小學(xué)科學(xué)形象思維和抽象思維的特征及教學(xué)策略

張煜

《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中指出，課程倡導(dǎo)探究式學(xué)習(xí)，讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過(guò)程，以獲取科學(xué)知識(shí)、領(lǐng)悟科學(xué)思想、學(xué)習(xí)科學(xué)方法、培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)?？茖W(xué)探究的過(guò)程是科學(xué)認(rèn)識(shí)獲得的過(guò)程，通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)獲取科學(xué)事實(shí)，科學(xué)事實(shí)再經(jīng)過(guò)歸納概括、思維加工獲得科學(xué)認(rèn)識(shí)。其中，思維是人重要的認(rèn)知活動(dòng)，它能夠反映事物的本質(zhì)特征和內(nèi)在聯(lián)系。

本文通過(guò)分析思維發(fā)展對(duì)小學(xué)生形成科學(xué)認(rèn)識(shí)的意義，闡明形象思維和抽象思維的特征及聯(lián)系，基于此，對(duì)小學(xué)科學(xué)教學(xué)提出三點(diǎn)策略：加強(qiáng)觀察和實(shí)驗(yàn)，豐富學(xué)生的表象活動(dòng);明確思維過(guò)程，善用歸納、類比和演繹等思維方法;運(yùn)用圖形或原型強(qiáng)化科學(xué)概念，創(chuàng)造科技產(chǎn)品。旨在讓學(xué)生經(jīng)歷一個(gè)個(gè)思維過(guò)程，運(yùn)用思維方法，不斷形成科學(xué)概念，得到新的科學(xué)判斷，進(jìn)而深化科學(xué)認(rèn)識(shí)。

思維的發(fā)展對(duì)小學(xué)生形成科學(xué)認(rèn)識(shí)的意義

根據(jù)兒童思維發(fā)展的特點(diǎn)，思維發(fā)展大體可以分為三個(gè)相聯(lián)系的階段，即直覺(jué)行動(dòng)思維、具體形象思維和抽象邏輯思維。小學(xué)生的思維發(fā)展處于皮亞杰所論述的思維發(fā)展的具體運(yùn)演階段，具有以下特點(diǎn)：由具體形象思維向抽象思維過(guò)渡、思維的基本過(guò)程日趨完善和逐步穩(wěn)定地形成各種概念。形象思維是憑借事物的具體形象解決問(wèn)題的思維，是通過(guò)對(duì)表象的聯(lián)想與推理來(lái)進(jìn)行的。抽象思維是以抽象的概念、判斷、推理的形式來(lái)反映客觀事物的本質(zhì)特征和內(nèi)在聯(lián)系的思維。由此可見(jiàn)，在小學(xué)生科學(xué)認(rèn)識(shí)的過(guò)程中，形象思維和抽象思維相互協(xié)同能夠促進(jìn)他們形成科學(xué)判斷，讓他們經(jīng)歷思維過(guò)程，運(yùn)用思維方法，不斷形成科學(xué)概念或判斷，加深科學(xué)認(rèn)識(shí)。

小學(xué)生的科學(xué)認(rèn)識(shí)過(guò)程基本重演了人類的科學(xué)認(rèn)識(shí)過(guò)程，對(duì)某一個(gè)具體的科學(xué)認(rèn)識(shí)（概念或規(guī)律），小學(xué)生基本處于其發(fā)展過(guò)程的現(xiàn)象論階段。在小學(xué)階段由具體形象思維為主要思維形式發(fā)展到以抽象思維為主要思維形式的過(guò)渡，是一個(gè)質(zhì)變的過(guò)程，需要學(xué)生豐富表象積累，觀察和體驗(yàn)各種各樣的自然事物，經(jīng)過(guò)分析與綜合、比較與歸類、抽象與概括等思維過(guò)程，逐步形成現(xiàn)象論階段的科學(xué)認(rèn)識(shí)。

形象思維和抽象思維的特征

形象思維和抽象思維在小學(xué)生科學(xué)認(rèn)識(shí)的過(guò)程中起到了較為重要的作用，分析和理解形象思維和抽象思維的特征及聯(lián)系，了解學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)時(shí)思維的發(fā)展，能夠使學(xué)生獲得深切的科學(xué)認(rèn)識(shí)或判斷。

