实验教学相关能力分析（1）——认知能力类

艾 伦

实验教学相关能力分析（1）
——认知能力类

艾 伦

重点分析了中小学实验教学相关能力中的认知能力类，其中涉及观察能力、分析能力、综合能力以及逻辑思维能力。这4个能力是对事物形成正确认知的基本能力，同时也是实现创新的基础。

实验教学；观察能力；分析能力；综合能力；逻辑思维能力

中小学实验教学相关能力是希望通过实验教学使学生有所提高的能力，也是学生创新能力培养中所关注的那些基本构成的简单型能力。这些能力分为三类，分别是认知能力类、创造能力类、操作与社交能力类。本文重点分析认知能力类的4种简单型能力：观察能力、分析能力、综合能力以及逻辑思维能力。认知能力是人对事物形成正确认知的基本能力，是进一步对事物形成正确判断的保障，而对事物的正确判断则是实现创新的基础。

构成创新能力的基本能力分类

一、观察能力分析

人对事物的观察（Observation）来源于好奇心和兴趣心，观察能力是人类眼、耳、鼻、舌、身5个感官的具体表现。原来“观察”一词只与人的视觉有关，“观”是观看，“察”是考察，即用眼睛考察事物。但这里的观察能力所涉及的已经从只通过视觉感官延伸到除了视觉外还有听觉、嗅觉、味觉、触觉等多个感官运用，观察能力是用这些感官共同对事物进行考察的能力。

人对事物做出的判断依赖其观察能力（但不仅仅是观察能力），真正的教育工作者特别注重学生对事物观察能力的培养。法国著名思想家、哲学家、教育家卢梭在其论述教育的巨著《爱弥儿》中，用大量篇幅详细讲述了对儿童和少年观察能力的培养和训练过程，并记叙了一个真实的故事。一个孩子的父亲想考查一下孩子经过3年教育后的成果，他同孩子和孩子的老师一起到一个空旷的地方散步，那里有一些小学生在放风筝。父亲边走边问他的儿子：“风筝的影子在这里，风筝在哪里？”那个孩子连头也不抬一下就立刻回答说：“在大路的上空。”那位父亲听完这句话，就吻了他的儿子，考完以后，也没有说什么话就走了。第二天，他送给老师一张钱票，在他的薪俸之外还给了他一笔年金。［1］事实证明通过有意识地培养和训练，学生的观察能力是能够提高的，同时他们对事物做出的判断也逐渐变得准确无误。培养和训练学生观察能力的有效途径是不断增强他们对事物的好奇心，不断引起他们对未知世界的兴趣。刚出生不久的哺乳类动物对周围的事物充满了好奇心，它们会不停地通过查看、抓弄、耳听、鼻闻、啃咬等方式了解感兴趣的东西，人类也是如此。

但是必须指出，人仅通过观察而对事物做出的判断属于经验判断，而经验判断并不总是正确的。卢梭在《爱弥儿》一书中也非常详细地论述了这个问题，他通过让孩子观察一根插在水中看似折断的木棍（注：由于水与空气对光的折射现象）说明仅仅通过视觉的表面观察不能发现事物的本质，还必须再通过其余的感觉器官综合运用以及其他的处理和分析方法才能对事物做出正确判断。［2］

二、分析能力与综合能力分析

如果仅从字面意义来看分析（Analysis）与综合（Comprehensive）这两个词，则分析就是将研究对象的整体分为各个部分、方面、因素和层次，并分别地加以考察的认识活动［3］；而综合就是将已有的关于研究对象各个部分、方面、因素和层次的认识联结起来，形成对研究对象的统一整体的认识［4］；分析与综合是对事物认知过程中互逆的两个过程。但以上定义仅仅反映了人在对事物的认知过程中较为初始的一部分活动，分析与综合在认知过程中更加重要的作用并没有体现出来。以下我们将对此做详细讨论。

