舒俊波

【摘 要】抽象思維是科學(xué)素養(yǎng)的核心，是科學(xué)探究活動開展的基礎(chǔ)。小學(xué)階段是學(xué)生由形象思維到抽象思維的過渡期，也是抽象思維培育的關(guān)鍵期。教師在“生物與環(huán)境”的教學(xué)活動中聚焦猜測、推理、解釋等思維過程，采取“猜之有理，在猜測中演繹思維過程”“推之有序，在推理中訓(xùn)練思維技巧”“釋之有據(jù)，在解釋中提升思維品質(zhì)”的方法，以科學(xué)探究活動作為抽象能力培養(yǎng)的切入點(diǎn)，推進(jìn)學(xué)生抽象思維的發(fā)展，提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】新課標(biāo) 抽象思維 小學(xué)科學(xué) 教科版

一、小學(xué)高年級段抽象思維發(fā)展的現(xiàn)狀與特質(zhì)

科學(xué)課程對于培養(yǎng)小學(xué)生抽象思維有著獨(dú)特的作用，其功能是其他學(xué)科所不能替代的。小學(xué)階段是學(xué)生抽象思維發(fā)展的起步階段也是關(guān)鍵階段，邏輯能力與認(rèn)知水平在小學(xué)高年級段均呈現(xiàn)快速成長的趨勢。小學(xué)科學(xué)課程中大量的探究活動為抽象思維訓(xùn)練提供支撐，學(xué)生自己提出問題，設(shè)置假設(shè)，進(jìn)行實驗和調(diào)查，收集分析信息，并得出相應(yīng)的結(jié)論，在科學(xué)探究活動中，完成形象思維向抽象思維的過渡。

某省小學(xué)科學(xué)檢測卷（2016年）中第43題，原題干如下。

某同學(xué)為探究“光對綠豆種子萌發(fā)有無影響”，設(shè)計了以下實驗方案：取兩個培養(yǎng)皿，編號為“A”“B”，分別倒入適量的水，再各放入五顆綠豆種子。將“A”組置于有光的環(huán)境中，“B”組置于黑暗的環(huán)境中，其他環(huán)境條件相同且適宜。假設(shè)“綠豆種子萌發(fā)必須要有光”，那么實驗現(xiàn)象應(yīng)該是：

A.“A”組種子發(fā)芽，“B”組種子不發(fā)芽

B.“B”組種子發(fā)芽，“A”組種子不發(fā)芽

C.兩組種子都發(fā)芽

D.兩組種子都不發(fā)芽

變式1：將原題干中的“綠豆種子萌發(fā)必須要有光”改為“綠豆種子萌發(fā)不能有光”，選項不變。

變式2：將原題干中的“綠豆種子萌發(fā)必須要有光”改為“綠豆種子萌發(fā)不需要光”，選項不變。

將原題干與變式1、變式2分別讓能力水平接近的五年級學(xué)生解答（每組40人），數(shù)據(jù)顯示，原題干和兩種變式的正確率普遍偏低，與五年級試卷平均接近90%的正確率相差較大。為什么看上去并不難的題目，正確率卻不高呢？因為回答題目中的問題需要通過抽象邏輯思維進(jìn)行推理，這恰恰是學(xué)生缺失的。五年級學(xué)生容易混淆生活經(jīng)驗與實驗現(xiàn)象，傾向于把生活中認(rèn)知的“真相”代入邏輯推理中;將猜想與實驗結(jié)果混在一起，不太清楚什么是假設(shè)，什么是真相，難以梳理假設(shè)與現(xiàn)象的對應(yīng)關(guān)系，對于結(jié)果和結(jié)論缺乏梳理與區(qū)分;易混淆推導(dǎo)路徑與事實路徑;不能很好地區(qū)分推論過程和事實發(fā)展經(jīng)過，推論和結(jié)論出現(xiàn)矛盾和偏差時，容易做出錯誤判斷。

二、課堂教學(xué)中抽象思維培育的策略與手段

以教科版五年級下冊“生物與環(huán)境”單元為例，筆者在探究活動的各個階段，聚焦抽象思維的表現(xiàn)方式，將抽象思維培育融入探究活動中，在探究活動中滲透思維訓(xùn)練，通過操作性強(qiáng)的課堂實踐、規(guī)劃性強(qiáng)的中期探究，探索課堂教學(xué)中抽象思維的培育策略。

