◇馬水娟（浙江：奉化龍津?qū)嶒?yàn)學(xué)校）

《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（2022年版），（以下稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）指出：科學(xué)課程的核心素養(yǎng)包括科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實(shí)踐與態(tài)度責(zé)任等方面。而基于證據(jù)與邏輯，運(yùn)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(guān)系，是科學(xué)思維的一個(gè)重要方面。

心理學(xué)研究表明，小學(xué)生的思維正從以具體形象思維為主要形式逐步過(guò)渡到以抽象邏輯思維為主要形式。小學(xué)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(xué)會(huì)了初步的判斷和推理，表現(xiàn)出較完善的思維過(guò)程。那么在小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)中，該如何培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力呢？

一、結(jié)構(gòu)性材料，提高邏輯思維能力

通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究是小學(xué)科學(xué)最主要的一種學(xué)習(xí)方式，而材料是開(kāi)展實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，一份有結(jié)構(gòu)的材料，能使探究活動(dòng)實(shí)現(xiàn)事半功倍的效果，而同樣的一份無(wú)結(jié)構(gòu)的材料，則容易使探究活動(dòng)陷入迷途。

《放大鏡》是六年級(jí)“微小世界”單元的起始課，學(xué)生從三年級(jí)開(kāi)始就一直在使用放大鏡觀察物體，但是對(duì)于放大鏡的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)卻不了解，因而放大鏡鏡片特點(diǎn)的學(xué)習(xí)既是本課的重點(diǎn)也是難點(diǎn)。那么如何突出重點(diǎn)、突破難點(diǎn)呢？挖掘其材料，我們可以通過(guò)豐富實(shí)驗(yàn)材料，充分調(diào)動(dòng)和發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，讓他們?cè)谔骄繉?shí)踐中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題、得出結(jié)論、應(yīng)用結(jié)論，讓學(xué)生的邏輯思維能力得到充分的發(fā)展。因此本課在教學(xué)中可以準(zhǔn)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(gè)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(xué)生通過(guò)預(yù)測(cè)、實(shí)測(cè)記錄自己思維修正的痕跡，通過(guò)觀察比較分析不同材料的共同點(diǎn)和不同點(diǎn)，推理出只有透明、中間凸起的物體才具有放大功能，并通過(guò)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(xué)生的探究活動(dòng)也增加了難度，所以要留給他們更多的時(shí)間進(jìn)行自主探究。因此在這里我主要通過(guò)三個(gè)活動(dòng)，即將器具按能否放大分類——比較放大器具的共性，尋找結(jié)構(gòu)上的共同點(diǎn)——探究怎樣的器具放得更大，讓學(xué)生開(kāi)展較長(zhǎng)時(shí)間的探究活動(dòng)，充分調(diào)動(dòng)他們的思維，讓其在探究中獲得結(jié)論。

二、遞進(jìn)式活動(dòng)，提高邏輯思維能力

縱觀小學(xué)科學(xué)課堂，每一課時(shí)都由若干個(gè)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)組成，實(shí)驗(yàn)活動(dòng)之間是否有聯(lián)系、有遞進(jìn)？還是為了實(shí)驗(yàn)而實(shí)驗(yàn)？這些都值得我們深入思考。我們?cè)谠O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，就應(yīng)該思考這個(gè)實(shí)驗(yàn)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(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。通過(guò)有層次的、遞進(jìn)式的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)設(shè)計(jì)，可以幫助學(xué)生的邏輯思維循序漸進(jìn)地從表象到本質(zhì)、從感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)。

如一位教師在執(zhí)教五年級(jí)《有關(guān)光的思考》一課時(shí)，首先根據(jù)教材設(shè)計(jì)了這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)。

在房間內(nèi)放入了一個(gè)紅蘋(píng)果，如果現(xiàn)在把門(mén)關(guān)上，把所有的燈關(guān)掉，房間里完全黑暗了，你認(rèn)為能看到這個(gè)紅蘋(píng)果嗎？

實(shí)驗(yàn)：觀察黑暗盒子中的紅蘋(píng)果。

教師引導(dǎo)學(xué)生用實(shí)驗(yàn)盒模擬完全黑暗的環(huán)境，探究可否看到紅蘋(píng)果，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)當(dāng)完全黑暗后是看不到紅蘋(píng)果的，無(wú)論在這個(gè)環(huán)境中待了多久。但是探究活動(dòng)是否可以到此為止了呢？教師并沒(méi)有止步，而是又設(shè)計(jì)了以下遞進(jìn)活動(dòng)。