1.形象思維的特征

形象思維具有形象性和多環(huán)節(jié)性，經(jīng)歷了形象感受、形象儲(chǔ)存、形象判斷、形象創(chuàng)造和形象描述五個(gè)階段。形象感受即親身體驗(yàn)現(xiàn)實(shí)生活中的生動(dòng)形象，獲取形象思維的素材。形象儲(chǔ)存即形象記憶，將感受到的形象儲(chǔ)存在腦海中，積累形象思維的素材。形象判斷即形象識(shí)別，對(duì)儲(chǔ)存的形象素材進(jìn)行比較、歸類、整理。前三個(gè)階段是形象創(chuàng)造的基礎(chǔ)和前提，通過(guò)想象和聯(lián)想等方法創(chuàng)造富有新意的典型形象。在形象描述這個(gè)階段，通過(guò)一定的描述工具（如語(yǔ)言、線條色彩等）將頭腦中創(chuàng)造的形象表現(xiàn)出來(lái)，顯現(xiàn)為別人可以感知的形象。形象思維是以表象為載體的思維，讓學(xué)生獲得豐富而必要的感知覺(jué)，形成綜合性的表象，是科學(xué)認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)。

以執(zhí)教“光的傳播”內(nèi)容為例，每個(gè)學(xué)生都有對(duì)“光”的生活體驗(yàn)和感受，在探究光是如何傳播的過(guò)程中，他們用眼睛看光的傳播，獲得視覺(jué)表象，并與線條（如直線、曲線等）進(jìn)行比較和歸類，創(chuàng)造出光的傳播路徑，用線條直觀地表示出來(lái)，在形象的感受、儲(chǔ)存和判斷后，歸納總結(jié)出光在空氣中是沿直線傳播的。

2.抽象思維的特征

抽象思維是運(yùn)用概念、判斷和推理來(lái)反映客觀事物的本質(zhì)特征和內(nèi)在聯(lián)系，具有抽象性和邏輯性。在科學(xué)探究中，需要遵循嚴(yán)密的邏輯程序，提出猜想和假設(shè)，制訂計(jì)劃，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并收集證據(jù)，抽取對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果相關(guān)的特征，對(duì)其進(jìn)行推理，判斷假設(shè)是否成立，最終形成結(jié)論（科學(xué)認(rèn)識(shí)）。

以執(zhí)教“聲音是怎樣產(chǎn)生的”內(nèi)容為例，教師指導(dǎo)學(xué)生制造一些聲音，提出猜想“聲音是由摩擦產(chǎn)生的”“聲音是由振動(dòng)產(chǎn)生的”“聲音是由碰撞產(chǎn)生的”，還有的同學(xué)猜想“聲音是由敲、擊打等產(chǎn)生的”等，學(xué)生通過(guò)觀察、實(shí)驗(yàn)和比較，可以發(fā)現(xiàn)摩擦、碰撞、擊打等都是振動(dòng)，從而抽象概括出：聲音是由物體的振動(dòng)產(chǎn)生的。

3.形象思維和抽象思維的聯(lián)系

形象思維與抽象思維是人類理性認(rèn)識(shí)中的兩種不同方式。它們都是在感性認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上開(kāi)始的，只是以不同的途徑實(shí)現(xiàn)了從感性認(rèn)識(shí)向理性認(rèn)識(shí)的飛躍。形象思維和抽象思維是相輔相成的，抽象思維建立在形象思維基礎(chǔ)上，脫離抽象思維的形象思維是不存在的，脫離形象思維的抽象思維也是不存在的。形象思維為抽象思維提供科學(xué)的感知覺(jué)表象，抽象思維使得形象思維明確方向，加快問(wèn)題解決的進(jìn)程，深入事物本質(zhì)中去。值得注意的是，形象思維和抽象思維都具有概括性，但程度不同。形象思維是對(duì)感性形象的比較和歸類，總結(jié)出某類事物的共同特征，是初級(jí)概括;抽象思維是對(duì)客觀事物本質(zhì)特征的歸納和推理，是高級(jí)概括。

在小學(xué)科學(xué)探究過(guò)程中，以觀察和實(shí)驗(yàn)等感性活動(dòng)為基礎(chǔ)，形象地反映事物的特征，滲透著形象思維的各個(gè)環(huán)節(jié)，這是形成科學(xué)認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)和前提，進(jìn)而抽象和概括形成科學(xué)概念或判斷，獲得深入的科學(xué)認(rèn)識(shí)。仍以“光的傳播”內(nèi)容為例，運(yùn)用形象思維能夠直觀、形象地概括出光在空氣中是沿直線傳播的，通過(guò)具有邏輯性的推理和實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證并歸納出這一科學(xué)概念。因此，小學(xué)生的思維過(guò)程是基于形象思維和抽象思維的協(xié)同作用而完成的，兩者缺一不可。

基于形象思維和抽象思維特征的教學(xué)策略

基于形象思維和抽象思維的特征，二者都需要以一定的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)（表象）為基礎(chǔ)，對(duì)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)有深刻的感知，還要充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，引導(dǎo)他們積極思考，提高思維能力。以下提供一些小學(xué)科學(xué)教學(xué)啟示供一線教師參考。

