舒俊波

【摘 要】抽象思维是科学素养的核心，是科学探究活动开展的基础。小学阶段是学生由形象思维到抽象思维的过渡期，也是抽象思维培育的关键期。教师在“生物与环境”的教学活动中聚焦猜测、推理、解释等思维过程，采取“猜之有理，在猜测中演绎思维过程”“推之有序，在推理中训练思维技巧”“释之有据，在解释中提升思维品质”的方法，以科学探究活动作为抽象能力培养的切入点，推进学生抽象思维的发展，提升学生科学素养。

【关键词】新课标 抽象思维 小学科学 教科版

一、小学高年级段抽象思维发展的现状与特质

科学课程对于培养小学生抽象思维有着独特的作用，其功能是其他学科所不能替代的。小学阶段是学生抽象思维发展的起步阶段也是关键阶段，逻辑能力与认知水平在小学高年级段均呈现快速成长的趋势。小学科学课程中大量的探究活动为抽象思维训练提供支撑，学生自己提出问题，设置假设，进行实验和调查，收集分析信息，并得出相应的结论，在科学探究活动中，完成形象思维向抽象思维的过渡。

某省小学科学检测卷（2016年）中第43题，原题干如下。

某同学为探究“光对绿豆种子萌发有无影响”，设计了以下实验方案：取两个培养皿，编号为“A”“B”，分别倒入适量的水，再各放入五颗绿豆种子。将“A”组置于有光的环境中，“B”组置于黑暗的环境中，其他环境条件相同且适宜。假设“绿豆种子萌发必须要有光”，那么实验现象应该是：

A.“A”组种子发芽，“B”组种子不发芽

B.“B”组种子发芽，“A”组种子不发芽

C.两组种子都发芽

D.两组种子都不发芽

变式1：将原题干中的“绿豆种子萌发必须要有光”改为“绿豆种子萌发不能有光”，选项不变。

变式2：将原题干中的“绿豆种子萌发必须要有光”改为“绿豆种子萌发不需要光”，选项不变。

将原题干与变式1、变式2分别让能力水平接近的五年级学生解答（每组40人），数据显示，原题干和两种变式的正确率普遍偏低，与五年级试卷平均接近90%的正确率相差较大。为什么看上去并不难的题目，正确率却不高呢？因为回答题目中的问题需要通过抽象逻辑思维进行推理，这恰恰是学生缺失的。五年级学生容易混淆生活经验与实验现象，倾向于把生活中认知的“真相”代入逻辑推理中;将猜想与实验结果混在一起，不太清楚什么是假设，什么是真相，难以梳理假设与现象的对应关系，对于结果和结论缺乏梳理与区分;易混淆推导路径与事实路径;不能很好地区分推论过程和事实发展经过，推论和结论出现矛盾和偏差时，容易做出错误判断。

二、课堂教学中抽象思维培育的策略与手段

以教科版五年级下册“生物与环境”单元为例，笔者在探究活动的各个阶段，聚焦抽象思维的表现方式，将抽象思维培育融入探究活动中，在探究活动中渗透思维训练，通过操作性强的课堂实践、规划性强的中期探究，探索课堂教学中抽象思维的培育策略。

1. 猜之有理，在猜测中演绎思维过程

“猜测—推理—解释”是抽象思维的重要环节。新课标要求五、六年级的学生，需要针对具体问题提出假設，建立证据与假设或观点之间的关系，“通过分析、比较、抽象、概括等方法，抓住简单事物的本质特征”。在猜测阶段，学生可以思考实验出现的各种影响因素，如何控制这些因素，实验可能出现哪些现象，现象对应的实验结果是什么。

（1）问题起航，在比较中甄别影响因素

在展开具体探究活动之前，确定影响探究因素十分重要。明晰探究对象与研究结果的关系，梳理对象和结果的逻辑关联，可以为后续正确开展探究活动做准备。在教学“种子发芽实验（一）”，讨论影响种子发芽因素时，把不同的因素进行梳理，通过讨论和甄别，形成具体的研究问题。

师：我们的研究问题是？

生：影响绿豆种子生长的因素有哪些。

师：生长还是发芽？

生：发芽。影响绿豆种子发芽的因素有哪些。

师：影响种子发芽的条件还是种子发芽需要的条件？

生：是种子发芽需要的条件。

植物的生长和发芽是两个不同的概念;影响发芽的条件和种子发芽需要的条件是两个不同的问题。通过比较将问题进行系统甄别，思考实验的合理性与可行性。研究问题越明确，学生对问题的认识越深刻，越有助于梳理逻辑脉络，清晰研究步骤，发展抽象逻辑。

