邵璐

【摘 要】小學(xué)科學(xué)核心素養(yǎng)強調(diào)學(xué)生理性思維的培養(yǎng)。對比實驗結(jié)論得出的過程應(yīng)當(dāng)就是一次完整的理性思維過程。它是一個從個別到一般的過程、一個邏輯推論的過程、一個不斷完善的過程。教師在理解這個過程的基礎(chǔ)上，有的放矢，才能更有效地培養(yǎng)孩子的理性思維。

【關(guān)鍵詞】結(jié)論得出 思維過程 理性思維

培養(yǎng)學(xué)生的理性思維應(yīng)該是小學(xué)科學(xué)教學(xué)的一個突出目標(biāo)。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)的各個環(huán)節(jié)中都可以滲透對學(xué)生理性思維的培養(yǎng)。對比實驗是科學(xué)教學(xué)常用的手段，而對比實驗結(jié)論的得出就是對實驗現(xiàn)象觀察、比較、分析、綜合、抽象與概括的一個完整的理性思維的過程。讓學(xué)生經(jīng)歷對比實驗的各個環(huán)節(jié)，特別是實驗設(shè)計的變量控制，可以有效地發(fā)展學(xué)生的理性思維。但在現(xiàn)實教學(xué)中情況不容樂觀，其主要表現(xiàn)是學(xué)生實驗結(jié)論的得出有些過于隨意，缺少邏輯論證，而教師較多關(guān)注實驗的設(shè)計與過程，或者是數(shù)據(jù)的分析方法，而對結(jié)論得出中包含的理性思維過程缺少充分的關(guān)注與引導(dǎo)。本文從結(jié)論得出的一些偏差的原因分析入手，還原學(xué)生從實驗結(jié)果推斷實驗結(jié)論所經(jīng)歷的理性思維過程，并在此基礎(chǔ)上進行思考。

【案例呈現(xiàn)】

四年級上冊《溶解的快與慢》是一個經(jīng)典的對比實驗，學(xué)生提出了三個影響溶解快慢的因素——顆粒、攪拌、水溫，并且設(shè)計了完整的科學(xué)實驗計劃。這時有兩組學(xué)生提出：溶解的快慢與水量的多少也有關(guān)系。我讓這兩組學(xué)生自己設(shè)計實驗，驗證假設(shè)。在實驗時，我特別關(guān)注了他們的實驗過程，一組學(xué)生分別用20毫升、60毫升溫度相同的水來溶解5克細(xì)鹽，用相同速度攪拌，發(fā)現(xiàn)水多的先溶解完。學(xué)生依據(jù)模式得出“溶解的快慢與水量有關(guān)，水量越多，溶解越快。反之溶解越慢”的結(jié)論。可是另外一組分別用100毫升、200毫升溫度相同的水來溶解5克細(xì)鹽，用相同速度攪拌，卻發(fā)現(xiàn)幾乎是同時溶解完。他們的結(jié)論是“溶解的快慢與水量無關(guān)”。

兩個實驗結(jié)果都是事實，在事實的結(jié)果上卻得出了截然不同的、矛盾的科學(xué)結(jié)論。實驗過程規(guī)范，實驗結(jié)果真實，到底是哪里出了問題？

【問題歸因】

應(yīng)該說通過科學(xué)的實驗設(shè)計、嚴(yán)格控制的變量、規(guī)范的操作得出數(shù)據(jù)是科學(xué)有效的，從數(shù)據(jù)中推導(dǎo)出的結(jié)論是最科學(xué)和最有說服力的結(jié)論。

可是，由于學(xué)生和教師經(jīng)過多次對比實驗的經(jīng)歷，對于得出結(jié)論，很容易形成一個模式：“A和B有關(guān)，B越……則A越……反之，A越……”

由于對比實驗是只有一個因果關(guān)系，很自然能夠推出A和B有關(guān)，由于A和B都是變量，學(xué)生會想當(dāng)然地推導(dǎo)出：“B越……則A越……反之，A越……”我把這稱之為“模式化結(jié)論”。比如，當(dāng)擺繩分別為10厘米與20厘米，對比同一擺錘擺動的快慢，學(xué)生馬上根據(jù)這個模式能得出：擺的快慢與擺繩的長度有關(guān)，擺繩越長，擺動越慢，反之?dāng)[動越快。溶解的快慢、電磁鐵磁力的大小等一系列對比實驗結(jié)論都可以套用這個模式。

上面的例子中，學(xué)生也很自然地套用了模式化結(jié)論，卻出現(xiàn)了結(jié)論矛盾的情況。究其原因，案例中的兩組實驗呈現(xiàn)的只是兩個實驗結(jié)果，是兩個具體的、個別的情況，學(xué)生依據(jù)結(jié)論模式，想當(dāng)然地下了一般性的、包含共性的結(jié)論。