1. 猜之有理，在猜測中演繹思維過程

“猜測—推理—解釋”是抽象思維的重要環(huán)節(jié)。新課標(biāo)要求五、六年級的學(xué)生，需要針對具體問題提出假設(shè)，建立證據(jù)與假設(shè)或觀點(diǎn)之間的關(guān)系，“通過分析、比較、抽象、概括等方法，抓住簡單事物的本質(zhì)特征”。在猜測階段，學(xué)生可以思考實驗出現(xiàn)的各種影響因素，如何控制這些因素，實驗可能出現(xiàn)哪些現(xiàn)象，現(xiàn)象對應(yīng)的實驗結(jié)果是什么。

（1）問題起航，在比較中甄別影響因素

在展開具體探究活動之前，確定影響探究因素十分重要。明晰探究對象與研究結(jié)果的關(guān)系，梳理對象和結(jié)果的邏輯關(guān)聯(lián)，可以為后續(xù)正確開展探究活動做準(zhǔn)備。在教學(xué)“種子發(fā)芽實驗（一）”，討論影響種子發(fā)芽因素時，把不同的因素進(jìn)行梳理，通過討論和甄別，形成具體的研究問題。

師：我們的研究問題是？

生：影響綠豆種子生長的因素有哪些。

師：生長還是發(fā)芽？

生：發(fā)芽。影響綠豆種子發(fā)芽的因素有哪些。

師：影響種子發(fā)芽的條件還是種子發(fā)芽需要的條件？

生：是種子發(fā)芽需要的條件。

植物的生長和發(fā)芽是兩個不同的概念;影響發(fā)芽的條件和種子發(fā)芽需要的條件是兩個不同的問題。通過比較將問題進(jìn)行系統(tǒng)甄別，思考實驗的合理性與可行性。研究問題越明確，學(xué)生對問題的認(rèn)識越深刻，越有助于梳理邏輯脈絡(luò)，清晰研究步驟，發(fā)展抽象邏輯。

（2）現(xiàn)象預(yù)測，在分析中厘清因果關(guān)系

明確問題之后，教師需要厘清思維脈絡(luò)，思考實驗中可能出現(xiàn)的各種結(jié)果，將各種可能性以對比的形式呈現(xiàn)出來，幫助學(xué)生梳理探究的因果關(guān)系。呈現(xiàn)預(yù)測后，通過討論進(jìn)行合理內(nèi)化，查漏補(bǔ)缺。在教學(xué)“種子發(fā)芽實驗（一）”時，針對“陽光”這一要素，在探究活動開展前，學(xué)生先思考對比實驗可能出現(xiàn)的現(xiàn)象，并思考這些現(xiàn)象能說明什么問題（見表1）。

預(yù)測是對探究活動的整體判斷，是抽象邏輯思維能力的具體表現(xiàn)。整理對比實驗中可能出現(xiàn)的各種現(xiàn)象，確定實驗現(xiàn)象與結(jié)果的對應(yīng)關(guān)系，通過表格進(jìn)行統(tǒng)一呈現(xiàn)。在預(yù)測和結(jié)論的對應(yīng)中，學(xué)生需要反復(fù)判斷因果關(guān)系，區(qū)分預(yù)測中各種現(xiàn)象之間的不同，從而鍛煉思維能力。

（3）邏輯整理，在概括中明晰操作脈絡(luò)

當(dāng)研究因素較多時，各個因素容易互相干擾，影響學(xué)生做出正確的判斷。利用圖表把實驗情況進(jìn)行梳理，將多個可能的研究結(jié)果呈現(xiàn)出來，學(xué)生可以根據(jù)結(jié)果進(jìn)行推導(dǎo)，得出正確的結(jié)論。在對比實驗的不同因素之間尋找邏輯共同點(diǎn)，在概括中明晰實驗的操作脈絡(luò)。教師教學(xué)“種子發(fā)芽實驗（二）”時，以陽光、土壤、水分等因素作為推導(dǎo)對象，將研究可能出現(xiàn)的結(jié)果進(jìn)行匯總和梳理，幫助學(xué)生疏通因果對應(yīng)性（見表2）。

將邏輯相似的信息放在一起呈現(xiàn)，讓學(xué)生尋找規(guī)律，就是思維的概括過程。由多到少，將原本復(fù)雜的多因素推論過程簡化為單因素推論過程;由少到多，分步完成各種現(xiàn)象和結(jié)果的邏輯對應(yīng)，助力學(xué)生掌握科學(xué)的推導(dǎo)方法，強(qiáng)化概括能力。

2. 推之有序，在推理中訓(xùn)練思維技巧

推理需要根據(jù)事實進(jìn)行推測并且判斷事件之間的關(guān)系，是伴隨探究活動的思維推進(jìn)過程，是學(xué)生抽象思維能力的表現(xiàn)。新課標(biāo)對五、六年級的要求是：“善于用類比的方法認(rèn)識事物的特征，理解歸納推理和演繹推理的基本方法并用于解決真實情境中的簡單問題。”學(xué)生運(yùn)用抽象邏輯能力綜合分析已有信息，判斷實驗發(fā)展的進(jìn)程，對探究過程有整體認(rèn)知，明晰探究的步驟，在推理過程中訓(xùn)練各種思維技巧。