（2）现象预测，在分析中厘清因果关系

明确问题之后，教师需要厘清思维脉络，思考实验中可能出现的各种结果，将各种可能性以对比的形式呈现出来，帮助学生梳理探究的因果关系。呈现预测后，通过讨论进行合理内化，查漏补缺。在教学“种子发芽实验（一）”时，针对“阳光”这一要素，在探究活动开展前，学生先思考对比实验可能出现的现象，并思考这些现象能说明什么问题（见表1）。

预测是对探究活动的整体判断，是抽象逻辑思维能力的具体表现。整理对比实验中可能出现的各种现象，确定实验现象与结果的对应关系，通过表格进行统一呈现。在预测和结论的对应中，学生需要反复判断因果关系，区分预测中各种现象之间的不同，从而锻炼思维能力。

（3）逻辑整理，在概括中明晰操作脉络

当研究因素较多时，各个因素容易互相干扰，影响学生做出正确的判断。利用图表把实验情况进行梳理，将多个可能的研究结果呈现出来，学生可以根据结果进行推导，得出正确的结论。在对比实验的不同因素之间寻找逻辑共同点，在概括中明晰实验的操作脉络。教师教学“种子发芽实验（二）”时，以阳光、土壤、水分等因素作为推导对象，将研究可能出现的结果进行汇总和梳理，帮助学生疏通因果对应性（见表2）。

将逻辑相似的信息放在一起呈现，让学生寻找规律，就是思维的概括过程。由多到少，将原本复杂的多因素推论过程简化为单因素推论过程;由少到多，分步完成各种现象和结果的逻辑对应，助力学生掌握科学的推导方法，强化概括能力。

2. 推之有序，在推理中训练思维技巧

推理需要根据事实进行推测并且判断事件之间的关系，是伴随探究活动的思维推进过程，是学生抽象思维能力的表现。新课标对五、六年级的要求是：“善于用类比的方法认识事物的特征，理解归纳推理和演绎推理的基本方法并用于解决真实情境中的简单问题。”学生运用抽象逻辑能力综合分析已有信息，判断实验发展的进程，对探究过程有整体认知，明晰探究的步骤，在推理过程中训练各种思维技巧。

（1）发散思维—穷尽可能求完整

将所有的可能一一罗列出来，去伪存真统一归纳，是抽象思维的常见方法。教师通过不断提问“还有其他可能吗”，让学生发散思维，列举各种可能的结果。教师教学“设计和制作生态瓶”，增加或者减少生态瓶中水、植物和动物的数量以了解变化给生态瓶内生物带来的影响。学生预测生态瓶中水越少，植物越少，鱼的数量越多，小鱼上浮的次数越多。但在实际操作过程中，却很难发现鱼上浮次数的变化。

师：为什么生态瓶的水变少了，鱼儿却没有上浮呢？

生1：水中的氧气还够。

生2：鱼儿害怕了。

生3：魚儿本来就不上浮。

生4：小鱼没有适应环境。

师：还有其他可能吗？

教师穷尽各种可能，打开学生的思路，展示学生对生态瓶的真实认知。引导学生对各种想法进行分类，评估回答的合理性，合并相近的答案，剔除不合理的想法，形成多样化的思路。学生在“发散—聚合—判断”中，锻炼抽象思维能力。使用穷举法时，教师不宜过早干预，要保证学生有足够的思考和讨论时间。

（2）逆向思维—因果倒置求突破

逆向思维也是抽象思维训练的方法之一，尝试让学生想一想“不是这样会如何”，思考另一种可能性。先假设一种结果，逆向推理产生的原因，教师通过适当引导，帮助学生明晰结果和原因之间的关系。逆向思维可以在实验陷入僵局时提供新思路，使得探究环节变得有趣。在教学“种子发芽实验（一）”时，教师让学生对结果进行预测。

师：你预测结果会怎样？

生：有土壤的种子会发芽，没有土壤的种子不发芽。

师：如果两组种子都发芽说明什么问题？

生：说明种子发芽不需要土壤。

师：如果种子发芽不需要土壤，会出现什么结果？

生：没有土壤的种子也会发芽。

第一个问题指向正向思维，第二和第三个问题指向逆向思维。逆向思维需要学生先列举预设的事实，再分析其中的原因，通过已知的逻辑关系进行反向推断。逆向思维对于厘清现象与结论的因果关系作用很大，学生在推断过程中，强化现象与结论之间的逻辑关系，更容易理解事物之间的本质关联。