事實上，水越少，其濃度會迅速增大，逆反應(yīng)（結(jié)晶）的速率就會增大，而溶解的快慢顯然等于溶解速率減去結(jié)晶速率，結(jié)晶速率的加快，必然導(dǎo)致溶解速率的減慢。因此，水的多少會影響溶解速度的快慢。但是當(dāng)濃度降低到一定限度后，逆反應(yīng)（結(jié)晶）的速率就變化不大了，此時的水量對溶解的速度也基本沒有影響。而套用“模式化結(jié)論”過于簡單草率，從個別結(jié)果直接跳到了一般結(jié)論，自然在教學(xué)中會出現(xiàn)認(rèn)知矛盾與困惑。

【課后反思】

“模式化結(jié)論”是一種思維的偷懶，因為對比實驗結(jié)論的得出中存在著復(fù)雜而又科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S過程。

一、結(jié)論的得出是一個從個別到一般的過程

案例中，學(xué)生得出的兩個實驗結(jié)果與結(jié)論之間的關(guān)系如下圖。

如圖可知，對比實驗從實驗結(jié)果分析到實驗結(jié)論的得出有一個思維從個別到一般的歸納過程。如“擺的快慢與擺繩長短有關(guān)，擺繩越長，擺動越慢，反之?dāng)[動越快”這個結(jié)論的得出就是從實驗時一種棉線擺繩推及所有擺繩，從幾個具體不同長度的擺繩推及擺繩的所有長短。

而這種邏輯歸納的過程，只是從一個或幾個（不是全部）情形的考察中作出一般結(jié)論的不完全歸納。只能根據(jù)已經(jīng)把握的一部分事物的某些屬性進行歸納，無法窮盡同類事物的全部屬性，因而作出的結(jié)論不是完全可信的，帶有很大的或然性，也可能產(chǎn)生與客觀事實相矛盾的情況。

二、結(jié)論的得出有一個邏輯推論的過程

在這個案例中，實驗的不同結(jié)論讓我和學(xué)生都困惑了，但實驗結(jié)果真實確鑿。這時，一個學(xué)生舉手發(fā)言：“我覺得‘水量越多，溶解越快的結(jié)論是不對的。按照這個結(jié)論，我把一把鹽放在裝滿水的臉盆中，它會很快溶解；放在水缸中會溶解得更快；那放在湖水中會瞬間溶化了?！?/p>

學(xué)生和我一聽，覺得他說得太有道理了。這個學(xué)生有很強的理性思維能力，他從這個結(jié)論出發(fā)，經(jīng)過一番演繹推理，得出了一個與事實不符合的結(jié)果，從而反過來推翻了這個結(jié)論。

由于對比實驗結(jié)論的得出是一個不完全歸納的過程，為了讓結(jié)果更加科學(xué)，還需有一個邏輯推論的過程，可以運用演繹推理論證，還可以進行因果分析的推理。比如在“線圈圈數(shù)與磁力大小關(guān)系”的研究中，我們在得出“線圈越多，磁力越大”的結(jié)論后分析，既然一個導(dǎo)線就有這么多的磁力，那兩根導(dǎo)線并在一起就是磁力的疊加，同理，三根導(dǎo)線就是三個磁力的疊加，以此類推。當(dāng)實驗結(jié)論符合推理分析，我們的結(jié)論就更加科學(xué)可信。

作為教師，他的個人經(jīng)驗、認(rèn)知結(jié)構(gòu)等“主觀”意識比小學(xué)生更加完善，所以他在下結(jié)論的過程中會有更加全面的推理分析過程。而小學(xué)生由于經(jīng)驗缺乏，認(rèn)知結(jié)構(gòu)不夠完善，導(dǎo)致從實驗結(jié)果到實驗結(jié)論的思維分析過程會不夠科學(xué)全面，這需要教師在教學(xué)中有意識地進行引導(dǎo)與訓(xùn)練。endprint

三、結(jié)論的得出是一個不斷完善的過程

有時候為了讓結(jié)論更加可信，結(jié)合自變量的不同程度做了多組實驗，并且實驗結(jié)論也經(jīng)得起邏輯推論，然而這樣得出的結(jié)論不一定是準(zhǔn)確的。

例如研究熱脹冷縮的現(xiàn)象，我們會設(shè)計一個對比實驗：把同一杯水放在同一個容器中，水溫從10℃升到30℃，觀察到水的體積增大了；接著，水慢慢升到接近沸騰的溫度，再降回到10℃，水的體積縮小了。根據(jù)實驗結(jié)果，我們得出結(jié)論：水遇熱體積膨脹，遇冷體積縮小。