1.分析过程

分析过程除了将研究对象的整体进行分解以考察其各个部分的规律以外，更重要的在于分析过程是从一个已经存在的事物中发现一般性的规律，这是一个归纳的过程，是从特殊到一般。由于分析的目的是发现那些一般性的规律，所以作为一项研究来说，分析的结果是具有唯一性的。牛顿就是对整个宇宙中大量宏观现象（特殊）进行分析后得出了唯一性普适定律（一般），如：牛顿第二定律。唯一性规律告诉我们，任何人不可能再得出另一个不同于牛顿第二定律的表达式，它也能在牛顿物理学研究的范围内，与牛顿第二定律一样正确无误地反映宏观物体的运动规律。

在科学研究中研究者经常采用的研究方法是分析方法，也就是归纳的方法，这种方法可以发现已经存在的事物中那些未知的规律，而这些发现的规律具有明显的唯一性特征。能够发现这些别人未发现的自然规律就是创新，但是由于科学研究结果的唯一性，使得发现类的创新变得十分艰难。

2.综合过程

综合过程除了将研究对象各部分整合起来以考察其整体规律以外，更重要的在于综合过程是运用一般性的规律实现一个原本不存在的事物，这是一个演绎的过程，是从一般到特殊。由于综合的目的是要实现那些原来不存在的事物，所以作为一项发明来说，综合的结果是具有多样性的。例如，用已经掌握的电学和光学等理论知识发明一台电视机，这一过程就需要进行综合（利用综合理论将电视机的整机原理图画出来）。但时，由于不同型号甚至不同生产批号的电视机在原理、功能、结构等方面都是有差别的，所以可认为具有无穷多个综合出来的结果。

在技术研究中研究者经常采用的研究方法是综合方法，也就是演绎的方法，这种方法可以发明出一个以前并未存在的新生事物，而由于这些新生事物之间存在着差异，所以具有多样性特征。能够发明出一个新生事物当然也是创新，但是由于技术发明结果的多样性，使得发明类创新比较发现类创新显得要容易一些。

3.分析能力与综合能力

分析能力与综合能力对于培养中小学生创新能力来说都是十分必要的。虽然这两种能力都与人掌握知识的情况有关，但是它们具有完全不同的性质与特点，一般认为，分析能力与人所掌握知识的深度呈高度正相关，而综合与设计（关于综合与设计的区别将在后文中讨论）能力则与人所掌握知识的广度呈高度正相关。有人曾经做过一个非常形象的比喻：“中国学生的知识是1英里深，1英寸宽；美国学生的知识是1英寸深，1英里宽。”中国中小学生的知识在深度和广度上的不同，决定了他们的分析能力相对于综合与设计能力要差得多。在这里举一个实例：北京大学物理系赵凯华教授曾带领奥林匹克物理竞赛获奖的我国中学生赴美，与美国同龄的学生举行联谊交流活动。活动中有一项测试，其中一个试题为：“给你1加仑汽油，请用一种方法测量出这些汽油燃烧后能够释放出多少热量。”对此，所有中国学生的答案基本上是一样的：“请告诉我这种汽油的燃烧值，就可以计算出它释放的热量。”而美国的学生则不同，他们设计了不同的方法对汽油燃烧放热进行测量。例如：有的学生设计了与外界绝热的炉子为水加热，根据测量到水的质量、温升和水的比热计算汽油释放的热量；同时，还要考虑到控制汽油的缓慢燃烧，不能让它爆燃。还有的学生设计利用汽车加上1加仑汽油，根据汽车的质量、速度、阻力、位移等计算出所做的功，再换算为热量。美国学生的方案很多，而且设计精巧，是我国学生所不及的。

中国中小学生综合设计能力相对较差，造成这一现象的原因主要有以下几个方面。

（1）中小学教师的知识结构特点。中国中小学教师一般都毕业于师范院校，而师范院校课程设置不同于工科院校，所学课程基本都是分析类课程（如：数学分析、力学分析、电路分析、分析化学等），他们本身就没有系统地受过综合与设计的训练，在培养学生的综合能力方面不存在优势。

