原反應(yīng)。人臉模型既生動(dòng)又有邏輯，方便理解及記憶。

例3：在真核生物與原核生物的教學(xué)過(guò)程中，讓學(xué)生來(lái)說(shuō)明原核生物、真核生物、乳酸菌、酸母菌、細(xì)菌、真菌等生物類(lèi)群或生物間的從屬關(guān)系。由于涉及的生物類(lèi)群及生物較多，用文字?jǐn)⑹鎏唠s，維恩圖可以清楚地展現(xiàn)它們之間的聯(lián)系，可用眼睛模型來(lái)表示。

利用維恩圖的展現(xiàn)，將形象具體思維與抽象邏輯思維有機(jī)的結(jié)合，降低了概念理解的抽象性。利用有效簡(jiǎn)單工具加強(qiáng)對(duì)概念的理解，激發(fā)學(xué)生的興趣，促使深度思考。維恩圖可以降低概念理解的抽象性。維恩圖除了能清晰展現(xiàn)它們間的關(guān)系外，還對(duì)后續(xù)病毒的學(xué)習(xí)做了一個(gè)鋪墊。

例4：在生物學(xué)習(xí)中，學(xué)生容易混淆生存斗爭(zhēng)、種間斗爭(zhēng)，競(jìng)爭(zhēng)與種內(nèi)斗爭(zhēng)間的關(guān)系。維恩圖可以清晰展現(xiàn)它們間的關(guān)系。

從例4中可以觀察到種間斗爭(zhēng)與種內(nèi)斗爭(zhēng)體現(xiàn)的是反對(duì)關(guān)系，當(dāng)然這里也有屬種關(guān)系的體現(xiàn)。生存斗爭(zhēng)包括了種間斗爭(zhēng)、種內(nèi)斗爭(zhēng)以及生物與無(wú)機(jī)環(huán)境的斗爭(zhēng)。種間斗爭(zhēng)又包含競(jìng)爭(zhēng) 、捕食、共生與寄生。從維恩圖中就可以獲取所需信息，提高了效率，利用維恩圖提高了概念比較的有效性。

5.維恩圖的意義

維恩圖能使概念簡(jiǎn)單化、顯性化、可視化，便于人們對(duì)類(lèi)似概念進(jìn)行對(duì)比，歸納推演。利用維恩圖，可以改善學(xué)生原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。維恩圖能將形象思維與邏輯思維有機(jī)的結(jié)合在一起，以圖形的形式將概念間的關(guān)系清晰展現(xiàn)。利用維恩圖可以降低概念理解的抽象性，可以提高概念比較的有效性，可以理清概念關(guān)系的復(fù)雜性。

6.結(jié)語(yǔ)

維恩圖，在初中科學(xué)分類(lèi)，比較概念異同，展現(xiàn)結(jié)構(gòu)層次等方面有著極廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]顧巨林， 張庭銘. 韋恩圖在高中生物學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用及例析[J]. 生物學(xué)教學(xué)， 2008（33）：16-18.