通過(guò)科學(xué)教材培養(yǎng)低年級(jí)學(xué)生的科學(xué)思維（上）

張軍霞

2017年頒布的《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡(jiǎn)稱“新課標(biāo)”）中有關(guān)科學(xué)探究的總目標(biāo)指出，要使學(xué)生能“初步了解分析、綜合、比較、分類、抽象、概括、推理、類比等思維方法，發(fā)展學(xué)習(xí)能力、思維能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，以及運(yùn)用科學(xué)語(yǔ)言與他人交流和溝通的能力”。這一段話中特別提出了多種在科學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程中會(huì)應(yīng)用到的科學(xué)思維方法，強(qiáng)調(diào)了科學(xué)思維能力的培養(yǎng)。在《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)解讀》（以下簡(jiǎn)稱“課標(biāo)解讀”）中建構(gòu)了科學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)，更是重視科學(xué)思維的培養(yǎng)，將科學(xué)思維與創(chuàng)新作為科學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的4個(gè)方面之一。在中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)課題組提出的“中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)”框架中，科學(xué)精神是6大核心素養(yǎng)之一，其基本要點(diǎn)包括理性思維、批判質(zhì)疑、勇于探究。其中理性思維、批判質(zhì)疑都與科學(xué)思維直接相關(guān)。所有這些文件都高度重視科學(xué)思維能力的培養(yǎng)，因此，小學(xué)科學(xué)教材應(yīng)該將科學(xué)思維融入科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)的設(shè)計(jì)之中。

目前，基于新課標(biāo)的小學(xué)科學(xué)低年級(jí)教材教育部已經(jīng)審定，在2019年春季全部進(jìn)入學(xué)校。本文嘗試探討如何通過(guò)低年級(jí)科學(xué)教材培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力，希望能與科學(xué)教師們共同研究。

科學(xué)概念的形成過(guò)程要與思維活動(dòng)緊密聯(lián)系

新課標(biāo)的課程內(nèi)容是圍繞大概念、核心概念組織的，其中的主要概念可以理解為核心概念，其上位概念為大概念。在科學(xué)教材設(shè)計(jì)中，既要考慮主要概念與學(xué)生頭腦中可能的原有概念之間的聯(lián)系，也要考慮新課標(biāo)設(shè)定的學(xué)段學(xué)習(xí)目標(biāo)，保證科學(xué)概念的發(fā)展是進(jìn)階的、有層次的。此外，在教材編寫中，還要適當(dāng)?shù)乜紤]跨學(xué)科的概念聯(lián)系。

由于概念是一種思維形式，所以概念不是獨(dú)立于人之外的客觀存在，概念的本質(zhì)屬性需要通過(guò)人腦的思維，即通過(guò)比較、分析、綜合等思維過(guò)程才能回答。概念源于對(duì)客觀事物的認(rèn)識(shí)，具有客觀性。但是用文字表達(dá)的概念，其內(nèi)在的意義，只能靠思維理解和建構(gòu)。因此概念教學(xué)重在理解和意義建構(gòu)，是思維的教學(xué)。學(xué)生由于經(jīng)驗(yàn)、思維能力的差異，對(duì)概念的建構(gòu)會(huì)有不同的水平，概念教學(xué)的目的就是幫助學(xué)生在原有基礎(chǔ)上在自己頭腦中盡量建構(gòu)更高水平的概念。

新課標(biāo)中低年級(jí)段的概念學(xué)習(xí)目標(biāo)多為具體概念，要通過(guò)對(duì)概念例證的觀察（用感覺(jué)器官感知）而獲得關(guān)鍵特征。在教學(xué)中，學(xué)生需要觀察大量直觀、具體的事例，通過(guò)積極的思維，獲得充分的事實(shí)性的基礎(chǔ)概念，為中高年級(jí)的概念進(jìn)階打下基礎(chǔ)。科學(xué)思維有多種方法，如比較與分類、分析與綜合、歸納推理與演繹推理、因果推理、類比推理等。在低年級(jí)段，獲得事實(shí)性的基礎(chǔ)概念所用的思維方法主要是比較與分類、分析與綜合、判斷與簡(jiǎn)單歸納推理等。

