“現象—推測”：發展小學生科學邏輯推理能力

顧建鋒

【摘 要】發展學生的邏輯推理能力非常重要。科學課中教師要引導學生基于現象的推測，去發現事物的規律，去認識世界。文章以“地球的形狀”一課為例，結合學習內容，從學生的認知邏輯入手，基于“現象—推測”為主線設計學習活動，通過模擬實驗中現象去推測，逐步形成對地球形狀的認識，從而發展學生的邏輯推理能力。

【關鍵詞】邏輯推理 現象推測 認知邏輯

邏輯推理能力是一種根據周圍環境和活動找出其內在的邏輯關系，從而推理出符合邏輯關系的結論的能力。發展邏輯推理能力非常重要，因為它關系到人的分析、綜合、推理、判斷能力，而這些能力是人工作、學習、生活的重要能力。

因此，在科學課中教師要積極引導學生經歷科學探索過程，通過自己的探究實踐去認識世界，探索事物的規律，初步形成基本的科學觀念，并能用于解釋有關的自然現象，解決簡單的實際問題。本文以“地球的形狀”一課的教學為例，從“分析‘學習內容與學習者，打開邏輯推理的視角”“設計‘現象—推測主線活動，建立邏輯推理方式”“開展‘現象—推測課堂診斷，夯實邏輯推理能力”三個維度談一談如何讓學生通過模擬實驗中的現象去推測，逐步形成對地球形狀的認識，從而發展學生的邏輯推理能力。

一、分析“學習內容與學習者”，打開邏輯推理的視角

在教學時，教師要認真分析學習內容，理清教材在單元中的位置以及學科邏輯之間的聯系，同時還要準確地了解學生的認知水平與學習邏輯的關系，這樣才能更好地設計教學活動。

（一）學習內容視角

“地球的形狀”是教科版科學三年級下冊“太陽、地球和月球”單元的第6課，主要引導學生了解人類認識地球形狀的大概過程，讓學生體會人類探索未知世界的歷程，以及科技力量的發展給人類認識帶來的影響。教師首先分析教材。教材一開始就聚焦本課的探究問題：“人們是如何認識地球形狀的？又是怎樣知道地球是一個球體的呢？”接著引領學生探索，探索活動第一步呈現的是古人猜測地球是“天圓地方”的；第二步是引起學生的認知沖突，雖然人們推測地球是“天是圓的，地是方的”，但有一些現象不支持這種推測；第三步是豐富證據，人們認為地球是球體，慢慢沿著一個方向一直走，繞球體一周后可以回到原點，麥哲倫環球航海旅行，就是一個實際測試。教材按照人類認識地球的發展史來安排學習內容，這樣的安排是否符合學生的認知邏輯呢？這需要教師審視學生的認知水平與認知邏輯。

（二）學習者視角

“地球是球體”這一結論是人類經歷了艱辛而又漫長的探索過程得到的。這個過程也是不斷修正的認識過程，是人類探索自然、不斷求真的過程。如何從人類認識事物的邏輯引導學生經歷“地球是球體”這一認識過程，教師需要把握學情，分析學生的認知邏輯。學生的認知邏輯是怎樣的呢？針對“地球是什么形狀”這一問題，教師對授課班級進行了課前調查，班級的學生都認為地球是球體，但是他們不能用生活中的現象來解釋，并不了解人類認識地球形狀的過程。雖有部分學生知道“天圓地方”“麥哲倫環球航海”等事件，但是并不能通過現象做出推測。如何帶領學生從認知邏輯入手親歷科學概念的建構過程呢？如在海邊，人們用望遠鏡觀察到遠方駛來的船，總是先看到帆頂，然后才看到船身；月食時，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生活現象，雖然這兩個現象是比較明顯的，但是對于學生來說，依然比較難理解，因為這里面包含了一個邏輯推理的過程。

綜合學習內容和學生的分析，教師形成了新的教學思路：教師能夠從學生的認知邏輯入手，以“現象—推測”為主線設計學習活動，讓學生根據模擬實驗中觀察到的現象去推測，逐步形成對地球是球體的認識，并發展學生的邏輯推理能力。

二、設計“現象—推測”主線活動，建立邏輯推理方式

根據新的思路，教師將其轉化為操作策略，形成了新的教學方案。在整體設計過程中，教師緊緊抓住“現象—推測”這一主線，以人類認識地球的發展史為主軸，截取典型的事例，以培養學生的邏輯推理能力為出發點，從學生認知邏輯設計兩個主線活動。

（一）主線活動一：影子實驗

教師首先引導學生利用手電筒、3個物體（1號正方體、2號圓柱體、3號球體）來做一個影子實驗，并引導學生在記錄單（見表1）上畫出影子，然后根據學生畫出的影子讓其他學生再反過來推測，圖中產生的影子擋住它的物體是幾號。

