從四個方面入手提高學(xué)生邏輯思維能力

◇馬水娟（浙江：奉化龍津?qū)嶒瀸W(xué)校）

《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（2022年版），（以下稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）指出：科學(xué)課程的核心素養(yǎng)包括科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實踐與態(tài)度責(zé)任等方面。而基于證據(jù)與邏輯，運(yùn)用分析與綜合、比較與分類、歸納與演繹等思維方法建立證據(jù)與解釋之間的關(guān)系，是科學(xué)思維的一個重要方面。

心理學(xué)研究表明，小學(xué)生的思維正從以具體形象思維為主要形式逐步過渡到以抽象邏輯思維為主要形式。小學(xué)生已經(jīng)初步形成了抽象、概括、比較、分類、具體化和系統(tǒng)化的能力，掌握了一定的概念，學(xué)會了初步的判斷和推理，表現(xiàn)出較完善的思維過程。那么在小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)中，該如何培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力呢？

一、結(jié)構(gòu)性材料，提高邏輯思維能力

通過實驗進(jìn)行探究是小學(xué)科學(xué)最主要的一種學(xué)習(xí)方式，而材料是開展實驗的基礎(chǔ)，一份有結(jié)構(gòu)的材料，能使探究活動實現(xiàn)事半功倍的效果，而同樣的一份無結(jié)構(gòu)的材料，則容易使探究活動陷入迷途。

《放大鏡》是六年級“微小世界”單元的起始課，學(xué)生從三年級開始就一直在使用放大鏡觀察物體，但是對于放大鏡的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)卻不了解，因而放大鏡鏡片特點(diǎn)的學(xué)習(xí)既是本課的重點(diǎn)也是難點(diǎn)。那么如何突出重點(diǎn)、突破難點(diǎn)呢？挖掘其材料，我們可以通過豐富實驗材料，充分調(diào)動和發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，讓他們在探究實踐中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、得出結(jié)論、應(yīng)用結(jié)論，讓學(xué)生的邏輯思維能力得到充分的發(fā)展。因此本課在教學(xué)中可以準(zhǔn)備十種材料，包括平面玻璃、不透明的單面玻璃、單面凸起的透明玻璃、2個凸起程度不同的雙面凸起的玻璃、透明的圓柱體、不透明的圓柱體、透明的球體、試管、塑料袋、燒杯。這些材料，既有鏡片，又有物體。讓學(xué)生通過預(yù)測、實測記錄自己思維修正的痕跡，通過觀察比較分析不同材料的共同點(diǎn)和不同點(diǎn)，推理出只有透明、中間凸起的物體才具有放大功能，并通過比較發(fā)現(xiàn)，鏡片中凸度不同的透明鏡片，圖像放大的倍數(shù)也不相同。材料豐富了，學(xué)生的探究活動也增加了難度，所以要留給他們更多的時間進(jìn)行自主探究。因此在這里我主要通過三個活動，即將器具按能否放大分類——比較放大器具的共性，尋找結(jié)構(gòu)上的共同點(diǎn)——探究怎樣的器具放得更大，讓學(xué)生開展較長時間的探究活動，充分調(diào)動他們的思維，讓其在探究中獲得結(jié)論。

二、遞進(jìn)式活動，提高邏輯思維能力

縱觀小學(xué)科學(xué)課堂，每一課時都由若干個實驗活動組成，實驗活動之間是否有聯(lián)系、有遞進(jìn)？還是為了實驗而實驗？這些都值得我們深入思考。我們在設(shè)計實驗時，就應(yīng)該思考這個實驗的目的何在，能否有效地起到承上啟下的作用，能否真正地提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。通過有層次的、遞進(jìn)式的實驗活動設(shè)計，可以幫助學(xué)生的邏輯思維循序漸進(jìn)地從表象到本質(zhì)、從感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識。

如一位教師在執(zhí)教五年級《有關(guān)光的思考》一課時，首先根據(jù)教材設(shè)計了這樣一個實驗探究活動。

在房間內(nèi)放入了一個紅蘋果，如果現(xiàn)在把門關(guān)上，把所有的燈關(guān)掉，房間里完全黑暗了，你認(rèn)為能看到這個紅蘋果嗎？

實驗：觀察黑暗盒子中的紅蘋果。

教師引導(dǎo)學(xué)生用實驗盒模擬完全黑暗的環(huán)境，探究可否看到紅蘋果，學(xué)生會發(fā)現(xiàn)當(dāng)完全黑暗后是看不到紅蘋果的，無論在這個環(huán)境中待了多久。但是探究活動是否可以到此為止了呢？教師并沒有止步，而是又設(shè)計了以下遞進(jìn)活動。