教師根據(jù)已知的分子運動的理論“溫度越高，分子運動越劇烈，體積越大”來對結(jié)論進行邏輯推論，發(fā)現(xiàn)也是相符合的。

可是這個結(jié)論是不準(zhǔn)確的，如果我們進一步測量水在0～4℃之間的體積變化，就會發(fā)現(xiàn)實驗結(jié)果與剛才得出的結(jié)論是矛盾的。所以，我們得完善實驗結(jié)論：水遇熱體積膨脹，遇冷體積縮小。但在4℃以下，情況相反。

縱觀科學(xué)史，每一個學(xué)說、理論、模型的得出都經(jīng)歷了不斷完善、不斷修正的過程，使其更加接近于事物的本質(zhì)。隨著科學(xué)的進步，我們會發(fā)現(xiàn)更多的現(xiàn)象，這些現(xiàn)象可能會強化我們的認(rèn)知，也可能刷新我們的認(rèn)知。教師要認(rèn)識到我們得出的結(jié)論只是接近于本質(zhì)的認(rèn)知，是某種條件下的真實。

【對策建議】

了解得出對比實驗結(jié)論的思維過程，教師就可以開展具有針對性的教學(xué)，從而更有效地提高學(xué)生的理性思維能力。

一、多組實驗對比，培養(yǎng)實證精神

在對比實驗中，教材一般都安排三組程度不同的自變量進行對比。教師至少要安排三組以上，同時自變量的程度差異要大一些，這樣不僅能使實驗結(jié)果更加明顯，同時也使實驗取樣的范圍擴大。這樣，使學(xué)生不僅懂得科學(xué)結(jié)論要通過科學(xué)實驗獲得，而且明白在對比實驗中取樣越多，獲得的數(shù)據(jù)越豐富，得出的結(jié)論就越真實。

二、去“模式化結(jié)論”，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的態(tài)度

在結(jié)論的呈現(xiàn)上，不要有模式化的安排，也不要急著下一般性的結(jié)論，允許學(xué)生有更接近實驗結(jié)果的多元化表達。比如可以在結(jié)論中加上“一般情況下”或者“在一定的范圍內(nèi)”等語句，這樣的語言表述才更嚴(yán)謹(jǐn)。這里要強調(diào)一下，并不是說“模式化結(jié)論”是錯誤的，學(xué)生要這樣得出結(jié)論也是可以的，但不能不經(jīng)思考套用這個模式，教師也不能急于引導(dǎo)學(xué)生運用模式化表述，而要讓他們意識到這里有一個從個別到一般的過程。

三、重視假設(shè)交流，培養(yǎng)邏輯思維能力

對比實驗的設(shè)計都有一個提出假設(shè)的過程，假設(shè)不是隨便提出的，它隱含著學(xué)生對這個實驗結(jié)論的邏輯推論的過程。所以，對結(jié)論的討論是從交流“假設(shè)猜想”這個環(huán)節(jié)開始的。在這個環(huán)節(jié)的教學(xué)中，要讓學(xué)生充分討論，鼓勵學(xué)生發(fā)揮想象力和邏輯思維能力。這樣，他們的思維才會閃耀出創(chuàng)造性的火花。

如果教師憑借比學(xué)生更加完善的認(rèn)知結(jié)構(gòu)意識到結(jié)論的不科學(xué)、不嚴(yán)謹(jǐn)，就可以引導(dǎo)他們進行更深層次的邏輯推論，或者創(chuàng)設(shè)情境讓他們自己演繹推論，從而發(fā)展學(xué)生的邏輯分析能力。

四、默化結(jié)論的發(fā)展過程，激發(fā)探究的勇氣

教師沒必要直接告訴學(xué)生結(jié)論是一個不斷完善、動態(tài)發(fā)展的過程，而是通過科學(xué)史或者其他契機，潛移默化地讓學(xué)生意識到我們的科學(xué)在不斷地發(fā)展，我們的認(rèn)知在不斷地完善，當(dāng)我們面對一些違背了原有認(rèn)知的現(xiàn)象，我們不能選擇視而不見，而是應(yīng)該勇敢面對、積極探究，從而推動科學(xué)的發(fā)展。

在核心素養(yǎng)的視角下，我們要重新審視自己的科學(xué)教學(xué)，盡可能發(fā)展學(xué)生的理性思維能力。正如浙江省特級教師、浙江省小學(xué)科學(xué)教研員喻伯軍老師所說的：沒有問題的思考，不是真正的思考；沒有理性思考的探究，不是真正的探究；沒有理性思維發(fā)展的課堂，不是真正的科學(xué)課堂。

（浙江省金華市柳湖小學(xué) 321001）endprint