比較與分類

概念有內(nèi)涵和外延。內(nèi)涵描述的是事物的特有屬性；外延是一類事物，解釋一個(gè)概念時(shí)，我們可以采用列舉具體事物的方式。概念外延涉及的事物，有的數(shù)量少，可以一一列舉出來(lái)；有的數(shù)量很多，此時(shí)，我們可以將外延分成若干小類，這就是概念的劃分。分成小類時(shí)，要使用同一個(gè)分類標(biāo)準(zhǔn)。如果只是根據(jù)實(shí)踐的需要選擇任何一種屬性分，以方便使用，就是簡(jiǎn)單的劃分；如果根據(jù)事物的本質(zhì)屬性或顯著特征分，有利于知識(shí)的系統(tǒng)化，就是分類。

在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的分類，既有將一些事物分成不同類別的思維傾向，也有將大類分成小類的思維傾向。如果將大類分成小類，可以層層下分，形成母類、子類等。課標(biāo)在高年級(jí)段的學(xué)習(xí)目標(biāo)“對(duì)常見植物進(jìn)行簡(jiǎn)單二歧分類”，就是層層下分的形式。在低年級(jí)段，分類主要是前一種，即將一些事物分成不同的類別。因?yàn)閷W(xué)生可以使用任何一種屬性作為分類標(biāo)準(zhǔn)，所以其中有一些是劃分，而不是嚴(yán)格意義上的分類。

分類是在比較的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。在《現(xiàn)代漢語(yǔ)詞典》中，比較的意思為“就兩種或兩種以上同類的事物辨別異同或高下”和“用來(lái)比較性狀和程度的差別”。在科學(xué)教材中，提供學(xué)生分類的事物，在大類上是同一類的，學(xué)生通過(guò)比較，找出它們的不同點(diǎn)和相同點(diǎn)，根據(jù)相同點(diǎn)進(jìn)行分類。

例如，人教·鄂教版（以下舉例均為本套教材）1年級(jí)上冊(cè)“相同和不同”一課中，學(xué)生用5種感覺(jué)器官觀察不同的水果，比較水果有哪些相同與不同，按照相同點(diǎn)給水果分類。1年級(jí)上冊(cè)“它們是用什么做的”一課中，讓學(xué)生觀察不同的材料，對(duì)材料初步形成類別的認(rèn)識(shí)。這2課用于分類的觀察對(duì)象，在大類上屬于水果或材料。

分析與綜合

分析是在思維過(guò)程中把對(duì)象的整體分解為各個(gè)部分、各個(gè)方面、各個(gè)環(huán)節(jié)、各個(gè)因素加以考察的邏輯方法。綜合則反之，是在思維過(guò)程中把對(duì)象的各個(gè)部分、各個(gè)方面、各個(gè)環(huán)節(jié)、各種因素聯(lián)結(jié)起來(lái)進(jìn)行考察的一種邏輯方法。思維在反映事物時(shí)，既要對(duì)它進(jìn)行分析，又要對(duì)它進(jìn)行綜合，因此，分析與綜合是在同一研究活動(dòng)中既相互對(duì)立又相互聯(lián)系的2種不同的思維過(guò)程。

在低年級(jí)教材中，分析思維有3種形式。①感覺(jué)分析，即利用5種感覺(jué)器官逐一觀察描述。如1年級(jí)上冊(cè)“相同和不同”一課中的觀察描述水果。②簡(jiǎn)單分析，即將事物各個(gè)部分、各個(gè)方面分解開來(lái)，分別觀察。如1年級(jí)上冊(cè)“貓和兔”一課中將貓和兔的身體分成不同的部分進(jìn)行觀察。③辯證分析，即從實(shí)際情況出發(fā)，將事物分解進(jìn)行調(diào)查和研究。如1年級(jí)上冊(cè)“它們是用什么做的”一課中調(diào)查家中的物品分別用什么材料制成。