通過討論，學生很快知道如果影子的邊緣是直線時，擋住它的物體可能是1號正方體或者2號豎著放的圓柱體；如果影子的邊緣是圓弧形時，擋住它的物體可能是2號橫著放的圓柱體或者3號球體。緊接著教師出示3張月食照片（如圖1），讓學生推測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。學生在這樣的活動中很快明白了根據影子的形狀可以推測出遮擋物的特點。

（二）主線活動二：帆船入港實驗

在影子實驗的基礎上，教師出示小船、健身球、平木板等材料，讓學生模擬船在平面上行駛和在圓球上行駛的活動并在記錄單中記錄觀察到的現象。學生很快發現船在平面上行駛時，船帆A和船身B同時出現。船在球面上行駛時，先看到船帆再逐漸看到船身。

緊接著，教師出示一段人們在海邊觀察到遠處開來船時的視頻，學生再次印證了實驗中出現的真實情景。至此，學生對于海面是弧形的有了更深的認識。最后再次聚焦本課核心問題：“人們是如何認識地球形狀的？又是怎樣知道地球是一個球體的呢？”教師結合人類對地球的探索史，不僅認識到地球是個球體，還讓學生明白人類認識事物的規律是依據一些現象，然后進行合理的推測，最終獲得足夠充分的證據后形成的，同時也為學生今后對未知世界進行探索提供了一條學習路徑。

三、開展“現象—推測”課堂診斷，夯實邏輯推理能力

結合教學設計，教師進行了課堂實踐，從中我們也獲得了一些新的啟示。縱觀教師整個教學過程，基于教材與學生的研究，形成了貼近學生認識邏輯的基于現象的推測的學習路徑，同時基于“現象—推測”不僅可以發展學生的邏輯推理能力，也可以以這樣的學習路徑引領學生認識世界，認識浩瀚的宇宙，讓學生學會仰望星空。

（一）基于“現象—推測”，發展邏輯推理能力

學生在本課的學習過程中始終以“現象—推測”為主線參與學習活動。上課伊始，教師就引導學生通過猜一猜的游戲活動，不僅激發了學生的學習興趣，而且讓學生明白了推測是要基于事物的一些特征來展開的。接著是兩個主要探究活動。學生在影子實驗過程中，根據觀察到的影子反過來推測擋住手電筒光的物體的特征，由此推測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，但是學生已經感受到擋住月球的物體可能是圓盤形、圓柱形或者球體，這一環節讓學生質疑，體現了科學的嚴謹性。通過帆船入港這個實驗，學生發現了一個規律，即如果船從遠方駛來，在平的海面上行駛時是無法先看到船帆，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，但是推理出地球是球體，還需要實證。因此，教師再輔以視頻最終形成了正確的科學概念。從課堂觀察來看，學生進行了從現象到事物本質特征的推測，學習路徑清晰明朗。在這個過程中，學生能夠抓住現象進行合理的推測，發展了學生的邏輯推理能力。

（二）基于“現象—推測”，引領學生仰望星空

從古至今，人類對神秘的宇宙一直保持著極強的好奇心。人們對于宇宙的認識是在實際觀察過程中，基于一些自然現象做出的推測，然后在不斷的認知沖突中發展，最終借助技術的發展形成了正確的認識過程。如在學習本課地球的形狀時，學生從一開始的懵懂未知和猜測臆想到對生活現象的不斷觀察，并進行邏輯推理，再到后來麥哲倫船隊的環球航海旅行收集的直接證據。這是一個偉大而又艱辛的過程，是符合自然規律發現的過程。同樣對于浩瀚的宇宙來說，還有許許多多未知，教師通過今天的課，遵循學生的認知發展規律，讓學生基于“現象—推測”去發現地球形狀的一些有力證據，最終豐富人類探索地球的歷史，同時也為今后進一步發現浩瀚宇宙中的未知提供了一條可以借鑒的學習路徑，這是本課教學中最大的一個亮點。

當然，在本課的教學過程中，還有一些問題需要進一步探討。本節課從教學內容的編排上來看，還有科學史的教學。教學過程中雖然重演了兩個經典的實驗，這些實驗與科學家們曾經的研究思路相同，但是如何讓學生體會科學家探索求真的精神，如何讓學生深刻領會科學史與社會發展的聯系，還需要教師進一步思考。

綜上所述，教師可以從學生認知邏輯入手，重演人類認識事物的發展規律或本質的過程，基于現象去推測，然后借助人類認識事物過程中的實證最終形成對某一事物的認識。在這樣的學習路徑引領下，讓學生認識世界，發現規律，尋找依據，同時可以培養學生的邏輯推理能力。