理性思維培養策略：基于課堂問題設置視角

◎王仁偉

2016年發布的《中學生發展核心素養》報告中確立了六大學生核心素養，其中“文化基礎”中提出科學精神具體要點為理性思維、批判質疑、勇于探究等。［］而理性思維是建立在證據和邏輯推理基礎上并具有一定方向的思維方式。

思維能力的培養往往伴隨在學習過程中。學習的主陣地是課堂。課堂語言是學生和教師進行信息交互的主要方式，而教學問題是課堂語言的最主要組中部分，有效的問題設置以其明確的思維導向，可以促使學生自主思考、積極探究。鑒此，教師應通過有效的問題設置促進學生的知識體系構建以此來培養理性思維。

一、知識梳理，夯實點

知識點是知識的基本單元，例如“重力的概念”、“比較金屬的活動性順序”和“知道細胞是生命活動的基本結構和功能單位”等等。知識是教學的重要內容，有效的問題設置，在知識的教學中有序梳理、合理布局、層層遞進，可以在知識落實的同時提升學生的理性思維，使其魚、漁兼得。

案例1：在《體內物質的運輸》教學中，為了落實知識點“指認人體心臟的結構”中關于心室壁比心房壁厚的原因，可設置問題：“結合心房和心室收縮輸送血液的特點，從結構和功能的關系說明心室壁為什么比心房壁厚？”，通過這一問題的設置很好將這一知識點呈現在了學生的知識體系中，而且讓記憶知識轉變為理解性知識。

案例1所提及的知識形成，就思維角度而言是一種因果關系的邏輯推理能力，屬于理性思維能力。

科學知識復雜性決定了學生學習過程的復雜性，因此教師在課堂教學中應充分遵循這一規律，通過問題設置，指導學生依照一定的方法進行思維，從而構建知識體系。知識點的逐個夯實，為知識體系構建打下堅實基礎，于是也就有了下一步，點與點之間的各種聯結。

二、橫展縱拓，點成線

1.橫向設置，延展知識面，培養橫向思維

（1）橫向問題設置。橫向問題是指教師在課堂教學中為了引導學生對于原有知識面進行延展而設置的問題。縱觀初中科學的教學，為了增加某一原理或觀點的適用范圍往往采用橫向問題。

案例2：在《水的浮力》教學中，“物體浮沉的條件”是一個知識點。學生原有概念為“木球能浮在水面上”，從實驗現象觀察到木球確實浮在水面這一現象，使學生順應這一知識點，為了延伸學生對該知識點的寬度，可設置橫向問題：“木球能否浮在煤油上？”或“鐵球能否浮在水上？”從而使學生在原有知識點之上通過對問題的思考，經過自身加工去完善知識點，進一步理解知識點“物體浮沉的條件”。

（2）橫向構建。橫向問題的設置使學生的知識體系向橫向構建，表現為知識體系在寬度上的拓展。如圖1，原有知識點a通過橫向構建形成知識點b和c。初中科學中屬性相似的知識點一般都通過橫向構建獲得。

案例3：在《生殖和發育》教學中，“人的生殖”這一知識點橫向構建可形成“動物的生殖”或“植物的生殖”等知識點；在《幾種重要的鹽》的教學中，“碳酸鈣的性質”橫向構建可形成“碳酸鈉的性質”或“氯化鈉的性質”。

（3）橫向思維。在知識構建過程中，知識點a到知識點b（或c）的思維過程其方向表現為橫向推理，屬于理性思維的范疇，具體表現出來的思維方式有類比、比較、隱喻等思維。

案例4：在《物質的構成》教學中，分子之間有空隙的教學是一種橫向思維，屬于類比思維：本體是酒精和水的實驗中（如圖2甲）的酒精和水分子，而比體芝麻和黃豆混合實驗中（如圖2乙）是黃豆和芝麻，兩者就學生當時的認知水平而言有很多性質是相似的，包括外形（性質A），物質的構成（性質B），黃豆和芝麻在混合的過程中體積減少（性質C），而水和酒精混合也體積減少（性質C），可觀察到黃豆和芝麻在混合的過程中體積減少的原因是它們之間有間隙（性質D）。即比體和本體均具有性質A、B、C，而比體還具有性質D，于是合理推斷本體也具有性質D，即分子之間存在間隙。

案例5：在《光合作用》的教學中“關于光合作用和呼吸作用的相互關系”，學生在學習了光合作用和呼吸作用之后已經對其概念有了認識，教材通過表格（如下表）的形式，經過不同角度的橫向比較，使學生更加深刻的理解這兩個重要的概念，這是橫向思維中的比較思維。