由于分析與綜合是對(duì)立統(tǒng)一的，相應(yīng)地，在本套低年級(jí)教材中，綜合思維也有3種形式。①知覺(jué)綜合，通過(guò)感覺(jué)分析反映的事物的個(gè)別特征，通過(guò)大腦的綜合產(chǎn)生知覺(jué)，形成對(duì)事物各種特征的整體反映。如1年級(jí)下冊(cè)“校園‘尋寶”，在活動(dòng)之前，需要觀察并形成對(duì)校園建筑物整體分布的基本認(rèn)識(shí)。②簡(jiǎn)單綜合，將通過(guò)簡(jiǎn)單分析產(chǎn)生的對(duì)事物各個(gè)部分、各個(gè)方面的認(rèn)識(shí)綜合為一個(gè)整體。如1年級(jí)下冊(cè)“指南針”一課，學(xué)生通過(guò)簡(jiǎn)單分析指南針由幾部分組成、各部分有什么特點(diǎn)，從而綜合認(rèn)識(shí)指南針的功能并使用指南針找方向。③辯證綜合，把通過(guò)辯證分析揭示的事物的特征、內(nèi)在聯(lián)系組合起來(lái)，揭示在分解狀態(tài)下不曾顯現(xiàn)的特征。如1年級(jí)下冊(cè)“觀察校園里的植物”一課調(diào)查校園里的植物，通過(guò)分析校園里不同地方種的不同植物，綜合形成對(duì)校園植物種類的整體認(rèn)識(shí)。

判斷與歸納

學(xué)習(xí)了科學(xué)概念后，學(xué)生可以運(yùn)用概念進(jìn)行判斷和推理。

判斷需要對(duì)事物的情況有所斷定，不是肯定，就是否定；判斷有真假之分，即有對(duì)的，也有錯(cuò)的。如2年級(jí)上冊(cè)“推力和拉力”單元中，學(xué)生要判斷哪些力是拉力，哪些力是推力。

科學(xué)教師們比較熟悉的推理方法有歸納推理和演繹推理。歸納推理是從特殊或個(gè)別性前提推出一般性的結(jié)論；演繹推理是從一般性前提推出特殊或個(gè)別性結(jié)論。由于演繹推理是在掌握一般性的知識(shí)，即概念性、規(guī)律性知識(shí)基礎(chǔ)上進(jìn)行的推理，低年級(jí)學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備和思維水平不足，難以進(jìn)行有意識(shí)的演繹推理，因此，在低年級(jí)教材中，所用到的推理方法主要為歸納推理，并且基本上是簡(jiǎn)單枚舉歸納推理。

簡(jiǎn)單枚舉歸納推理是根據(jù)一些事物中部分對(duì)象具有（或不具有）某種屬性，并且沒(méi)有發(fā)現(xiàn)相反的情況（可能會(huì)有反例，只是沒(méi)有發(fā)現(xiàn)），從而推出該類事物全部對(duì)象都具有（或不具有）這一屬性的歸納推理。例如1年級(jí)下冊(cè)“多彩的花”一課中要觀察幾種植物的花，發(fā)現(xiàn)這些花都有花瓣和花蕊，因此概括出花都有花瓣和花蕊。又如2年級(jí)下冊(cè)“天氣早知道”一課“收集天氣諺語(yǔ)”的拓展與應(yīng)用中，我國(guó)民間的天氣諺語(yǔ)“日暈三更雨，月暈午時(shí)風(fēng)”等，也是人們運(yùn)用簡(jiǎn)單枚舉歸納推理從經(jīng)驗(yàn)中概括總結(jié)出來(lái)的。

在每節(jié)科學(xué)課上，在概念學(xué)習(xí)過(guò)程中，需要運(yùn)用幾種科學(xué)思維方法。例如1年級(jí)下冊(cè)“東南西北”一課，就運(yùn)用了分析、歸納和判斷：分析太陽(yáng)升起的方向、落下的方向；歸納太陽(yáng)一天中在天空中的位置變化規(guī)律；判斷某地點(diǎn)，如操場(chǎng)的東南西北各有什么。