1.加強(qiáng)觀察和實(shí)驗(yàn)，豐富學(xué)生的表象活動(dòng)

小學(xué)生的科學(xué)認(rèn)識(shí)過(guò)程，從客觀事實(shí)到科學(xué)事實(shí)采用觀察和實(shí)驗(yàn)的方法，而感知覺(jué)是學(xué)生觀察和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，加強(qiáng)學(xué)生的觀察和實(shí)驗(yàn)，就要增加學(xué)生的感知覺(jué)體驗(yàn)，讓學(xué)生積極觀察和感受各種事物，如用眼睛看物體的形狀和大小，用耳朵聽(tīng)聲音的音調(diào)高低，用鼻子嗅不同的氣味，用舌頭品嘗不同味道，用皮膚感受物體的質(zhì)地或冷熱程度……讓學(xué)生獲得相應(yīng)的感知覺(jué)體驗(yàn)，同時(shí)可利用放大法、轉(zhuǎn)化法和對(duì)比法，借助適當(dāng)?shù)挠^察和測(cè)量工具進(jìn)行更加有效的觀察和實(shí)驗(yàn)，學(xué)生積累豐富的表象儲(chǔ)存在記憶里，這是形象思維的基礎(chǔ)。通過(guò)學(xué)生親身動(dòng)手實(shí)驗(yàn)和有目的地觀察，學(xué)生不僅會(huì)因感知覺(jué)的刺激而提高學(xué)習(xí)興趣，而且有利于激發(fā)他們思維的積極性，在頭腦里產(chǎn)生一系列的表象，增加學(xué)生認(rèn)識(shí)的豐富度，進(jìn)行分析、綜合、比較、概括等思維加工，通過(guò)具體而鮮明的形象思維，在現(xiàn)實(shí)和思維之間架起橋梁，有助于使學(xué)生得到形象、具體的科學(xué)認(rèn)識(shí)。

例如，在學(xué)生認(rèn)識(shí)植物的過(guò)程中，讓他們親近自然，親身觀察各種各樣的花、樹(shù)和盆栽等，通過(guò)看和聞等方法觀察植物的特征，再經(jīng)過(guò)比較、歸類和綜合，概括出植物的特點(diǎn)或組成部分。

2.明確思維過(guò)程，善用歸納、類比和演繹等思維方法

從科學(xué)事實(shí)到科學(xué)認(rèn)識(shí)是進(jìn)行推理與判斷，采用歸納、類比和演繹等思維方法，經(jīng)歷分析與綜合、比較與分類、抽象與概括的思維過(guò)程。無(wú)論是形象思維還是抽象思維都會(huì)經(jīng)歷思維過(guò)程，需要科學(xué)思維方法的輔助，讓學(xué)生更加清晰地認(rèn)識(shí)科學(xué)概念或判斷。在課程標(biāo)準(zhǔn)中，將思維過(guò)程和思維方法雜糅在一起，使得教師不清楚什么是思維過(guò)程和方法，或是錯(cuò)用思維方法等。因此，教師在指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究過(guò)程中，要明確思維過(guò)程，善用思維方法，使學(xué)生的形象思維向抽象思維過(guò)渡，加深對(duì)事物本質(zhì)的理解，形成科學(xué)認(rèn)識(shí)。

例如，學(xué)生在認(rèn)識(shí)動(dòng)物時(shí)知道其名稱和特征，像大象、牛、兔子、鷹等，在學(xué)生的頭腦里有形象而生動(dòng)的形象，通過(guò)分析和綜合，找出其共同特征，即它們都是生活在陸地的動(dòng)物;通過(guò)比較和分類，找到它們的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)，大象、牛是以走的方式活動(dòng)的，兔子是以跳的方式活動(dòng)的，鷹是以飛的方式活動(dòng)的;通過(guò)抽象和概括，運(yùn)用歸納法，抽取并推理出它們共同的本質(zhì)特征：大象、牛、兔子屬于哺乳類動(dòng)物，而鷹屬于鳥(niǎo)類動(dòng)物。學(xué)生在認(rèn)識(shí)動(dòng)物的過(guò)程中思維不斷發(fā)展，形象思維和抽象思維協(xié)同作用，使他們對(duì)動(dòng)物的認(rèn)識(shí)越來(lái)越接近動(dòng)物的本質(zhì)特征。

在小學(xué)科學(xué)探究中常用類比法，由某一個(gè)對(duì)象推出另一個(gè)對(duì)象也具有同樣的或相似的結(jié)論。如：采用類比法認(rèn)識(shí)各個(gè)行星和學(xué)習(xí)太陽(yáng)系的組成，利用橡皮泥捏出行星和太陽(yáng)的形狀，形象地類比它們的大小和相對(duì)位置，再抽象總結(jié)出與行星和太陽(yáng)系相似的結(jié)論。利用類比的方法將現(xiàn)實(shí)與思維聯(lián)系起來(lái)，簡(jiǎn)化了理解問(wèn)題的難度，促進(jìn)了問(wèn)題的解決。

