從四個方面入手提高學生邏輯思維能力

◇馬水娟（浙江：奉化龍津實驗學校）

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

心理學研究表明，小學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。那么在小學科學課堂教學中，該如何培養(yǎng)學生的邏輯思維能力呢？

一、結構性材料，提高邏輯思維能力

通過實驗進行探究是小學科學最主要的一種學習方式，而材料是開展實驗的基礎，一份有結構的材料，能使探究活動實現(xiàn)事半功倍的效果，而同樣的一份無結構的材料，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構特點卻不了解，因而放大鏡鏡片特點的學習既是本課的重點也是難點。那么如何突出重點、突破難點呢？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)揮學生的學習主動性，讓他們在探究實踐中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、得出結論、應用結論，讓學生的邏輯思維能力得到充分的發(fā)展。因此本課在教學中可以準備十種材料，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。讓學生通過預測、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和不同點，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，尋找結構上的共同點——探究怎樣的器具放得更大，讓學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論。

二、遞進式活動，提高邏輯思維能力

縱觀小學科學課堂，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？還是為了實驗而實驗？這些都值得我們深入思考。我們在設計實驗時，就應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，能否真正地提升學生的科學素養(yǎng)。通過有層次的、遞進式的實驗活動設計，可以幫助學生的邏輯思維循序漸進地從表象到本質、從感性認識上升到理性認識。

如一位教師在執(zhí)教五年級《有關光的思考》一課時，首先根據(jù)教材設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)在把門關上，把所有的燈關掉，房間里完全黑暗了，你認為能看到這個紅蘋果嗎？

實驗：觀察黑暗盒子中的紅蘋果。

教師引導學生用實驗盒模擬完全黑暗的環(huán)境，探究可否看到紅蘋果，學生會發(fā)現(xiàn)當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，而是又設計了以下遞進活動。

黑暗環(huán)境中能看到反光能力很強的物體嗎？

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？

這個活動設計的目的在于引導學生認識到即使是反光能力很強的物體，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，學生通過實驗發(fā)現(xiàn)，只有當環(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，完整建構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概念。

三、有效學習單，提高邏輯思維能力

學生是科學學習的主體，但是小學生由于年齡特點，邏輯思維能力還有待發(fā)展，如果教師完全放手，容易讓學生進入無序探究之中，而學習單就是學生自主探究的支架。一份有效的學習單，可以引導學生有序探究，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習工具。但是學生由于年齡小，自控能力差，往往專注于注射器的好玩而不關注空氣的變化，因而教師設計了如下學習單引領學生探究。

學習單（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?？赡苁鞘裁礌顟B(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?？赡苁鞘裁礌顟B(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，引領學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，讓學生的探究活動有序進行。

四、論辯式交流，提高邏輯思維能力

2022年版《課程標準》明確指出，愿意溝通交流，樂于與他人就科學想法上的分歧進行溝通交流和辯論，基于證據(jù)反思和調(diào)整探究，是態(tài)度責任的一個重要方面。在小學科學探究活動中，我們往往在觀察實驗后組織交流活動，學生在實驗后就實驗結果做出自己的解釋并進行發(fā)布，其他學生針對這些解釋進行質疑。在這樣的論辯式交流中，使學生在實驗現(xiàn)象、已有的科學知識與新的科學解釋之間建立起聯(lián)系，讓學生的邏輯思維能力得到了進一步深化。

以五年級“時間”單元中關于“擺錘輕重是否影響擺的快慢”這一研究為例，在一次教學中學生呈現(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)并不支持這一結論。教師沒有輕易否定學生的數(shù)據(jù)，而是引導學生針對這些數(shù)據(jù)展開論辯式交流。

師：現(xiàn)在你認為擺錘的輕重與擺的快慢之間有沒有關系？

生：我們認為是沒有關系的，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：我們認為是有關系的，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)的不準確？我們發(fā)現(xiàn)，15秒擺了11.5下，可能有的組的同學沒有0.5次計數(shù)，直接算成了11次或12次。

師：那你認為該如何解決這個問題呢？

生：對于增加數(shù)擺的同學，四人小組的同學一起數(shù)，可能更準確。

生：重復多次實驗。

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用，這是教師沒有想到的。于是，教師又一次讓學生分組進行了二次改進實驗，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組堅持認為擺的快慢與擺錘輕重是有關系的，教師繼續(xù)引導學生開展論辯式交流。

生1：我們經(jīng)過了多次反復實驗，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：所以你們認為，擺的快慢與擺錘輕重有怎樣的關系？

生：擺錘輕的擺擺得快。

師：關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論，你是怎么看待這個問題的？

生：我認為不太可能，如果擺的快慢與擺錘輕重有關系，那這個關系應該有一定的規(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系，學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系逐漸明晰起來。

新時代追求學生素養(yǎng)的提升，邏輯思維能力是學生科學素養(yǎng)的一個重要方面。在小學科學教學中，我們可以從結構性材料、遞進式活動設計、有效學習單、論辯式交流匯報四個方面入手培養(yǎng)學生的邏輯思維能力，使學生能更好地適應當今社會對人才培養(yǎng)的需求。