表 光合作用和呼吸作用的相互關系

案例6：在《原子結構模型》）教學中關于原子的核式結構模型的建立采用的就是隱喻思維，其過程是人們發現電子繞原子核運行，恰似行星繞太陽運行一樣，與又稱之為行星繞太陽模型。

橫向問題的設置，在拓展知識面的同時，培養了學生的橫向思維能力，但就知識體系構建而言，知識點深度并沒有加深，因此通過縱向問題的設置，加深對原有知識的理解是必要的。

2.縱向設置，拓深知識度，培養縱向思維

（1）縱向問題設置。縱向問題與橫向問題是相對的，是指教師為了引導學生加深對原有知識的理解而設置的問題。在教學實踐中，由于科學知識的邏輯順序，教師所設置的問題大部分是縱向問題。

案例7：在《水的浮力》教學中，教師設置問題：“木球為什么能浮在水上？”就屬于縱向問題設置，較原有問題“木球能否浮在水面上？”其問題的指向是對于“物體沉浮的條件”這一知識點有了縱向加深，學生通過對該縱向問題思考，再經過一系列內化處理就會對于“物體沉浮”知識點縱向有了構建。

不論是縱向還是橫向問題設置，其目的在于學生通過處理這些問題，順應或同化新知識點，并將其納入已有知識體系中從而形成新的知識體系。因此縱向問題的思考過程中伴隨著知識的縱向構建。

（2）縱向構建。縱向構建是學生在接受新的事物或現象后，在知識的深度上進行知識構建的一種方式。原有知識點a縱向構建形成知識點d和e（如圖3）。在初中科學中具有一定邏輯順序的知識往往都是通過縱向構建而獲得。

案例8：在《影響摩擦力大小因素》教學中，“小車在木板上滑行較遠，在棉布上滑行較近”這一知識點縱向構建“小車在較光滑的接觸面滑行較遠”再縱向構建“接觸面光滑摩擦力較小”這一知識點，這是一種從現象到本質的邏輯順序。

案例9：在《種子的萌發》教學中，“種子要萌發種子應該是飽滿的、胚完整且有生命。”這一知識點縱向構建“種子萌發的外部條件是適宜的溫度、一定的水分和充足的空氣”，這是一種由內及外的邏輯順序。

（3）縱向思維。在知識構建中，知識點a到知識點d（或e）的思維進程表現出縱向推理過程的特點，其同樣屬于理性思維的范疇，思維形式主要表現為如歸納、演繹等思維。其思維能力的培養可以加深思維深度。

案例10：在《常見的酸》中關于“酸的通性”的教學，教材通過一系列針對鹽酸的實驗，設置了三個活動，包括在氫氧化鈉溶液中滴入紫色石蕊試液再滴加鹽酸，雞蛋殼中滴加鹽酸以及鹽酸除鐵銹，得出個別性結論：鹽酸能與許多物質反應。而后設置活動將硫酸滴到鋅、氧化鐵、氫氧化銅等物質中，按照縱向進程得出酸的通性。這是特殊性知識到一般性知識的過程，其思維過程為歸納思維。

案例11：《常見的堿》中堿的通性中同樣采用縱向思維，首先通過一系列氫氧化鈉的實驗直接得出堿的通性，在堿的個性中最后片斷提到氫氧化鈣的相關實驗，是通過之前建立的通性這一般性知識到氫氧化鈣的個性這一特殊性知識的過程，屬于演繹推理，其思維為演繹思維。

歸納和演繹思維就思維進程而言是縱向思維，其推理過程表現為歸納和演繹推理，這些推理均已原有的知識作為起點，但就推理結論而言歸納是具有擴展性的，而演繹具有必然性的，不論何種結論就學生構建知識的角度而言原有知識體系均得到加深，促進體系向縱深的發展。

三、聯橫結縱，線建面

由于學生原有知識體系是一個整體，當形成知識點，通過縱橫構建形成知識線后，這些線就會縱橫交叉凸顯出知識面（如圖4），依靠的就是聯橫結縱的推理過程，因此在此過程中促進了學生理性思維的培養。就一節完整的課而言，問題設置總是縱橫交叉的，而且知識體系構建的推理進程也是交叉的。