（2）课程设置与授课特点。中小学课程设置与教师授课特点也是偏重于分析。例如，语文课以分析课文为主，数学课以分析解题思路为主，其他的课程也都与此相似。学生在学习过程中很少受到综合能力的训练。

（3）高考制度的限制。“3+X”高考方式使得学生的全部精力都集中到几门功课上，他们在这几门功课的知识上追求深度，而在所有知识的广度方面却受到了限制。

（4）中国文化的影响。中西方的文化有着巨大的差异，其中文字就是这些差异之一。使用象形文字的中国人，几乎整个儿童时期都在学习汉字，大约在小学毕业前（9、10岁前后）所掌握的文字才能够开始阅读各种书籍。而西方拼音文字国家的儿童则可以在很小的时候（4、5岁左右）就掌握了26个字母，便可以开始阅读大量的书籍，其知识面要明显宽于中国同龄的孩子。

由于人的综合能力与其所掌握知识的广度呈高度正相关，而在日常教学活动中对综合能力的训练又缺乏经验，所以在实验教学中注重学生综合能力培养将是一个重点和难点，也是一个值得认真研究的课题。

三、逻辑思维能力分析

在这里，我们将“逻辑”一词与“思维”一词连在了一起使用。其实逻辑的对象即思维，或更确切地说，概念的思维，基本上是在逻辑之内研究。［5］

1.逻辑思维

逻辑思维（logical thinking）是理性思维，就是根据逻辑规律，运用逻辑方法进行思维。人对事物的认知就是在建立概念，而建立概念则是人的一种思维形态。人类主观世界的思维形态与外部客观世界的物质形态是完全不同的，物质形态没有正误之分，而思维形态是具有正误之别的。例如，日出日落是一种物质形态，我们不能说日出日落谁正谁误，或者日出日落现象是正确的还是错误的。但是思维形态却不是这样，由于人们存在专业背景、知识结构、观察视角以及态度立场等方面的差异，就产生了对一个事物本质的判断得出截然不同结果的现象。根据逻辑规律，运用逻辑方法进行思维是使得思维正确、判断无误的有力保障之一。学会逻辑思维方法，提高逻辑思维能力对于中小学生是十分必要的。

2.逻辑思维与非逻辑思维

人们对事物的认知方式有逻辑的也有非逻辑的，西方人善于采用理性的逻辑思维方式，西方哲学就是建立在逻辑学基础上的，亚里士多德在公元前4世纪就首创了逻辑学，提出了形式逻辑的三段论。有“现代哲学之父”之称的笛卡尔则使用清晰严格的逻辑推理过程证明了“我思故我在”这一著名的哲学命题。中国的孔子和古希腊的苏格拉底是同时代的人（公元前5世纪），他们都是著名的哲学家、思想家、教育家，孔子被称为东方的苏格拉底，而苏格拉底则被称为西方的孔子，作为教育家他们在教学时同样都喜欢采用对话形式。但是，两人的思维方式和论证方法是截然不同的，孔子更注重生命情感而苏格拉底更注重逻辑论证。

一次，苏格拉底与一位学生讨论道德问题。苏格拉底问这位学生：“什么是有道德的人？”学生回答：“做人要忠诚老实，不能欺骗人，这是大家都公认的道德行为。”苏格拉底问：“和敌人交战时，为了战胜敌人，欺骗和迷惑敌人是不是道德的呢？”学生回答：“欺骗敌人可以，欺骗自己人就不道德了。”苏格拉底问：“我军被包围时为了鼓舞士气，欺骗士兵说援军马上到，是不道德的吗？”学生回答：“战争情况是一种特殊的情况，日常生活中不能欺骗。”苏格拉底问：“在日常生活中，儿子生病了，父亲为了让儿子吃药欺骗说这不是药，这种欺骗不道德吗？”学生说：“这种欺骗是符合道德的。”苏格拉底又问：“不骗人是道德的，骗人也是道德的，那么什么才是道德呢？”学生被问住了，苏格拉底说：“道德在不同的语境中有着不同的含义，不存在任何一成不变的道德概念。”［6］