黑暗環(huán)境中能看到反光能力很強(qiáng)的物體嗎？

實(shí)驗(yàn)：用鏡子、金屬片、玻璃片等物體替換掉紅蘋(píng)果，觀察在完全黑暗的盒子里是否可以看到？

這個(gè)活動(dòng)設(shè)計(jì)的目的在于引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到即使是反光能力很強(qiáng)的物體，在黑暗環(huán)境中也是看不到的，是對(duì)我們看到物體需要光源這個(gè)概念的進(jìn)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(shè)計(jì)了一個(gè)探究活動(dòng)。

不同光線環(huán)境下觀察物體會(huì)有什么不同？

實(shí)驗(yàn)：出示帶有三個(gè)小孔的盒子，在盒子旁放一個(gè)電燈，每次只打開(kāi)一個(gè)小孔，觀察盒子里的物體。

這個(gè)實(shí)驗(yàn)中的三個(gè)小孔位置不同，學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，只有當(dāng)環(huán)境中的光線比較充足時(shí)，看到的物體比較清晰。

這三個(gè)活動(dòng)層層遞進(jìn)，完整建構(gòu)了看到物體需要有充足的光源照射到物體上這樣一個(gè)科學(xué)概念。

三、有效學(xué)習(xí)單，提高邏輯思維能力

學(xué)生是科學(xué)學(xué)習(xí)的主體，但是小學(xué)生由于年齡特點(diǎn)，邏輯思維能力還有待發(fā)展，如果教師完全放手，容易讓學(xué)生進(jìn)入無(wú)序探究之中，而學(xué)習(xí)單就是學(xué)生自主探究的支架。一份有效的學(xué)習(xí)單，可以引導(dǎo)學(xué)生有序探究，提升實(shí)驗(yàn)效率，同時(shí)將實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的現(xiàn)象與發(fā)現(xiàn)及時(shí)記錄下來(lái)，這為后面的交流也提供了保障。

如三年級(jí)的《壓縮空氣》一課，注射器是一個(gè)常見(jiàn)的研究空氣是否可以被壓縮的學(xué)習(xí)工具。但是學(xué)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(guān)注空氣的變化，因而教師設(shè)計(jì)了如下學(xué)習(xí)單引領(lǐng)學(xué)生探究。

學(xué)習(xí)單（一）初始位置推注射器，你能推到哪個(gè)數(shù)字附近？此時(shí)時(shí)空氣微?？赡苁鞘裁礌顟B(tài)，請(qǐng)你畫(huà)一畫(huà)。拉注射器，你能拉到哪個(gè)數(shù)字附近？此時(shí)空氣微?？赡苁鞘裁礌顟B(tài)，請(qǐng)你畫(huà)一畫(huà)。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(dòng)記錄單，引領(lǐng)學(xué)生通過(guò)推和拉的方式、畫(huà)一畫(huà)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(gè)裝載空氣的容器，讓學(xué)生的探究活動(dòng)有序進(jìn)行。

四、論辯式交流，提高邏輯思維能力

2022年版《課程標(biāo)準(zhǔn)》明確指出，愿意溝通交流，樂(lè)于與他人就科學(xué)想法上的分歧進(jìn)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(zé)任的一個(gè)重要方面。在小學(xué)科學(xué)探究活動(dòng)中，我們往往在觀察實(shí)驗(yàn)后組織交流活動(dòng)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)后就實(shí)驗(yàn)結(jié)果做出自己的解釋并進(jìn)行發(fā)布，其他學(xué)生針對(duì)這些解釋進(jìn)行質(zhì)疑。在這樣的論辯式交流中，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、已有的科學(xué)知識(shí)與新的科學(xué)解釋之間建立起聯(lián)系，讓學(xué)生的邏輯思維能力得到了進(jìn)一步深化。

以五年級(jí)“時(shí)間”單元中關(guān)于“擺錘輕重是否影響擺的快慢”這一研究為例，在一次教學(xué)中學(xué)生呈現(xiàn)了如下的實(shí)驗(yàn)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?cái)[錘11.5 11.5 12 11 11 12 11 11.5 12