案例：12：在《大氣層》的教學中，在大氣層的重要性之后是大氣溫度隨高度變化規律的研究，采用如下設計：①圖片展示1：乞力馬扎羅山，山頂卻白雪覆蓋，說明了什么？（縱向問題）②初步猜想：海拔高度越高，溫度越低。（縱向推理）顯然從科學結論的得出方面而言，不夠嚴密。③圖片展示2：日本富士山和天山。④設問：結合圖片1，你能來解釋現象嗎？（橫向問題）其他地方的山脈也呈現出如乞力馬扎羅山的氣溫規律。（橫向推理進行比較過程）⑤綜合上述：是不是個別現象？（縱向問題）通過不完全歸納，可以得出初步結論：海拔高度越高，大氣溫度越低。（縱向推理通過歸納得出結論）⑥合理推論：海拔高度一直升高，溫度就一直降低。（縱向推理）⑦猜想分析論證：能否用實驗的方法來說明每個高度的溫度情況？（縱向設問）⑧假想實驗：有一座很高的山，登山者身上攜帶很多根溫度計，在很近的距離都放一根溫度計，測出當地的高度和溫度記錄。⑨給出數據：作出圖線。

四、改造重組，面構體

學習的過程是學生在原有知基礎上進行重新建構的過程。原有知識可能是正確的，也可能是錯誤的。因此教師在教學過程中通過一定方式改變其錯誤的知識是必須的。

1. 改造問題設置 改造問題是指教師為了糾正學生原有錯誤的已有知識進行設置的問題。此類問題在課堂教學中可以幫助學生改造原有知識從而重新構建知識體系。

案例13：在《水的浮力》教學中，學生已具有“木球能浮在水面上”這一知識點，當教師設置問題“木球能浮在煤油上嗎？”這一問題時勢必從原有的知識體系中去尋找這一相關知識點試圖來解答這一問題，若學生知識體系存在“木球能浮在煤油上”這一知識點，此時教師可設置問題：“你能用實驗來驗證你的想法嗎？”屬于改造問題，學生通過實驗若觀察到“木球在煤油中沉下去了”，此時學生就會對原有的“木球能浮在煤油上”知識點進行改造形成新的知識點“木球不能浮在煤油上”，并將此知識點納入原有關于“物體沉浮”的知識體系形成新的知識體系。

2.重組構建 改造性問題設置總伴隨著知識體系的重組構建。重組構建是指學生在接受新的事物或現象時，試圖用原有知識中的某個知識點去解釋卻出現相互矛盾時，主動的去改造原有知識體系的構建過程。如圖5，原有知識點a重組構建形成知識點f。由于學生一些非正規獲得的原有知識點往往是不科學或者有偏差時，因此可以通過知識的重組構建形成新的知識點從而納入新的知識中。

案例14：在《牛頓第一定律》的慣性教學中，學生由于實際生活經驗“速度大的物體不容易停下。”而形成了“速度大的物體慣性大”的知識點，此時教師通過一些具體事例說明和糾正學生錯誤知識點，讓學生重新構建形成正確的知識點“物體慣性與速度無關”。

當然在知識體系構建中，由于學生原有知識體系是一個整體（如圖6），有知識點a、b、c，因此任何一個方向的知識體系構建都不是獨立，當某個知識點a和c被同化或改造成新的知識點A和C后納入新的知識體系，而知識點b則被摒棄，同時在新的知識構建又會形成知識點e、f等。而從原有知識體系構建進入新的知識體系的過程就是思維的過程。在下一次的信息加工過程中又可演變為一個原有的知識點，致使學生的知識體系在這種交叉的構建中不斷達到新的水平，形成一個立體的新的水平的知識體系。

3.發散和收斂思維 重組構建從時空角度而言，跨度往往是比較大的，因此在此過程中往往會形成一種綜合性較強的理性思維——發散和收斂思維。在知識構建中，（如圖4）若以知識點a點為思維原點，經過多向思維進程，形成知識點b、b、d和e，就是發散思維；而反之由知識點 b、c、d和 e向同一知識節點A的思維進程就是一種收斂思維。在章節復習的課堂教學過程中，由于內容的跨度較大，這就要求學生能利用發散和收斂思維去考慮一個問題，同時由于發散和收斂的辯證統一，往往在發散和收斂思維會出現同一個實例。

案例15：在《對環境的覺察》這一章復習課堂教學中，以感覺世界中的感官以及對應的感覺為思維原點，可通過發散思維形成耳與聽覺、光和凸透鏡等知識點就一種發散思維；在最后又通過這些點進行歸納從而提升了感覺這一知識節點又是一種收斂思維，在發散和收斂的進程中也體現邏輯思維中的歸納和演繹等思維。

總之，理性思維能力的培養并不是一蹴而就的，其長期性決定了教師只有堅守科學認知的特點，長期積累，才能促進學生在構建知識體系的同時提高理性思維能力。而課堂問題的設置猶如打開學生思維大門的鑰匙，在學習的過程中起到至關重要的作用。

［1］邢紅軍，劉爍，張抗抗.核心素養視域下初中生物理能力表現研究［J］.課程·教材·教法，2017年（8）：63-68.

［2］ 朱清時.義務教育教科書科學［M］.杭州：浙江教育出版社，2014.