將“維恩圖”引入初中科學的概念學習研究

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)維恩圖在初中科學概念教學中的應用。

【關鍵詞】維恩圖 科學概念間的基本關系

【中圖分類號】G633.98 【文獻標識碼】A 【文章編號】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。人類大腦認識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，所以它在理科中應用廣泛。

認知科學認為結構有助于記憶和概念理解，而圖形教學正是基于這一認識。圖形教學是以直觀形象的方式表達概念結構，將各種概念及其關系進行梳理，從而能有效呈現(xiàn)思考過程及概念間聯(lián)系。應用維恩圖可以清晰簡潔地展現(xiàn)科學概念間關系。

2.維恩圖簡介

維恩是19世紀英國的哲學家和數(shù)學家，在1881年發(fā)明了文氏圖。他撰寫《符號邏輯》這本書里使用圖形來表示集合。如果是兩個集合x和y相交，那么用圖兩個相交的圓體現(xiàn)出四種集合；可用3個相交的圓來表示8種集合；用兩兩相交的4個圓是無法表示16個集合，因而采用4個橢圓來表述。

3.概念間的基本關系

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

4.維恩圖在概念教學中的應用

例1：在植物分類時，此時學生的邏輯思維能力較弱，對于種子植物，無種子植物，被子植物，蕨類植物之間的關系，在腦海中沒有顯示出清晰的層次圖。維恩圖展現(xiàn)了概念間的屬種關系（真包含與真包含于的關系），如無種子植物真包含蕨類植物。植物根據(jù)有無種子分成兩類，種子植物與無種子植物，這兩個類別間是矛盾關系。在概念教學中維恩圖可展現(xiàn)的概念的結構特征。

例2：在復習化學中四大基本反應類型與氧化還原反應時，學生對各個反應的概念是比較清楚的，但聯(lián)合起來就比較疑惑，比如：（1）置換反應都是氧化還原反應嗎？（2）分解反應一定是氧化還原反應嗎？究其本質是不清楚彼此間的關系，那么可以總結出簡潔清晰的維恩圖（人臉模型），如下圖所示：

此例顯示維恩圖可以理清概念關系的復雜性。四大基本反應類型與氧化還原反應的概念理解及它們之間的關系是難點，用維恩圖就可以輕松突破難點。從圖可知許多信息，如置換反應都是氧化還原反應；復分解反應一定是非氧化還原反應（真包含與真包含于的關系）；化合反應不一定是氧化還原反應。人臉模型既生動又有邏輯，方便理解及記憶。

例3：在真核生物與原核生物的教學過程中，讓學生來說明原核生物、真核生物、乳酸菌、酸母菌、細菌、真菌等生物類群或生物間的從屬關系。由于涉及的生物類群及生物較多，用文字敘述太冗雜，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的結合，降低了概念理解的抽象性。利用有效簡單工具加強對概念的理解，激發(fā)學生的興趣，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)它們間的關系外，還對后續(xù)病毒的學習做了一個鋪墊。

例4：在生物學習中，學生容易混淆生存斗爭、種間斗爭，競爭與種內斗爭間的關系。維恩圖可以清晰展現(xiàn)它們間的關系。

從例4中可以觀察到種間斗爭與種內斗爭體現(xiàn)的是反對關系，當然這里也有屬種關系的體現(xiàn)。生存斗爭包括了種間斗爭、種內斗爭以及生物與無機環(huán)境的斗爭。種間斗爭又包含競爭 、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

維恩圖能使概念簡單化、顯性化、可視化，便于人們對類似概念進行對比，歸納推演。利用維恩圖，可以改善學生原有的認知結構。維恩圖能將形象思維與邏輯思維有機的結合在一起，以圖形的形式將概念間的關系清晰展現(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，可以理清概念關系的復雜性。

6.結語

維恩圖，在初中科學分類，比較概念異同，展現(xiàn)結構層次等方面有著極廣泛的應用。

參考文獻：

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