“現(xiàn)象—推測(cè)”：發(fā)展小學(xué)生科學(xué)邏輯推理能力

顧建鋒

【摘 要】發(fā)展學(xué)生的邏輯推理能力非常重要?？茖W(xué)課中教師要引導(dǎo)學(xué)生基于現(xiàn)象的推測(cè)，去發(fā)現(xiàn)事物的規(guī)律，去認(rèn)識(shí)世界。文章以“地球的形狀”一課為例，結(jié)合學(xué)習(xí)內(nèi)容，從學(xué)生的認(rèn)知邏輯入手，基于“現(xiàn)象—推測(cè)”為主線設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)活動(dòng)，通過模擬實(shí)驗(yàn)中現(xiàn)象去推測(cè)，逐步形成對(duì)地球形狀的認(rèn)識(shí)，從而發(fā)展學(xué)生的邏輯推理能力。

【關(guān)鍵詞】邏輯推理 現(xiàn)象推測(cè) 認(rèn)知邏輯

邏輯推理能力是一種根據(jù)周圍環(huán)境和活動(dòng)找出其內(nèi)在的邏輯關(guān)系，從而推理出符合邏輯關(guān)系的結(jié)論的能力。發(fā)展邏輯推理能力非常重要，因?yàn)樗P(guān)系到人的分析、綜合、推理、判斷能力，而這些能力是人工作、學(xué)習(xí)、生活的重要能力。

因此，在科學(xué)課中教師要積極引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探索過程，通過自己的探究實(shí)踐去認(rèn)識(shí)世界，探索事物的規(guī)律，初步形成基本的科學(xué)觀念，并能用于解釋有關(guān)的自然現(xiàn)象，解決簡(jiǎn)單的實(shí)際問題。本文以“地球的形狀”一課的教學(xué)為例，從“分析‘學(xué)習(xí)內(nèi)容與學(xué)習(xí)者，打開邏輯推理的視角”“設(shè)計(jì)‘現(xiàn)象—推測(cè)主線活動(dòng)，建立邏輯推理方式”“開展‘現(xiàn)象—推測(cè)課堂診斷，夯實(shí)邏輯推理能力”三個(gè)維度談一談如何讓學(xué)生通過模擬實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象去推測(cè)，逐步形成對(duì)地球形狀的認(rèn)識(shí)，從而發(fā)展學(xué)生的邏輯推理能力。

一、分析“學(xué)習(xí)內(nèi)容與學(xué)習(xí)者”，打開邏輯推理的視角

在教學(xué)時(shí)，教師要認(rèn)真分析學(xué)習(xí)內(nèi)容，理清教材在單元中的位置以及學(xué)科邏輯之間的聯(lián)系，同時(shí)還要準(zhǔn)確地了解學(xué)生的認(rèn)知水平與學(xué)習(xí)邏輯的關(guān)系，這樣才能更好地設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)。

（一）學(xué)習(xí)內(nèi)容視角

“地球的形狀”是教科版科學(xué)三年級(jí)下冊(cè)“太陽、地球和月球”單元的第6課，主要引導(dǎo)學(xué)生了解人類認(rèn)識(shí)地球形狀的大概過程，讓學(xué)生體會(huì)人類探索未知世界的歷程，以及科技力量的發(fā)展給人類認(rèn)識(shí)帶來的影響。教師首先分析教材。教材一開始就聚焦本課的探究問題：“人們是如何認(rèn)識(shí)地球形狀的？又是怎樣知道地球是一個(gè)球體的呢？”接著引領(lǐng)學(xué)生探索，探索活動(dòng)第一步呈現(xiàn)的是古人猜測(cè)地球是“天圓地方”的；第二步是引起學(xué)生的認(rèn)知沖突，雖然人們推測(cè)地球是“天是圓的，地是方的”，但有一些現(xiàn)象不支持這種推測(cè)；第三步是豐富證據(jù)，人們認(rèn)為地球是球體，慢慢沿著一個(gè)方向一直走，繞球體一周后可以回到原點(diǎn)，麥哲倫環(huán)球航海旅行，就是一個(gè)實(shí)際測(cè)試。教材按照人類認(rèn)識(shí)地球的發(fā)展史來安排學(xué)習(xí)內(nèi)容，這樣的安排是否符合學(xué)生的認(rèn)知邏輯呢？這需要教師審視學(xué)生的認(rèn)知水平與認(rèn)知邏輯。