（1）發(fā)散思維—窮盡可能求完整

將所有的可能一一羅列出來，去偽存真統(tǒng)一歸納，是抽象思維的常見方法。教師通過不斷提問“還有其他可能嗎”，讓學(xué)生發(fā)散思維，列舉各種可能的結(jié)果。教師教學(xué)“設(shè)計和制作生態(tài)瓶”，增加或者減少生態(tài)瓶中水、植物和動物的數(shù)量以了解變化給生態(tài)瓶內(nèi)生物帶來的影響。學(xué)生預(yù)測生態(tài)瓶中水越少，植物越少，魚的數(shù)量越多，小魚上浮的次數(shù)越多。但在實際操作過程中，卻很難發(fā)現(xiàn)魚上浮次數(shù)的變化。

師：為什么生態(tài)瓶的水變少了，魚兒卻沒有上浮呢？

生1：水中的氧氣還夠。

生2：魚兒害怕了。

生3：魚兒本來就不上浮。

生4：小魚沒有適應(yīng)環(huán)境。

師：還有其他可能嗎？

教師窮盡各種可能，打開學(xué)生的思路，展示學(xué)生對生態(tài)瓶的真實認(rèn)知。引導(dǎo)學(xué)生對各種想法進(jìn)行分類，評估回答的合理性，合并相近的答案，剔除不合理的想法，形成多樣化的思路。學(xué)生在“發(fā)散—聚合—判斷”中，鍛煉抽象思維能力。使用窮舉法時，教師不宜過早干預(yù)，要保證學(xué)生有足夠的思考和討論時間。

（2）逆向思維—因果倒置求突破

逆向思維也是抽象思維訓(xùn)練的方法之一，嘗試讓學(xué)生想一想“不是這樣會如何”，思考另一種可能性。先假設(shè)一種結(jié)果，逆向推理產(chǎn)生的原因，教師通過適當(dāng)引導(dǎo)，幫助學(xué)生明晰結(jié)果和原因之間的關(guān)系。逆向思維可以在實驗陷入僵局時提供新思路，使得探究環(huán)節(jié)變得有趣。在教學(xué)“種子發(fā)芽實驗（一）”時，教師讓學(xué)生對結(jié)果進(jìn)行預(yù)測。

師：你預(yù)測結(jié)果會怎樣？

生：有土壤的種子會發(fā)芽，沒有土壤的種子不發(fā)芽。

師：如果兩組種子都發(fā)芽說明什么問題？

生：說明種子發(fā)芽不需要土壤。

師：如果種子發(fā)芽不需要土壤，會出現(xiàn)什么結(jié)果？

生：沒有土壤的種子也會發(fā)芽。

第一個問題指向正向思維，第二和第三個問題指向逆向思維。逆向思維需要學(xué)生先列舉預(yù)設(shè)的事實，再分析其中的原因，通過已知的邏輯關(guān)系進(jìn)行反向推斷。逆向思維對于厘清現(xiàn)象與結(jié)論的因果關(guān)系作用很大，學(xué)生在推斷過程中，強(qiáng)化現(xiàn)象與結(jié)論之間的邏輯關(guān)系，更容易理解事物之間的本質(zhì)關(guān)聯(lián)。

（3）類比思維—內(nèi)化歸納求流暢

類比遷移是推理的常用手法，也是抽象思維訓(xùn)練的重要手段。先觀摩已知的事實，歸納出一般規(guī)律，再應(yīng)用到新問題中，通過“類比—反思—遷移”地構(gòu)建新概念，完成新認(rèn)知。

類比推理是內(nèi)在歸納的過程，學(xué)生需要先抽象，然后對抽象后的對象進(jìn)行加工，最后應(yīng)用到具體的情境中?？梢圆捎脠D畫方式進(jìn)行輔助，以直觀形象助力邏輯歸納，幫助學(xué)生完成抽象過程。教學(xué)“綠豆苗的生長”時，教師要求學(xué)生采用繪圖的方式，記錄綠豆苗的生長情況。學(xué)生發(fā)現(xiàn)綠豆苗的葉具有向光性，綠豆苗的根具有向水性，并通過繪圖記錄強(qiáng)化認(rèn)知，深刻理解植物生長需要陽光和水。在類比思維的作用下，學(xué)生理解綠豆苗葉片交錯生長是為了獲取更多的陽光，植物的莖向上生長，植物的根向下生長，就是為了更好地獲得陽光和水分。繪圖并輔以內(nèi)在的抽象歸納，既保證觀察現(xiàn)象的準(zhǔn)確性，也有助于思維的提升。