（3）类比思维—内化归纳求流畅

类比迁移是推理的常用手法，也是抽象思维训练的重要手段。先观摩已知的事实，归纳出一般规律，再应用到新问题中，通过“类比—反思—迁移”地构建新概念，完成新认知。

类比推理是内在归纳的过程，学生需要先抽象，然后对抽象后的对象进行加工，最后应用到具体的情境中。可以采用图画方式进行辅助，以直观形象助力逻辑归纳，帮助学生完成抽象过程。教学“绿豆苗的生长”时，教师要求学生采用绘图的方式，记录绿豆苗的生长情况。学生发现绿豆苗的叶具有向光性，绿豆苗的根具有向水性，并通过绘图记录强化认知，深刻理解植物生长需要阳光和水。在类比思维的作用下，学生理解绿豆苗叶片交错生长是为了获取更多的阳光，植物的茎向上生长，植物的根向下生长，就是为了更好地获得阳光和水分。绘图并辅以内在的抽象归纳，既保证观察现象的准确性，也有助于思维的提升。

3. 释之有据，在解释中提升思维品质

（1）深刻性—梳理结果得结论

思维深刻性需要在观察的基础上，通过思维加工去粗取精，去伪存真，由表及里，抓住事物的本质。将多个研究结果以合理的方式呈现出来，帮助学生得出正确的结论。图表可以帮助学生忽略干扰因素，理解复杂问题，厘清因果关系。教师教学“种子发芽实验（二）”时，影响绿豆种子发芽的因素有很多，分别为阳光、温度、土壤、空气和水分，学生设计的对比实验需要控制变量，只研究一个因素。如何控制变量，确保实验有序进行，对学生抽象思维提出挑战。采用表格统计的方式，不仅能很清晰地展示如何控制变量，而且能帮助学生梳理已有信息，对结果分析整理，形成研究结论。在图表的帮助下，学生在明晰因果关系的同时，也掌握了科学推导的方法。

（2）灵活性—统计数据感趋势

思维灵活性是需要根据实际情况及时改变原认知，并利用新认知去解决问题。灵活性旨在从不同的角度思考问题，较全面地分析问题，感知现象背后存在的逻辑关系。教师教学“蚯蚓的选择”时，将蚯蚓放入盒子后，有的蚯蚓抱团缠绕聚集在中间，有的蚯蚓开始到处乱爬，先进入干燥的土壤中。教师将各个小组的数据进行统计和整理，让学生自己分析出实验数据的整体趋势。在对比实验教学中，总会出现各种意外，需要综合分析实验获取的各种数据，统计数据感知趋势，再聚焦特殊数据，分析产生特殊数据的缘由，这一过程锻炼了思维的灵活性。

（3）批判性—透过现象看本质

对于研究中出现的各种“奇特事件”，教师需要予以重视，不能逃避。直面特殊事实，将探究活动中的疑问转变为资源，让学生深入思索干扰实验的各种因素，以批判的眼光审视获得的各种信息，区分哪些信息值得采用，哪些证据可以质疑。经历逻辑批判训练后，面对复杂多变的问题，学生也能以批判的眼光来看待。在教学“种子发芽实验（二）”时，有学生发现有空气和无空气组都发芽了。

生1：没有空气也能发芽！

师：介绍一下你们的实验。

生1：两组都放在杯子里，杯子用纸片盖住……

生2：反对。盖住只是空气不流通，杯子里有空气。

生3：应该放在水里。

生4：反对。水里也有空气，应该用塑料袋把杯子紧紧裹住。

生5：反对。裹住也有少量空气，应该用真空袋把空气全部抽掉……

在批判的过程中，学生考虑更多细节，形成更合理的策略。在探究现象的辅助下，学生明晰因果关系，抽象思维和具象思维相辅相成。

思维培育是系统工程，需要各个学科协同合作，共同促进学生的发展;思维培育是长期工程，需要坚持努力方能看见成效;思维培育还需考虑学生个体特征和课堂实际情况，需要经历规划、实践和反思。我们有理由相信，抽象思维的系统培育能促进学生抽象逻辑能力的提升，进而推动学生科学素养的生成。

（作者单位：浙江省杭州市竞舟小学）

责任编辑：赵继莹