（二）學(xué)習(xí)者視角

“地球是球體”這一結(jié)論是人類經(jīng)歷了艱辛而又漫長的探索過程得到的。這個(gè)過程也是不斷修正的認(rèn)識(shí)過程，是人類探索自然、不斷求真的過程。如何從人類認(rèn)識(shí)事物的邏輯引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷“地球是球體”這一認(rèn)識(shí)過程，教師需要把握學(xué)情，分析學(xué)生的認(rèn)知邏輯。學(xué)生的認(rèn)知邏輯是怎樣的呢？針對(duì)“地球是什么形狀”這一問題，教師對(duì)授課班級(jí)進(jìn)行了課前調(diào)查，班級(jí)的學(xué)生都認(rèn)為地球是球體，但是他們不能用生活中的現(xiàn)象來解釋，并不了解人類認(rèn)識(shí)地球形狀的過程。雖有部分學(xué)生知道“天圓地方”“麥哲倫環(huán)球航?！钡仁录遣⒉荒芡ㄟ^現(xiàn)象做出推測(cè)。如何帶領(lǐng)學(xué)生從認(rèn)知邏輯入手親歷科學(xué)概念的建構(gòu)過程呢？如在海邊，人們用望遠(yuǎn)鏡觀察到遠(yuǎn)方駛來的船，總是先看到帆頂，然后才看到船身；月食時(shí)，地球投射到月球上的影子總是圓形的。只有地球是球體才可以解釋這兩個(gè)生活現(xiàn)象，雖然這兩個(gè)現(xiàn)象是比較明顯的，但是對(duì)于學(xué)生來說，依然比較難理解，因?yàn)檫@里面包含了一個(gè)邏輯推理的過程。

綜合學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)生的分析，教師形成了新的教學(xué)思路：教師能夠從學(xué)生的認(rèn)知邏輯入手，以“現(xiàn)象—推測(cè)”為主線設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)活動(dòng)，讓學(xué)生根據(jù)模擬實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象去推測(cè)，逐步形成對(duì)地球是球體的認(rèn)識(shí)，并發(fā)展學(xué)生的邏輯推理能力。

二、設(shè)計(jì)“現(xiàn)象—推測(cè)”主線活動(dòng)，建立邏輯推理方式

根據(jù)新的思路，教師將其轉(zhuǎn)化為操作策略，形成了新的教學(xué)方案。在整體設(shè)計(jì)過程中，教師緊緊抓住“現(xiàn)象—推測(cè)”這一主線，以人類認(rèn)識(shí)地球的發(fā)展史為主軸，截取典型的事例，以培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力為出發(fā)點(diǎn)，從學(xué)生認(rèn)知邏輯設(shè)計(jì)兩個(gè)主線活動(dòng)。

（一）主線活動(dòng)一：影子實(shí)驗(yàn)

教師首先引導(dǎo)學(xué)生利用手電筒、3個(gè)物體（1號(hào)正方體、2號(hào)圓柱體、3號(hào)球體）來做一個(gè)影子實(shí)驗(yàn)，并引導(dǎo)學(xué)生在記錄單（見表1）上畫出影子，然后根據(jù)學(xué)生畫出的影子讓其他學(xué)生再反過來推測(cè)，圖中產(chǎn)生的影子擋住它的物體是幾號(hào)。

通過討論，學(xué)生很快知道如果影子的邊緣是直線時(shí)，擋住它的物體可能是1號(hào)正方體或者2號(hào)豎著放的圓柱體；如果影子的邊緣是圓弧形時(shí)，擋住它的物體可能是2號(hào)橫著放的圓柱體或者3號(hào)球體。緊接著教師出示3張?jiān)率痴掌ㄈ鐖D1），讓學(xué)生推測(cè)擋住月球的物體可能是什么形狀的，并很快做出了如圓柱、球體、橢圓形等的猜測(cè)。學(xué)生在這樣的活動(dòng)中很快明白了根據(jù)影子的形狀可以推測(cè)出遮擋物的特點(diǎn)。

（二）主線活動(dòng)二：帆船入港實(shí)驗(yàn)

在影子實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，教師出示小船、健身球、平木板等材料，讓學(xué)生模擬船在平面上行駛和在圓球上行駛的活動(dòng)并在記錄單中記錄觀察到的現(xiàn)象。學(xué)生很快發(fā)現(xiàn)船在平面上行駛時(shí)，船帆A和船身B同時(shí)出現(xiàn)。船在球面上行駛時(shí)，先看到船帆再逐漸看到船身。

緊接著，教師出示一段人們?cè)诤＿呌^察到遠(yuǎn)處開來船時(shí)的視頻，學(xué)生再次印證了實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的真實(shí)情景。至此，學(xué)生對(duì)于海面是弧形的有了更深的認(rèn)識(shí)。最后再次聚焦本課核心問題：“人們是如何認(rèn)識(shí)地球形狀的？又是怎樣知道地球是一個(gè)球體的呢？”教師結(jié)合人類對(duì)地球的探索史，不僅認(rèn)識(shí)到地球是個(gè)球體，還讓學(xué)生明白人類認(rèn)識(shí)事物的規(guī)律是依據(jù)一些現(xiàn)象，然后進(jìn)行合理的推測(cè)，最終獲得足夠充分的證據(jù)后形成的，同時(shí)也為學(xué)生今后對(duì)未知世界進(jìn)行探索提供了一條學(xué)習(xí)路徑。