3. 釋之有據(jù)，在解釋中提升思維品質(zhì)

（1）深刻性—梳理結(jié)果得結(jié)論

思維深刻性需要在觀察的基礎(chǔ)上，通過思維加工去粗取精，去偽存真，由表及里，抓住事物的本質(zhì)。將多個研究結(jié)果以合理的方式呈現(xiàn)出來，幫助學(xué)生得出正確的結(jié)論。圖表可以幫助學(xué)生忽略干擾因素，理解復(fù)雜問題，厘清因果關(guān)系。教師教學(xué)“種子發(fā)芽實驗（二）”時，影響綠豆種子發(fā)芽的因素有很多，分別為陽光、溫度、土壤、空氣和水分，學(xué)生設(shè)計的對比實驗需要控制變量，只研究一個因素。如何控制變量，確保實驗有序進(jìn)行，對學(xué)生抽象思維提出挑戰(zhàn)。采用表格統(tǒng)計的方式，不僅能很清晰地展示如何控制變量，而且能幫助學(xué)生梳理已有信息，對結(jié)果分析整理，形成研究結(jié)論。在圖表的幫助下，學(xué)生在明晰因果關(guān)系的同時，也掌握了科學(xué)推導(dǎo)的方法。

（2）靈活性—統(tǒng)計數(shù)據(jù)感趨勢

思維靈活性是需要根據(jù)實際情況及時改變原認(rèn)知，并利用新認(rèn)知去解決問題。靈活性旨在從不同的角度思考問題，較全面地分析問題，感知現(xiàn)象背后存在的邏輯關(guān)系。教師教學(xué)“蚯蚓的選擇”時，將蚯蚓放入盒子后，有的蚯蚓抱團(tuán)纏繞聚集在中間，有的蚯蚓開始到處亂爬，先進(jìn)入干燥的土壤中。教師將各個小組的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計和整理，讓學(xué)生自己分析出實驗數(shù)據(jù)的整體趨勢。在對比實驗教學(xué)中，總會出現(xiàn)各種意外，需要綜合分析實驗獲取的各種數(shù)據(jù)，統(tǒng)計數(shù)據(jù)感知趨勢，再聚焦特殊數(shù)據(jù)，分析產(chǎn)生特殊數(shù)據(jù)的緣由，這一過程鍛煉了思維的靈活性。

（3）批判性—透過現(xiàn)象看本質(zhì)

對于研究中出現(xiàn)的各種“奇特事件”，教師需要予以重視，不能逃避。直面特殊事實，將探究活動中的疑問轉(zhuǎn)變?yōu)橘Y源，讓學(xué)生深入思索干擾實驗的各種因素，以批判的眼光審視獲得的各種信息，區(qū)分哪些信息值得采用，哪些證據(jù)可以質(zhì)疑。經(jīng)歷邏輯批判訓(xùn)練后，面對復(fù)雜多變的問題，學(xué)生也能以批判的眼光來看待。在教學(xué)“種子發(fā)芽實驗（二）”時，有學(xué)生發(fā)現(xiàn)有空氣和無空氣組都發(fā)芽了。

生1：沒有空氣也能發(fā)芽！

師：介紹一下你們的實驗。

生1：兩組都放在杯子里，杯子用紙片蓋住……

生2：反對。蓋住只是空氣不流通，杯子里有空氣。

生3：應(yīng)該放在水里。

生4：反對。水里也有空氣，應(yīng)該用塑料袋把杯子緊緊裹住。

生5：反對。裹住也有少量空氣，應(yīng)該用真空袋把空氣全部抽掉……

在批判的過程中，學(xué)生考慮更多細(xì)節(jié)，形成更合理的策略。在探究現(xiàn)象的輔助下，學(xué)生明晰因果關(guān)系，抽象思維和具象思維相輔相成。

思維培育是系統(tǒng)工程，需要各個學(xué)科協(xié)同合作，共同促進(jìn)學(xué)生的發(fā)展;思維培育是長期工程，需要堅持努力方能看見成效;思維培育還需考慮學(xué)生個體特征和課堂實際情況，需要經(jīng)歷規(guī)劃、實踐和反思。我們有理由相信，抽象思維的系統(tǒng)培育能促進(jìn)學(xué)生抽象邏輯能力的提升，進(jìn)而推動學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的生成。

（作者單位：浙江省杭州市競舟小學(xué)）

責(zé)任編輯：趙繼瑩