宋金榜

摘要根據(jù)《義務教育小學科學課程標準》要求，推理的思維方法是小學生應初步了解的科學思維方法之一，其中包括歸納推理和演繹推理。英國哲學家約翰·斯圖爾特·穆勒提出了五種利用歸納推理研究事物之間因果關系的方法，被稱為“穆勒五法”。其中的求同法、求異法、求同求異并用法和共變法等四種方法，在小學科學探究式學習中被廣泛運用。“穆勒五法”在研究事物之間的因果關系時可能存在問題，教師教學時需避免。

關鍵詞歸納推理;穆勒五法;因果關系;探究活動

中圖分類號：G424文獻標識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.36.032

Cultivating Students' Inductive Reasoning Ability by Using "Muller's Five Methods"

SONG Jinbang

（Henan Education Press，Zhengzhou，Henan 450003）

Abstract：According to the requirements of the science curriculum standard for primary schools in compulsory education，the thinking method of reasoning is one of the scientific thinking methods that primary school students should initially understand，including inductive reasoning and deductive reasoning. The British philosopher John Stuart Muller put forward five methods of using inductive reasoning to study the causal relationship between things，which are called "Muller's five methods". Among them，the four methods of seeking common ground，seeking differences，seeking common ground and seeking differences，and co variation are widely used in scientific inquiry learning in primary schools. The "Muller five methods" may have problems in studying the causal relationship between things，which teachers should avoid in teaching.

Keywords：inductive reasoning;Muller's Five Methods;causal relationship;inquiry activities

《義務教育小學科學課程標準》（以下簡稱“課程標準”）將科學思維能力的培養(yǎng)作為科學探究總目標的一個方面，要求學生初步了解分析、綜合、比較、分類、抽象、概括、推理、類比等思維方法。課程標準還提出在指導學生進行探究式學習時要重視探究活動中的各個要素：“每個要素都會涉及多個科學思維方法。只有讓學生有機會充分練習這些思維方法，科學思維才能逐漸形成?！痹趯嶋H教學中，科學思維能力的培養(yǎng)應當融入探究活動的具體過程中，結合不同的探究環(huán)節(jié)，有效培養(yǎng)學生的各種科學思維方法和能力。只有這樣，才能避免程式化、表面化的科學探究。

那么，教師怎樣在課堂教學中培養(yǎng)小學生的科學思維能力呢？本文結合“穆勒五法”在大象版小學《科學》教材的探究活動中的運用來談談對小學生歸納推理能力的培養(yǎng)。

1歸納推理及其在科學發(fā)展中的作用

推理是由一個或一組已知判斷推出一個未知判斷的思維形式。推理所利用的已知判斷稱為推理的前提，推出的未知判斷稱為推理的結論?？茖W中常用的推理方法包括歸納推理和演繹推理。所謂歸納推理，就是從個別性知識的前提推出一般性知識結論的推理。比如，從“條形磁鐵有兩個磁極“蹄形磁鐵有兩個磁極”“環(huán)形磁鐵有兩個磁極”等前提，推出“所有的磁鐵都有兩個磁極”的結論就是歸納推理。與歸納推理相對應，演繹推理則是從一般性知識前提推出個別性知識的結論的推理。比如，從“所有的磁鐵都有兩個磁極”，推出“這塊磁鐵一定有兩個磁極”的結論。

歸納推理分為完全歸納推理和不完全歸納推理。完全歸納推理是以關于某類事物中的全部對象的已知判斷為前提，推出關于這類事物全體對象的未知判斷為結論的推理。由于完全歸納推理考查了某類事物中的全部對象，因此當所有前提都為真時，其結論也一定為真。不完全歸納推理則是以關于某類事物中部分對象為前提，推出關于這類事物全部對象的結論的推理。由于不完全歸納推理的結論超出了前提陳述的范圍，故當前提為真時，結論并不一定為真。

歸納推理是產(chǎn)生科學知識的基本途徑之一。我們對具體事物的認識往往還稱不上科學知識，因為它不具有普遍性，我們不能從對該具體事物的認識中直接獲得其他事物的知識。我們只有通過歸納推理將對同類的具體事物的認識上升為對該類事物的一般性知識的時候，這些認識才具有科學知識的屬性，因為我們可以從這些一般性知識中，通過演繹推理得知其他同類事物也可能具有這樣的屬性。