黑暗環(huán)境中能看到反光能力很強(qiáng)的物體嗎？

實驗：用鏡子、金屬片、玻璃片等物體替換掉紅蘋果，觀察在完全黑暗的盒子里是否可以看到？

這個活動設(shè)計的目的在于引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到即使是反光能力很強(qiáng)的物體，在黑暗環(huán)境中也是看不到的，是對我們看到物體需要光源這個概念的進(jìn)一步鞏固與完善。這些反光物體能反光的前提是環(huán)境中有光。那么是不是只要有光就一定能看清物體呢？教師再次設(shè)計了一個探究活動。

不同光線環(huán)境下觀察物體會有什么不同？

實驗：出示帶有三個小孔的盒子，在盒子旁放一個電燈，每次只打開一個小孔，觀察盒子里的物體。

這個實驗中的三個小孔位置不同，學(xué)生通過實驗發(fā)現(xiàn)，只有當(dāng)環(huán)境中的光線比較充足時，看到的物體比較清晰。

這三個活動層層遞進(jìn)，完整建構(gòu)了看到物體需要有充足的光源照射到物體上這樣一個科學(xué)概念。

三、有效學(xué)習(xí)單，提高邏輯思維能力

學(xué)生是科學(xué)學(xué)習(xí)的主體，但是小學(xué)生由于年齡特點(diǎn)，邏輯思維能力還有待發(fā)展，如果教師完全放手，容易讓學(xué)生進(jìn)入無序探究之中，而學(xué)習(xí)單就是學(xué)生自主探究的支架。一份有效的學(xué)習(xí)單，可以引導(dǎo)學(xué)生有序探究，提升實驗效率，同時將實驗過程中的現(xiàn)象與發(fā)現(xiàn)及時記錄下來，這為后面的交流也提供了保障。

如三年級的《壓縮空氣》一課，注射器是一個常見的研究空氣是否可以被壓縮的學(xué)習(xí)工具。但是學(xué)生由于年齡小，自控能力差，往往專注于注射器的好玩而不關(guān)注空氣的變化，因而教師設(shè)計了如下學(xué)習(xí)單引領(lǐng)學(xué)生探究。

學(xué)習(xí)單（一）初始位置推注射器，你能推到哪個數(shù)字附近？此時時空氣微粒可能是什么狀態(tài)，請你畫一畫。拉注射器，你能拉到哪個數(shù)字附近？此時空氣微粒可能是什么狀態(tài)，請你畫一畫。20 15 10 5 20 15 10 5 20 15 10 5 20 15 10 5 20 15 10 5空氣 水 空氣 水

教師的這張活動記錄單，引領(lǐng)學(xué)生通過推和拉的方式、畫一畫的記錄方法，研究注射器內(nèi)空氣體積的變化，注射器僅僅作為一個裝載空氣的容器，讓學(xué)生的探究活動有序進(jìn)行。

四、論辯式交流，提高邏輯思維能力

2022年版《課程標(biāo)準(zhǔn)》明確指出，愿意溝通交流，樂于與他人就科學(xué)想法上的分歧進(jìn)行溝通交流和辯論，基于證據(jù)反思和調(diào)整探究，是態(tài)度責(zé)任的一個重要方面。在小學(xué)科學(xué)探究活動中，我們往往在觀察實驗后組織交流活動，學(xué)生在實驗后就實驗結(jié)果做出自己的解釋并進(jìn)行發(fā)布，其他學(xué)生針對這些解釋進(jìn)行質(zhì)疑。在這樣的論辯式交流中，使學(xué)生在實驗現(xiàn)象、已有的科學(xué)知識與新的科學(xué)解釋之間建立起聯(lián)系，讓學(xué)生的邏輯思維能力得到了進(jìn)一步深化。

以五年級“時間”單元中關(guān)于“擺錘輕重是否影響擺的快慢”這一研究為例，在一次教學(xué)中學(xué)生呈現(xiàn)了如下的實驗數(shù)據(jù)：

