小學科學中學生解釋能力培養的研究

在我們的科學測試中，我們常常給學生設計系列的題目，如判斷“如果沒有能量，自然界就不會有運動和變化，就不會有生命”，可是我們并沒有給學生進行推論的培養。在科學試卷比賽中，還可以見到“人呼吸時吸進去的是氧氣，呼出來的是二氧化碳”這樣的命題。我們常常在科學課中聽到學生這樣的表述： “鐵比水重”、“蘿卜在水里是沉的”，追述其原因，是學生的科學解釋力不夠，思維過程不完整，我們并沒有系統培養學生的解釋能力。

科學概念是需要描述與解釋的。我們的學生非常想描述清楚某一樣事物的特征，或者非常想說明某一樣事物的規律，非常想提出某一樣事物的推論，但會無從下手，甚至于自相矛盾，我們需要系統的培養學生的科學解釋能力，需要形成學生的邏輯思維，讓學生完整的表述自己的思想。

一堂科學課中，學生的思維主要呈現在描述、解釋與推論中。學生在描述科學現象或事物特征，提出科學假想與科學猜測，分析規律原因或實驗數據，進行概念歸納與概括時，能夠組織起合理的科學語言，將特點、性狀、現象、規律等表述完整，是需要進行整體培養的。小學科學課程標準提出：“科學課程可以豐富學生的詞匯，培養他們語言的準確和精煉，提高他們表達和辯論的能力，有效地促進學生語言能力的發展?！?/p>

目前，我們的科學課程走向“概念——過程”的模式，從前概念到縱向探究，科學解釋能力在整個探究過程中是核心的、融合的、循序漸進的發展。

在遵守證據法則和科學知識增長的基礎上，描述、解釋和推論在邏輯上具有內在的延續性。描述、解釋、推論作為科學解釋的方法，是科學哲學的重要內容。學生需要通過自己批判性思考，并合理地接受他人的質疑，進行科學的描述、解釋與推論。

一、運用合理的句式進行描述

科學描述基于科學現實，存在于探究的各個階段，甚至在問題提出前，以及課外探究延伸。在小學階段的科學教學中，我們發現整個“觀察和提出問題—形成假設—檢驗求證—得出結論—交流應用”探究過程的著重點是逐漸后移的。從三年級的動植物觀察活動，到四年級《礦物與巖石》等單元，涉及到了大量的科學描述，包括一些長周期的課外觀察活動。養成學生的描述能力，主要形成在三四年級階段，

科學描述不同于其它學科的一般的描述。我們必須用句式來精確科學描述。

1、確定性句式：“……可以這樣的……”， “……是這樣的……”，“我通過……觀察到了……，并且……”，“在……時，我發現了……”等。

我們在上《水》一課時，學生提出了很多關于水的描述，我們讓學生形成的句式是“……水是這樣的……”，如“水是沒有形狀的”、“水是沒有顏色的”， 最后將學生描述的各種主要特征，概括成“水是一種沒有形狀、沒有味道、無色透明的液體?！痹诟鞣N觀察活動中，需要用確定性的句式逐步建立事物的特征、性狀。

隨著學生的成長，確定性的句式在逐漸加長。如《各種各樣的巖石》中，學生的一次科學描述可能是巖石的幾個特征，用到了“通過……我發現了……，通過……我發現了……”句式。到了五六年級，學生更需要思考的是發現的前提，我們要盡量讓學生一次描述完整。如《電與磁》一課，“在通電線圈靠近小磁針時，我們發現了小磁針的偏轉，偏轉的角度較小，當通電線圈越來越接近小磁針時，小磁針的偏轉角度在加大”。

2、可能性句式：“……可能是……”， “……可能屬于……”等。

在科學描述中，在對活動或現象進行描述的同時，需要做出一些不確定的猜測，這需要運用一些可能性的句式描述。在《蚯蚓》一課中，學生觀察到蚯蚓老是爬到飼養盒子里面，描述“蚯蚓喜歡爬到盒子里面不出來，蚯蚓可能喜歡陰暗的環境”。如《溶解》一課，學生在觀察了面粉在水中的溶解狀況后，提出“面粉在水中沒有沉淀下來，可能是溶解了”。

運用可能性的句式，能夠讓學生學會建立一種觀察后的邏輯推理。

3、假設性句式：“假如……就會……”，“如果……可以……”，“……就會……”等。

在學生描述時候，也有不經歷科學觀察活動的，直接建立在學生生活經驗之上的，或者是科學活動前，進行的假想描述。這時候，采用假設性句式會比較合理。

在觀察活動前，我們可以讓學生來描述會發生的現象?！端鼈兾畣帷芬徽n中，學生在觀察木片、紙片、塑料片、鐵片四種材料的吸水性實驗前，就需要提出假設，我們讓學生嘗試著描述：“假如我們看到水滴在木片上，水滴馬上消失了，就說明該木片的吸水性較強”；“假如我們看到水滴在木片上，水滴沒有變化，就說明該木片的吸水性弱”。

我們培養三四年級學生運用句式描述，必須關注兩個主要階段：復述階段，在三年級科學剛開始時候，教師需要進行確定性描述指導，一般可以老師說范句，然后學生再接著模仿說，如《我看到了什么》，教師：“我通過手的觸摸，發現樹皮表面是凹凸不平的而且很硬”，然后學生根據教師指導的句式，再進行“我通過……發現……”的觀察描述。隨著復述訓練的逐漸發展，可以讓學優生先描述，然后學困生再描述，先小組內描述，再進行個人描述。描述的高級階段是概述階段，在幾個學生的描述基礎上，組合主要的描述，撇去不重要的描述，就會形成比較完整的概述。如《身體的結構》一課，在師生觀察描述的基礎上，最后形成了人體結構的描述性概念。所以讓學生進行概述時，提醒學生思考是否一個人就描述完整了。