由于科學所研究的某類對象往往包含數(shù)量巨大的具體事物，因此不完全歸納推理在科學研究中應用更為廣泛?？茖W理論的建立和發(fā)展經(jīng)常經(jīng)歷這樣一個過程：首先使用不完全歸納法得出結論，我們先暫時承認這個結論是正確的，但是當新的觀察和實驗發(fā)現(xiàn)有和這個結論相矛盾的新事實時，再對這個結論進行補充、修正、完善，甚至完全拋棄原有結論，再提出新的結論，使之符合所有已知的科學事實?？茖W理論這種建立和發(fā)展的過程體現(xiàn)了科學知識的相對性和發(fā)展性。

實驗歸納方法論的創(chuàng)始人弗蘭西斯·培根（1561- 1626）認為，只要記錄下一切可以得到的事實，進行了一切可能進行的觀察和一切可行的實驗，然后再按照一定的規(guī)則把結果匯集起來編成三種表格一存在表、差異表、程度表，就可以看出事物的本質屬性和現(xiàn)象之間的關系。弗蘭西斯·培根的思想對近代實驗科學的發(fā)展產(chǎn)生了深遠的影響。

2“穆勒五法”在小學科學探究活動中運用

歸納推理可以用來研究事物的本質屬性，比如前面所說的從不同類型的磁鐵都有兩個磁極的前提推出“所有磁鐵都有兩個磁極”的結論。歸納推理還可以用來研究事物發(fā)展變化的規(guī)律，比如根據(jù)對月相的觀察進行歸納推理得出“月相總是按照一定的周期變化”的結論。歸納推理還可以用來研究事物之間的因果關系。英國哲學家約翰·斯圖爾特·穆勒（1806-1873）在弗蘭西斯·培根的“三表法”的基礎上，提出了更為具體可行的五種利用歸納推理研究事物之間因果關系的方法，分別是求同法、求異法、求同求異并用法、共變法和剩余法，即“穆勒五法”。其中剩余法涉及兩種或兩種以上的因素與實驗結果之間的因果關系，在小學科學教學中運用較少，下面著重討論另外四種方法在小學科學探究活動中的運用。

2.1求同法

所謂求同法，是指在幾組觀察或實驗中，如果每組都只有一個條件相同，而其他條件都不相同，它們卻產(chǎn)生了相同的結果，那么我們可以認為這個相同的條件就是導致這個共同結果的原因。

求同法是實驗科學中最基本、最常用的歸納推理方法，在小學科學探究活動中有著廣泛運用。比如大象版小學《科學》教材二年級下冊第四單元“力與形變”中有這樣一個探究活動：教師以跳跳球游戲引入，讓學生觀察跳跳球有什么變化，引導學生就力與形狀之間的關系提出問題。在探究過程中，讓學生觀察對皮球、橡皮筋、塑料瓶、桌子等不同物體用力，看看這些物體發(fā)生了什么變化，引導他們初步得出力可以使軟的物體的形狀發(fā)生改變的結論。然后利用將細玻璃管通過橡皮塞插入盛滿水的玻璃瓶中的裝置，引導學生觀察用力擠壓玻璃瓶時玻璃管中液柱高低的變化，發(fā)現(xiàn)力也可以使硬的物體的形狀發(fā)生改變。在這幾組實驗中，力是唯一相同的條件，物體形狀發(fā)生改變是共同的結果。所以，根據(jù)求同法我們可以得出結論：力能改變物體的形狀。

在使用求同法進行探究時，要引導學生尋找、發(fā)現(xiàn)這些觀察或實驗中全都具備的相同條件是什么，它們都產(chǎn)生了怎樣的共同結果。如果這些觀察或實驗中有一組不具備這個相同條件卻產(chǎn)生了共同的結果，或者具備了相同條件卻沒有產(chǎn)生共同的結果，我們都不可以說這個條件是產(chǎn)生這個結果的原因。

2.2求異法

求異法是指在兩組觀察或實驗中，如果每組的其他條件都相同，只是其中一組具備我們要研究的條件，而且產(chǎn)生了我們要研究的結果，另一組不具備這個條件，并且沒有產(chǎn)生這個結果，我們可以認為這個條件就是導致這個結果的原因。

小學科學教學中經(jīng)常使用的控制變量實驗就是利用求異法來進行歸納推理的。大象版小學《科學》教材中也有大量的控制變量實驗，比如一年級下冊第二單元“植物保育員”中研究陽光對植物生長的影響的實驗，三年級上冊第三單元“溶解的秘密”中關于攪拌和水溫對溶解速度的影響的實驗，五年級上冊準備單元“蒸發(fā)的快慢”中溫度高低、空氣流動對水蒸發(fā)快慢的影響的實驗等。