三、開展“現(xiàn)象—推測(cè)”課堂診斷，夯實(shí)邏輯推理能力

結(jié)合教學(xué)設(shè)計(jì)，教師進(jìn)行了課堂實(shí)踐，從中我們也獲得了一些新的啟示?？v觀教師整個(gè)教學(xué)過程，基于教材與學(xué)生的研究，形成了貼近學(xué)生認(rèn)識(shí)邏輯的基于現(xiàn)象的推測(cè)的學(xué)習(xí)路徑，同時(shí)基于“現(xiàn)象—推測(cè)”不僅可以發(fā)展學(xué)生的邏輯推理能力，也可以以這樣的學(xué)習(xí)路徑引領(lǐng)學(xué)生認(rèn)識(shí)世界，認(rèn)識(shí)浩瀚的宇宙，讓學(xué)生學(xué)會(huì)仰望星空。

（一）基于“現(xiàn)象—推測(cè)”，發(fā)展邏輯推理能力

學(xué)生在本課的學(xué)習(xí)過程中始終以“現(xiàn)象—推測(cè)”為主線參與學(xué)習(xí)活動(dòng)。上課伊始，教師就引導(dǎo)學(xué)生通過猜一猜的游戲活動(dòng)，不僅激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且讓學(xué)生明白了推測(cè)是要基于事物的一些特征來展開的。接著是兩個(gè)主要探究活動(dòng)。學(xué)生在影子實(shí)驗(yàn)過程中，根據(jù)觀察到的影子反過來推測(cè)擋住手電筒光的物體的特征，由此推測(cè)擋住月球的物體可能是什么形狀的。這里教師不提地球的形狀，但是學(xué)生已經(jīng)感受到擋住月球的物體可能是圓盤形、圓柱形或者球體，這一環(huán)節(jié)讓學(xué)生質(zhì)疑，體現(xiàn)了科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性。通過帆船入港這個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)了一個(gè)規(guī)律，即如果船從遠(yuǎn)方駛來，在平的海面上行駛時(shí)是無法先看到船帆，再看到船身的。這也為地球可能是球體或圓形的理論奠定了基礎(chǔ)，但是推理出地球是球體，還需要實(shí)證。因此，教師再輔以視頻最終形成了正確的科學(xué)概念。從課堂觀察來看，學(xué)生進(jìn)行了從現(xiàn)象到事物本質(zhì)特征的推測(cè)，學(xué)習(xí)路徑清晰明朗。在這個(gè)過程中，學(xué)生能夠抓住現(xiàn)象進(jìn)行合理的推測(cè)，發(fā)展了學(xué)生的邏輯推理能力。

（二）基于“現(xiàn)象—推測(cè)”，引領(lǐng)學(xué)生仰望星空

從古至今，人類對(duì)神秘的宇宙一直保持著極強(qiáng)的好奇心。人們對(duì)于宇宙的認(rèn)識(shí)是在實(shí)際觀察過程中，基于一些自然現(xiàn)象做出的推測(cè)，然后在不斷的認(rèn)知沖突中發(fā)展，最終借助技術(shù)的發(fā)展形成了正確的認(rèn)識(shí)過程。如在學(xué)習(xí)本課地球的形狀時(shí)，學(xué)生從一開始的懵懂未知和猜測(cè)臆想到對(duì)生活現(xiàn)象的不斷觀察，并進(jìn)行邏輯推理，再到后來麥哲倫船隊(duì)的環(huán)球航海旅行收集的直接證據(jù)。這是一個(gè)偉大而又艱辛的過程，是符合自然規(guī)律發(fā)現(xiàn)的過程。同樣對(duì)于浩瀚的宇宙來說，還有許許多多未知，教師通過今天的課，遵循學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，讓學(xué)生基于“現(xiàn)象—推測(cè)”去發(fā)現(xiàn)地球形狀的一些有力證據(jù)，最終豐富人類探索地球的歷史，同時(shí)也為今后進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)浩瀚宇宙中的未知提供了一條可以借鑒的學(xué)習(xí)路徑，這是本課教學(xué)中最大的一個(gè)亮點(diǎn)。

當(dāng)然，在本課的教學(xué)過程中，還有一些問題需要進(jìn)一步探討。本節(jié)課從教學(xué)內(nèi)容的編排上來看，還有科學(xué)史的教學(xué)。教學(xué)過程中雖然重演了兩個(gè)經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)與科學(xué)家們?cè)?jīng)的研究思路相同，但是如何讓學(xué)生體會(huì)科學(xué)家探索求真的精神，如何讓學(xué)生深刻領(lǐng)會(huì)科學(xué)史與社會(huì)發(fā)展的聯(lián)系，還需要教師進(jìn)一步思考。

綜上所述，教師可以從學(xué)生認(rèn)知邏輯入手，重演人類認(rèn)識(shí)事物的發(fā)展規(guī)律或本質(zhì)的過程，基于現(xiàn)象去推測(cè)，然后借助人類認(rèn)識(shí)事物過程中的實(shí)證最終形成對(duì)某一事物的認(rèn)識(shí)。在這樣的學(xué)習(xí)路徑引領(lǐng)下，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)世界，發(fā)現(xiàn)規(guī)律，尋找依據(jù)，同時(shí)可以培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力。