我們可以發(fā)現(xiàn)，在9個(gè)組的數(shù)據(jù)中，其中5個(gè)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(gè)組的數(shù)據(jù)并不支持這一結(jié)論。教師沒(méi)有輕易否定學(xué)生的數(shù)據(jù)，而是引導(dǎo)學(xué)生針對(duì)這些數(shù)據(jù)展開(kāi)論辯式交流。

師：現(xiàn)在你認(rèn)為擺錘的輕重與擺的快慢之間有沒(méi)有關(guān)系？

生：我們認(rèn)為是沒(méi)有關(guān)系的，因?yàn)閺拇蠖鄶?shù)組的數(shù)據(jù)中可以發(fā)現(xiàn)，輕擺錘與重?cái)[錘，擺的次數(shù)是一樣的。

生：我們認(rèn)為是有關(guān)系的，有的組輕擺錘與重?cái)[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(shí)驗(yàn)結(jié)果，這可能是什么原因造成的呢？

生：會(huì)不會(huì)有的組數(shù)的不準(zhǔn)確？我們發(fā)現(xiàn)，15秒擺了11.5下，可能有的組的同學(xué)沒(méi)有0.5次計(jì)數(shù)，直接算成了11次或12次。

師：那你認(rèn)為該如何解決這個(gè)問(wèn)題呢？

生：對(duì)于增加數(shù)擺的同學(xué)，四人小組的同學(xué)一起數(shù)，可能更準(zhǔn)確。

生：重復(fù)多次實(shí)驗(yàn)。

生：我們把擺繩略微調(diào)短一些，正好15秒11次，計(jì)數(shù)會(huì)比較方便。

前面研究的擺繩長(zhǎng)短影響擺的快慢在這里得到了應(yīng)用，這是教師沒(méi)有想到的。于是，教師又一次讓學(xué)生分組進(jìn)行了二次改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，這一次實(shí)驗(yàn)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?cái)[錘11 11 11 12 11 12 12 11 12

但是第6組和第8組堅(jiān)持認(rèn)為擺的快慢與擺錘輕重是有關(guān)系的，教師繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展論辯式交流。

生1：我們經(jīng)過(guò)了多次反復(fù)實(shí)驗(yàn)，擺數(shù)出來(lái)是不一樣快的。

師：如果排除了之前的計(jì)數(shù)問(wèn)題，擺的快慢與擺錘輕重有怎樣的關(guān)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(jìn)行了2次實(shí)驗(yàn)，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(rèn)為，擺的快慢與擺錘輕重有怎樣的關(guān)系？

生：擺錘輕的擺擺得快。

師：關(guān)于擺錘輕重是否影響擺的快慢這個(gè)問(wèn)題，第6組與第8組得出了完全相反的結(jié)論，你是怎么看待這個(gè)問(wèn)題的？

生：我認(rèn)為不太可能，如果擺的快慢與擺錘輕重有關(guān)系，那這個(gè)關(guān)系應(yīng)該有一定的規(guī)律，不會(huì)變來(lái)變?nèi)サ摹?/p>

這時(shí)，教師把第6組的擺拿了上來(lái)，把兩個(gè)相同擺長(zhǎng)而不同輕重?cái)[錘的擺一起掛在了一根橫桿上，然后，一起讓這兩個(gè)擺擺動(dòng)起來(lái)。

生：一樣地快，一樣地快……

對(duì)于擺錘輕重與擺的快慢有沒(méi)有關(guān)系，學(xué)生一開(kāi)始是比較迷茫的，通過(guò)對(duì)不同組的數(shù)據(jù)辨析，我們看到學(xué)生的思維能力在逐漸提升，對(duì)于擺錘輕重與擺的快慢之間的關(guān)系逐漸明晰起來(lái)。

新時(shí)代追求學(xué)生素養(yǎng)的提升，邏輯思維能力是學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的一個(gè)重要方面。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，我們可以從結(jié)構(gòu)性材料、遞進(jìn)式活動(dòng)設(shè)計(jì)、有效學(xué)習(xí)單、論辯式交流匯報(bào)四個(gè)方面入手培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力，使學(xué)生能更好地適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)對(duì)人才培養(yǎng)的需求。