《论语》中记载了孔子与学生宰予关于守孝问题的对话（出自《论语》阳货篇第十七）。宰予是个喜欢思辨、批判、逻辑思维的人，对父母去世守孝三年的问题向孔子发问，宰予说：“服丧三年，时间太长了。君子三年不讲究礼仪，礼仪必然败坏；三年不演奏音乐，音乐就会荒废。旧谷吃完，新谷登场，钻燧取火的木头轮过了一遍，有一年的时间就可以了。”孔子说：“才一年的时间，你就吃开了大米饭，穿起了锦缎衣，你心安吗？”宰予说：“我心安。”孔子说：“你心安，你就那样去做吧！君子守丧，吃美味不觉得香甜，听音乐不觉得快乐，住在家里不觉得舒服，所以不那样做。如今你既觉得心安，你就那样去做吧！”宰予离开后，孔子说：“宰予真是不仁啊！小孩生下来，到三岁时才能离开父母的怀抱。服丧三年，这是天下通行的丧礼。难道宰予对他的父母没有三年的爱吗？”

两个人都是在讨论道德问题，孔子用生命情感论证道德的必要性，而苏格拉底则用逻辑推理论证道德的存在条件。两位人文巨匠的态度代表着东西方处理问题的方式，一个善用情感，另一个则善用理性。

3.逻辑思维能力

培养学生的逻辑思维能力首先应该让他们学会运用形式逻辑。西方素质教育的教育理念一直继承欧洲中世纪教育传统中的“七艺”课程，即文法、论辩术、逻辑学、算术、几何学、天文学、音乐。“在国外，逻辑教育一直被作为一种面向全体受教育者的素质教育。在我国，逻辑教育基本没有得到应有的重视。中小学教育中基本没有逻辑知识与方法的传授。”［7］在常态教学中加强理性的逻辑推导是十分重要的，教师在讲授“是什么”时一定要提出或由学生提出“为什么是”的问题。实验教学中可不断提出“为什么这样设计实验过程”“为什么这样采集数据”“为什么使用这样的设备”等问题，并让学生进行逻辑上的推理，这些都可以在实验准备阶段和填写实验报告时有意识地进行。培养缜密的逻辑推理能力未必只有通过开设形式逻辑课程实现，基础教育阶段的课程教学都蕴含着理性思维的内容和方法，只要注重这种思维训练就是可以的，其实任何一门课程都可以传授逻辑知识和训练逻辑思维。

［1］ 卢梭.爱弥儿：论教育［M］.李平沤译.北京：商务印书馆，1996：210.

［2］ 卢梭.爱弥儿：论教育［M］.李平沤译.北京：商务印书馆，1996：280.

［3］ 百度百科.分析［EB/OL］.http：//baike.baidu. com/view/239473.htm.

［4］ 百度百科.综合［EB/OL］.http：//baike.baidu. com/view/186575.htm.

［5］ 黑格尔：逻辑学（上卷）［M］.杨一之译.北京：商务印书馆，1966：23.

［6］ 刘艺工.苏格拉底与案例教学法［J/OL］.http：// www.law-lib.com/lw/lw_view.asp？no=1277.

［7］ 李包庚.当前我国逻辑学教育的误区与对策思考［J］.宁波大学学报（教育科学版），2011（3）：18-22.

作者信息

艾伦，教授，本刊特约撰稿人。首都师范大学，100048

Analysis of the Related Ability of Experimental Teaching （1） : Cognitive Abilities

Ai Lun

This paper mainly analyzes the cognitive abilities of the experimental teaching of primary and secondary school，which involves the observation ability， analysis ability， comprehensive ability and logical thinking ability. These abilities are the basic ability to form a correct understanding of things， but also the basis for the realization of innovation.

experiment teaching； observation ability； analytical ability； comprehensive ability； logical thinking ability