組別1 2 3 4 5 6 7 8 9輕擺錘11.5 11.5 11 11.5 11 11 12 11.5 12重擺錘11.5 11.5 12 11 11 12 11 11.5 12

我們可以發(fā)現(xiàn)，在9個組的數(shù)據(jù)中，其中5個組的數(shù)據(jù)顯示擺錘輕重并不影響擺的快慢，但也有4個組的數(shù)據(jù)并不支持這一結(jié)論。教師沒有輕易否定學(xué)生的數(shù)據(jù)，而是引導(dǎo)學(xué)生針對這些數(shù)據(jù)展開論辯式交流。

師：現(xiàn)在你認(rèn)為擺錘的輕重與擺的快慢之間有沒有關(guān)系？

生：我們認(rèn)為是沒有關(guān)系的，因為從大多數(shù)組的數(shù)據(jù)中可以發(fā)現(xiàn)，輕擺錘與重擺錘，擺的次數(shù)是一樣的。

生：我們認(rèn)為是有關(guān)系的，有的組輕擺錘與重擺錘擺的次數(shù)是不一樣的。

師：不同的組出現(xiàn)了不一樣的實驗結(jié)果，這可能是什么原因造成的呢？

生：會不會有的組數(shù)的不準(zhǔn)確？我們發(fā)現(xiàn)，15秒擺了11.5下，可能有的組的同學(xué)沒有0.5次計數(shù)，直接算成了11次或12次。

師：那你認(rèn)為該如何解決這個問題呢？

生：對于增加數(shù)擺的同學(xué)，四人小組的同學(xué)一起數(shù)，可能更準(zhǔn)確。

生：重復(fù)多次實驗。

生：我們把擺繩略微調(diào)短一些，正好15秒11次，計數(shù)會比較方便。

前面研究的擺繩長短影響擺的快慢在這里得到了應(yīng)用，這是教師沒有想到的。于是，教師又一次讓學(xué)生分組進(jìn)行了二次改進(jìn)實驗，這一次實驗后，數(shù)據(jù)更接近了。

組別1 2 3 4 5 6 7 8 9輕擺錘11 11 11 12 11 11 12 11.5 12重擺錘11 11 11 12 11 12 12 11 12

但是第6組和第8組堅持認(rèn)為擺的快慢與擺錘輕重是有關(guān)系的，教師繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生開展論辯式交流。

生1：我們經(jīng)過了多次反復(fù)實驗，擺數(shù)出來是不一樣快的。

師：如果排除了之前的計數(shù)問題，擺的快慢與擺錘輕重有怎樣的關(guān)系？

生1：擺錘重的擺擺得快。

師：第8組的擺為什么是11.5次？

生2：我們進(jìn)行了2次實驗，一次擺了11次，一次擺了12次，取了平均數(shù)為11.5次。

師：所以你們認(rèn)為，擺的快慢與擺錘輕重有怎樣的關(guān)系？

生：擺錘輕的擺擺得快。

師：關(guān)于擺錘輕重是否影響擺的快慢這個問題，第6組與第8組得出了完全相反的結(jié)論，你是怎么看待這個問題的？

生：我認(rèn)為不太可能，如果擺的快慢與擺錘輕重有關(guān)系，那這個關(guān)系應(yīng)該有一定的規(guī)律，不會變來變?nèi)サ摹?/p>

這時，教師把第6組的擺拿了上來，把兩個相同擺長而不同輕重擺錘的擺一起掛在了一根橫桿上，然后，一起讓這兩個擺擺動起來。

生：一樣地快，一樣地快……

對于擺錘輕重與擺的快慢有沒有關(guān)系，學(xué)生一開始是比較迷茫的，通過對不同組的數(shù)據(jù)辨析，我們看到學(xué)生的思維能力在逐漸提升，對于擺錘輕重與擺的快慢之間的關(guān)系逐漸明晰起來。

新時代追求學(xué)生素養(yǎng)的提升，邏輯思維能力是學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的一個重要方面。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，我們可以從結(jié)構(gòu)性材料、遞進(jìn)式活動設(shè)計、有效學(xué)習(xí)單、論辯式交流匯報四個方面入手培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力，使學(xué)生能更好地適應(yīng)當(dāng)今社會對人才培養(yǎng)的需求。