二、抓住典型的特點組成命題

我們的認知，是起源于觀察和探究的，認知從描述開始。當我們對描述內容進行一定的歸納、判斷和分類，就能得出簡單的解釋，解釋是以命題形式存在的。解釋不同于描述，解釋必須建立在描述的基礎上。

學生在具備一定的描述能力后，需要對描述內容進行概括和歸納，在描述的基礎上，抓住典型特點，組成一個重要命題。四五年級的教材，漸漸的出現了一些需要學生歸納的命題，這些命題是是我們觀察探究后簡單的科學解釋。

命題是需要邏輯結構的。小學科學四五年級中，一般出現的是正命題，而在我們的逆向思維訓練中，也會出現一些逆命題。

1、抓住典型特點或性狀。

確定性的描述，讓我們看到了事物的很多特點或形狀，抓住一些典型的特點，就能歸納出簡單的科學命題，也是我們對科學問題的解釋。如《土壤中有什么》一課，是探究土壤中的主要成分。我們進行系列觀察和實驗后，得出一些確定性的描述：

①土壤中有捻不碎的小石子。

②土壤中有沙子。

③土壤中有草根。

④土壤中有動物遺跡。

⑤土壤中有空氣。

⑥通過分層實驗，發現土壤中有黏土，砂子顆粒有大小等。

⑦發現一些土壤潮濕，土壤中有水分。

⑧發現土壤中還有其它不明物質。

整合出一個概括性的描述：土壤是沙、小石子、黏土、腐殖質、水和空氣等物質。

土壤是混合物。

我們可以形成的科學解釋：土壤是由沙、小石子、黏土、腐殖質、水和空氣等物質組成的混合物。

2、基于命題的對比進行解釋。

五六年級科學中，我們會發現一堂課中，形成了多個命題，而這些命題之間是相互聯系相互區別的，當我們進行對比后，作出的解釋，更有利于認識事物。

比如《各種各樣的巖石》一課，我們在觀察各種各樣的巖石標本時，發現了一些巖石在顆粒、透明度、硬度的不同表現，而對比這些不同的表現，讓我們認識到，我們可以根據顆粒、透明度、硬度等不同將巖石分類。而砂巖、頁巖等概念，就是歸納一些命題后的解釋。在《相貌各異的我們》中，當認識到人的各種面貌上的性狀后，我們進行命題的對比，進行分類，分類能夠歸納出不同的種類，從而更好的認識性狀。

3、基于實驗數據的分析。

對實驗數據的分析，讓我們得出接近事實的科學解釋。《抵抗彎曲》一課，我們通過對比實驗，知道了增加紙梁的厚度，紙梁的抗彎曲能力得到大大加強，增加紙梁的寬度，也能增加紙梁的抗彎曲能力。而且，紙梁的增加的是呈倍數關系上升，而紙梁的承受抗彎曲能力是呈幾何曲線形式增加的。

在實驗數據的分析中，學生通過數據的對比，很容易就能得出科學解釋：增加紙梁的厚度比增加紙梁的寬度更加強抗彎曲能力。當然，從紙梁遷移到生活中的橫梁，還是需要進一步的科學論證與解釋。

三、建構模型中建立推論

學生在描述和解釋的層次上，需要能夠推理出一些自己的想法和觀點。在小學五六年級的科學中，已經著重了學生的推論。

三段論是最基本的推論。是在大前提、小前提的比較中，得出新命題。如：“月球上是沒有水和空氣的，地球上的生命是需要水和空氣的，所以地球上的生命無法在月球上生存。”

《環形山》一課，我們需要解決的科學問題是：什么是環形山？課堂上，我們首先是觀察與描述環形山的各種特征，特別是典型特征，然后歸納出環形山的主要特點“大小不一、深淺不同、數量眾多、分布雜亂”，得出環形山的描述性解釋。在解釋了環形山概念基礎上，學生能夠圍繞著“環形山”概念做出一些科學的判斷。這時，我們需要經歷推論，來進一步推理環形山是怎么形成的？這個推論必須符合前面的描述，以及我們對環形山的科學解釋。學生觀看隕石撞擊模擬視頻以及火山噴發視頻，推理對隕石撞擊是否是形成環形山的原因，教師肯定隕石撞擊說是目前科學界主要的一種猜測，但我們需要有同學對隕石撞擊說產生疑問？現在的科學界其實并未對環形山的形成蓋棺定論。

推論源于科學概念的形成，是建立在客觀分析的基礎上。建立起概念箱后，就需要進一步推演概念的變化，這就需要形成合乎邏輯的推論，從而產生新的科學問題。

我們在給學生進行推論培養時候，特別要注意各種前提的周延性，這是指對命題的主項或謂項外延的判斷情況。周延與不周延對于命題的真偽是至關重要的。具體來說，命題主項的周延性是由量項來決定，肯定一般用“是”表示，否定一般用“不是”、“沒”等否定詞表示，“是”在有些命題中可以省略，量項一般用“所有”、“每一種”、“凡是”等表示，而特稱量詞用 “有些”表示。如：“所有的魚類是脊椎動物，鯽魚屬于魚類，鯽魚是脊椎動物”。

【作者單位：杭州市蕭山區云石中心小學 浙江】