在利用控制變量實驗進行探究時，在制訂實驗計劃、進行實驗操作、記錄并處理實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)、利用歸納推理得出結論等各個探究階段，教師都要讓學生理解并時刻反思在這個實驗中，什么條件應該是相同的，什么條件應該是不同的，它們的結果有什么不同，是什么條件導致了什么結果。只有這樣，學生才會在動手的同時真正動腦，這樣的探究才不會流于形式。

2.3求同求異并用法

顧名思義，求同求異并用法就是求同法和求異法的綜合運用。有時單純使用求同法或者求異法得出的結論并不十分可靠。舉一個極端的例子，根據(jù)觀察，每天凌晨公雞打鳴之后一段時間天總會亮，利用求同法就可以得出“公雞打鳴是天亮的原因”的結論，這當然是荒謬的。如果我們綜合運用求異法就可以避免這一錯誤結論的產(chǎn)生：在城市等沒有公雞打鳴的地方天也會亮。因為根據(jù)求異法的要求，只有當公雞打鳴天會亮、公雞不打鳴天不會亮時我們才能得出這樣的結論。

因此，求同求異并用法可以使歸納推理得出的結論更為可靠。三年級上冊第五單元“奇妙的聲音”中關于聲音產(chǎn)生的條件的探究就運用了求同求異并用法。在這個探究活動中，教師先讓學生觀察，吉他、人的喉嚨、小號、鼓、喇叭、哨子、音叉等不同物體發(fā)聲時它們都在振動，根據(jù)求同法可以得出“物體的振動是產(chǎn)生聲音的原因”的結論。進而引導學生觀察、思考物體的振動停止時聲音也隨之消失的現(xiàn)象，利用求異法進一步證實物體的振動是產(chǎn)生聲音的原因。

在小學科學教學中單純使用求同法或求異法的探究活動更為常見，如果學生對探究的結論存有疑問，教師可以引導他們設計求同求異并用法的觀察或實驗進一步探究。

2.4共變法

所謂共變法，就是在一組實驗中，除了我們要研究的條件（即自變量）外，其他條件（無關變量）都保持不變，隨著自變量的改變，實驗結果（因變量）總是隨著發(fā)生改變，我們就可以認為這個自變量是因變量的原因。

共變法是最常用的科學研究方法，在小學科學教學中也有著廣泛運用。比如，三年級上冊第五單元“奇妙的聲音”中，探究影響聲音高低變化的因素的實驗，通過研究物體振動的快慢與聲音音調高低的關系，發(fā)現(xiàn)鋼尺振動快時發(fā)出的聲音高，中速振動時發(fā)出的聲音中等，振動慢時發(fā)出的聲音低，利用共變法可歸納得出“物體振動越快，聲音越高;物體振動越慢，聲音越低”的結論。同樣，該單元探究聲音強弱與振幅的關系的實驗也是運用共變法來進行歸納推理的。

在科學研究中，利用共變法研究兩個變量之間的因果關系時通常采用定量實驗的方法。這時，共變法可以看作定量化的求異法。小學科學教學中也有不少利用共變法進行歸納推理的定量實驗研究。比如，四年級下冊第四單元“精確時間的步伐”中，影響單擺擺動快慢的因素的實驗研究就是一個典型的運用共變法進行歸納推理的例子。在研究擺長對單擺擺動快慢的影響時，逐漸增長擺長，可以發(fā)現(xiàn)單擺擺動得越來越慢，我們由此可以得出結論：擺長是影響單擺擺動快慢的因素。在研究擺錘質量、擺角大?。ㄒ欢ㄏ薅葍龋螖[擺動快慢的影響時，逐漸增加擺錘質量或者擺角大小，可以發(fā)現(xiàn)單擺擺動的速度沒有明顯變化，我們由此可以得出結論：擺錘質量、擺角大小不是影響單擺擺動快慢的因素。

和控制變量實驗一樣，在進行共變法實驗研究時，教師在不同的探究環(huán)節(jié)都要適時引導學生思考、討論要保持什么條件不變，要改變什么條件，要觀察和記錄什么現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，怎樣才能證明改變的條件是導致實驗結果的原因，并在此基礎上進行實驗設計、實驗操作、記錄和處理實驗數(shù)據(jù)，最后利用歸納推理得出結論。

3“穆勒五法”的局限

需要注意的是，針對事物之間的各因素關系，利用“穆勒五法”得出的結論并不總是正確的，有時它們之間可能只是相關關系而非因果關系。為避免出現(xiàn)這種情況，教師要善于利用科學知識和生活常識加以甄別。對于沒有把握的結論，可以把它們之間的關系稱為相關關系。事實上，更嚴謹?shù)纳茖W研究通常采用“相關”或“不相關”的說法來替代“因果關系”的說法。

參考文獻

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