演繹法以一般性科學(xué)原理或概念出發(fā)推出個(gè)別結(jié)論，如“物體受熱膨脹，銅球作為物體被加熱，銅球會(huì)膨脹”，這是思維角度的演繹推理。學(xué)生在觀察和實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證了加熱的銅球會(huì)膨脹，具有較強(qiáng)的邏輯性，是抽象思維推進(jìn)學(xué)生形成判斷。

通過(guò)歸納、類比、演繹的思維方法，促進(jìn)形象思維向抽象思維過(guò)渡，注重學(xué)生的推理和判斷，推進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)概念。

3.運(yùn)用圖形或原型強(qiáng)化科學(xué)概念，創(chuàng)造科技產(chǎn)品

在科學(xué)認(rèn)識(shí)活動(dòng)中，能夠加強(qiáng)科學(xué)概念的不僅是運(yùn)用類比法去理解，還能夠通過(guò)圖形直觀地去解釋自然現(xiàn)象。圖形或模型具有鮮明性、形象性和具體性的特點(diǎn)。學(xué)生在解釋科學(xué)原理應(yīng)用的過(guò)程中，想象該描述的情境，這屬于形象思維;將情境與大腦中已有的概念表象相呼應(yīng)，再進(jìn)行嚴(yán)密的邏輯推理，這屬于抽象思維，可以通過(guò)語(yǔ)言文字、情景圖形、符號(hào)等呈現(xiàn)出來(lái)。推理的過(guò)程就是概念強(qiáng)化的過(guò)程，也是形象思維和抽象思維協(xié)同發(fā)展的過(guò)程，只有兩者有機(jī)配合，才能讓學(xué)生對(duì)科學(xué)認(rèn)識(shí)有深刻的理解。例如：電路是閉合回路，開(kāi)關(guān)的閉合能夠控制電路，教師將電路中的必要元件發(fā)給學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生組裝成閉合電路，再將所呈現(xiàn)的情境形象地畫(huà)下來(lái)，畫(huà)在紙上的圖形和電路線條是一種抽象的概括，閉合回路如何展現(xiàn)，開(kāi)關(guān)的閉合如何體現(xiàn)，學(xué)生都可以進(jìn)行解釋和說(shuō)明。這不僅能夠讓學(xué)生理解電路的概念，更提升了他們的形象和抽象思維能力。情境圖形是聯(lián)系形象思維與抽象思維的橋梁，在解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)將問(wèn)題形象地展現(xiàn)出來(lái)，如圖形、文字、符號(hào)等，再運(yùn)用邏輯推理進(jìn)行解釋，從而使抽象思維有了形象的依據(jù)。

在課程標(biāo)準(zhǔn)里的技術(shù)與工程領(lǐng)域中，能夠找出自然界的原型，對(duì)以原型所含技術(shù)分析為主的內(nèi)容，要通過(guò)觀察、應(yīng)用、評(píng)價(jià)等讓學(xué)生了解簡(jiǎn)單科技產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、功能、原理、各部分間的關(guān)系與設(shè)計(jì)的巧妙性。如：蝙蝠捕食與雷達(dá)捕捉飛機(jī)信息的對(duì)比、圓珠筆各部分之間的關(guān)系及其功能分析、保溫杯的結(jié)構(gòu)及科學(xué)原理的運(yùn)用等。再提出產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案，充分發(fā)揮學(xué)生的形象思維，讓他們積極思考和想象，進(jìn)行設(shè)計(jì)和制作，對(duì)成品的試驗(yàn)、評(píng)價(jià)、改進(jìn)，解釋其中蘊(yùn)含的科學(xué)原理。例如：制作小車，教師可以呈現(xiàn)多種小車模型（原型），并分析其結(jié)構(gòu)和功能，能更好地展現(xiàn)小車表象;小組確定設(shè)計(jì)方案，畫(huà)出小車的整體結(jié)構(gòu)和確定制作步驟，設(shè)計(jì)的過(guò)程就是形象思維加工的過(guò)程，再歸納出適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)過(guò)程;然后分工制作、組裝、試驗(yàn)，分享展示各種各樣的小車，解釋其中的科學(xué)原理，評(píng)價(jià)其功能，形象思維和抽象思維相互作用，一方面創(chuàng)造小車的形象，另一方面將小車的功能和原理進(jìn)行抽象概括與總結(jié)，解釋和評(píng)價(jià)過(guò)程就是邏輯化的抽象思維在活動(dòng)。

首都師范大學(xué)初等教育學(xué)院（100048）