關注結論得出過程發展學生理性思維

邵璐

【摘 要】小學科學核心素養強調學生理性思維的培養。對比實驗結論得出的過程應當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上，有的放矢，才能更有效地培養孩子的理性思維。

【關鍵詞】結論得出 思維過程 理性思維

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

【案例呈現】

四年級上冊《溶解的快與慢》是一個經典的對比實驗，學生提出了三個影響溶解快慢的因素——顆粒、攪拌、水溫，并且設計了完整的科學實驗計劃。這時有兩組學生提出：溶解的快慢與水量的多少也有關系。我讓這兩組學生自己設計實驗，驗證假設。在實驗時，我特別關注了他們的實驗過程，一組學生分別用20毫升、60毫升溫度相同的水來溶解5克細鹽，用相同速度攪拌，發現水多的先溶解完。學生依據模式得出“溶解的快慢與水量有關，水量越多，溶解越快。反之溶解越慢”的結論。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克細鹽，用相同速度攪拌，卻發現幾乎是同時溶解完。他們的結論是“溶解的快慢與水量無關”。

兩個實驗結果都是事實，在事實的結果上卻得出了截然不同的、矛盾的科學結論。實驗過程規范，實驗結果真實，到底是哪里出了問題？

【問題歸因】

應該說通過科學的實驗設計、嚴格控制的變量、規范的操作得出數據是科學有效的，從數據中推導出的結論是最科學和最有說服力的結論。

可是，由于學生和教師經過多次對比實驗的經歷，對于得出結論，很容易形成一個模式：“A和B有關，B越……則A越……反之，A越……”

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

上面的例子中，學生也很自然地套用了模式化結論，卻出現了結論矛盾的情況。究其原因，案例中的兩組實驗呈現的只是兩個實驗結果，是兩個具體的、個別的情況，學生依據結論模式，想當然地下了一般性的、包含共性的結論。

事實上，水越少，其濃度會迅速增大，逆反應（結晶）的速率就會增大，而溶解的快慢顯然等于溶解速率減去結晶速率，結晶速率的加快，必然導致溶解速率的減慢。因此，水的多少會影響溶解速度的快慢。但是當濃度降低到一定限度后，逆反應（結晶）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“模式化結論”過于簡單草率，從個別結果直接跳到了一般結論，自然在教學中會出現認知矛盾與困惑。

【課后反思】

“模式化結論”是一種思維的偷懶，因為對比實驗結論的得出中存在著復雜而又科學嚴謹的思維過程。

一、結論的得出是一個從個別到一般的過程

案例中，學生得出的兩個實驗結果與結論之間的關系如下圖。

如圖可知，對比實驗從實驗結果分析到實驗結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，擺繩越長，擺動越慢，反之擺動越快”這個結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論的不完全歸納。只能根據已經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，因而作出的結論不是完全可信的，帶有很大的或然性，也可能產生與客觀事實相矛盾的情況。

二、結論的得出有一個邏輯推論的過程

在這個案例中，實驗的不同結論讓我和學生都困惑了，但實驗結果真實確鑿。這時，一個學生舉手發言：“我覺得‘水量越多，溶解越快的結論是不對的。按照這個結論，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。”

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

由于對比實驗結論的得出是一個不完全歸納的過程，為了讓結果更加科學，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“線圈圈數與磁力大小關系”的研究中，我們在得出“線圈越多，磁力越大”的結論后分析，既然一個導線就有這么多的磁力，那兩根導線并在一起就是磁力的疊加，同理，三根導線就是三個磁力的疊加，以此類推。當實驗結論符合推理分析，我們的結論就更加科學可信。

作為教師，他的個人經驗、認知結構等“主觀”意識比小學生更加完善，所以他在下結論的過程中會有更加全面的推理分析過程。而小學生由于經驗缺乏，認知結構不夠完善，導致從實驗結果到實驗結論的思維分析過程會不夠科學全面，這需要教師在教學中有意識地進行引導與訓練。endprint

三、結論的得出是一個不斷完善的過程

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

例如研究熱脹冷縮的現象，我們會設計一個對比實驗：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。根據實驗結果，我們得出結論：水遇熱體積膨脹，遇冷體積縮小。

教師根據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”來對結論進行邏輯推論，發現也是相符合的。

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

縱觀科學史，每一個學說、理論、模型的得出都經歷了不斷完善、不斷修正的過程，使其更加接近于事物的本質。隨著科學的進步，我們會發現更多的現象，這些現象可能會強化我們的認知，也可能刷新我們的認知。教師要認識到我們得出的結論只是接近于本質的認知，是某種條件下的真實。

【對策建議】

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

一、多組實驗對比，培養實證精神

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果更加明顯，同時也使實驗取樣的范圍擴大。這樣，使學生不僅懂得科學結論要通過科學實驗獲得，而且明白在對比實驗中取樣越多，獲得的數據越豐富，得出的結論就越真實。

二、去“模式化結論”，培養嚴謹科學的態度

在結論的呈現上，不要有模式化的安排，也不要急著下一般性的結論，允許學生有更接近實驗結果的多元化表達。比如可以在結論中加上“一般情況下”或者“在一定的范圍內”等語句，這樣的語言表述才更嚴謹。這里要強調一下，并不是說“模式化結論”是錯誤的，學生要這樣得出結論也是可以的，但不能不經思考套用這個模式，教師也不能急于引導學生運用模式化表述，而要讓他們意識到這里有一個從個別到一般的過程。

三、重視假設交流，培養邏輯思維能力

對比實驗的設計都有一個提出假設的過程，假設不是隨便提出的，它隱含著學生對這個實驗結論的邏輯推論的過程。所以，對結論的討論是從交流“假設猜想”這個環節開始的。在這個環節的教學中，要讓學生充分討論，鼓勵學生發揮想象力和邏輯思維能力。這樣，他們的思維才會閃耀出創造性的火花。

如果教師憑借比學生更加完善的認知結構意識到結論的不科學、不嚴謹，就可以引導他們進行更深層次的邏輯推論，或者創設情境讓他們自己演繹推論，從而發展學生的邏輯分析能力。

四、默化結論的發展過程，激發探究的勇氣

教師沒必要直接告訴學生結論是一個不斷完善、動態發展的過程，而是通過科學史或者其他契機，潛移默化地讓學生意識到我們的科學在不斷地發展，我們的認知在不斷地完善，當我們面對一些違背了原有認知的現象，我們不能選擇視而不見，而是應該勇敢面對、積極探究，從而推動科學的發展。

在核心素養的視角下，我們要重新審視自己的科學教學，盡可能發展學生的理性思維能力。正如浙江省特級教師、浙江省小學科學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；沒有理性思維發展的課堂，不是真正的科學課堂。

（浙江省金華市柳湖小學 321001）endprint