理性思维培养策略：基于课堂问题设置视角

◎王仁伟

2016年发布的《中学生发展核心素养》报告中确立了六大学生核心素养，其中“文化基础”中提出科学精神具体要点为理性思维、批判质疑、勇于探究等。［］而理性思维是建立在证据和逻辑推理基础上并具有一定方向的思维方式。

思维能力的培养往往伴随在学习过程中。学习的主阵地是课堂。课堂语言是学生和教师进行信息交互的主要方式，而教学问题是课堂语言的最主要组中部分，有效的问题设置以其明确的思维导向，可以促使学生自主思考、积极探究。鉴此，教师应通过有效的问题设置促进学生的知识体系构建以此来培养理性思维。

一、知识梳理，夯实点

知识点是知识的基本单元，例如“重力的概念”、“比较金属的活动性顺序”和“知道细胞是生命活动的基本结构和功能单位”等等。知识是教学的重要内容，有效的问题设置，在知识的教学中有序梳理、合理布局、层层递进，可以在知识落实的同时提升学生的理性思维，使其鱼、渔兼得。

案例1：在《体内物质的运输》教学中，为了落实知识点“指认人体心脏的结构”中关于心室壁比心房壁厚的原因，可设置问题：“结合心房和心室收缩输送血液的特点，从结构和功能的关系说明心室壁为什么比心房壁厚？”，通过这一问题的设置很好将这一知识点呈现在了学生的知识体系中，而且让记忆知识转变为理解性知识。

案例1所提及的知识形成，就思维角度而言是一种因果关系的逻辑推理能力，属于理性思维能力。

科学知识复杂性决定了学生学习过程的复杂性，因此教师在课堂教学中应充分遵循这一规律，通过问题设置，指导学生依照一定的方法进行思维，从而构建知识体系。知识点的逐个夯实，为知识体系构建打下坚实基础，于是也就有了下一步，点与点之间的各种联结。

二、横展纵拓，点成线

1.横向设置，延展知识面，培养横向思维

（1）横向问题设置。横向问题是指教师在课堂教学中为了引导学生对于原有知识面进行延展而设置的问题。纵观初中科学的教学，为了增加某一原理或观点的适用范围往往采用横向问题。

案例2：在《水的浮力》教学中，“物体浮沉的条件”是一个知识点。学生原有概念为“木球能浮在水面上”，从实验现象观察到木球确实浮在水面这一现象，使学生顺应这一知识点，为了延伸学生对该知识点的宽度，可设置横向问题：“木球能否浮在煤油上？”或“铁球能否浮在水上？”从而使学生在原有知识点之上通过对问题的思考，经过自身加工去完善知识点，进一步理解知识点“物体浮沉的条件”。

（2）横向构建。横向问题的设置使学生的知识体系向横向构建，表现为知识体系在宽度上的拓展。如图1，原有知识点a通过横向构建形成知识点b和c。初中科学中属性相似的知识点一般都通过横向构建获得。

案例3：在《生殖和发育》教学中，“人的生殖”这一知识点横向构建可形成“动物的生殖”或“植物的生殖”等知识点；在《几种重要的盐》的教学中，“碳酸钙的性质”横向构建可形成“碳酸钠的性质”或“氯化钠的性质”。

（3）横向思维。在知识构建过程中，知识点a到知识点b（或c）的思维过程其方向表现为横向推理，属于理性思维的范畴，具体表现出来的思维方式有类比、比较、隐喻等思维。

案例4：在《物质的构成》教学中，分子之间有空隙的教学是一种横向思维，属于类比思维：本体是酒精和水的实验中（如图2甲）的酒精和水分子，而比体芝麻和黄豆混合实验中（如图2乙）是黄豆和芝麻，两者就学生当时的认知水平而言有很多性质是相似的，包括外形（性质A），物质的构成（性质B），黄豆和芝麻在混合的过程中体积减少（性质C），而水和酒精混合也体积减少（性质C），可观察到黄豆和芝麻在混合的过程中体积减少的原因是它们之间有间隙（性质D）。即比体和本体均具有性质A、B、C，而比体还具有性质D，于是合理推断本体也具有性质D，即分子之间存在间隙。

案例5：在《光合作用》的教学中“关于光合作用和呼吸作用的相互关系”，学生在学习了光合作用和呼吸作用之后已经对其概念有了认识，教材通过表格（如下表）的形式，经过不同角度的横向比较，使学生更加深刻的理解这两个重要的概念，这是横向思维中的比较思维。

表 光合作用和呼吸作用的相互关系

案例6：在《原子结构模型》）教学中关于原子的核式结构模型的建立采用的就是隐喻思维，其过程是人们发现电子绕原子核运行，恰似行星绕太阳运行一样，与又称之为行星绕太阳模型。

横向问题的设置，在拓展知识面的同时，培养了学生的横向思维能力，但就知识体系构建而言，知识点深度并没有加深，因此通过纵向问题的设置，加深对原有知识的理解是必要的。

2.纵向设置，拓深知识度，培养纵向思维

（1）纵向问题设置。纵向问题与横向问题是相对的，是指教师为了引导学生加深对原有知识的理解而设置的问题。在教学实践中，由于科学知识的逻辑顺序，教师所设置的问题大部分是纵向问题。

案例7：在《水的浮力》教学中，教师设置问题：“木球为什么能浮在水上？”就属于纵向问题设置，较原有问题“木球能否浮在水面上？”其问题的指向是对于“物体沉浮的条件”这一知识点有了纵向加深，学生通过对该纵向问题思考，再经过一系列内化处理就会对于“物体沉浮”知识点纵向有了构建。

不论是纵向还是横向问题设置，其目的在于学生通过处理这些问题，顺应或同化新知识点，并将其纳入已有知识体系中从而形成新的知识体系。因此纵向问题的思考过程中伴随着知识的纵向构建。

（2）纵向构建。纵向构建是学生在接受新的事物或现象后，在知识的深度上进行知识构建的一种方式。原有知识点a纵向构建形成知识点d和e（如图3）。在初中科学中具有一定逻辑顺序的知识往往都是通过纵向构建而获得。

案例8：在《影响摩擦力大小因素》教学中，“小车在木板上滑行较远，在棉布上滑行较近”这一知识点纵向构建“小车在较光滑的接触面滑行较远”再纵向构建“接触面光滑摩擦力较小”这一知识点，这是一种从现象到本质的逻辑顺序。

案例9：在《种子的萌发》教学中，“种子要萌发种子应该是饱满的、胚完整且有生命。”这一知识点纵向构建“种子萌发的外部条件是适宜的温度、一定的水分和充足的空气”，这是一种由内及外的逻辑顺序。

（3）纵向思维。在知识构建中，知识点a到知识点d（或e）的思维进程表现出纵向推理过程的特点，其同样属于理性思维的范畴，思维形式主要表现为如归纳、演绎等思维。其思维能力的培养可以加深思维深度。

案例10：在《常见的酸》中关于“酸的通性”的教学，教材通过一系列针对盐酸的实验，设置了三个活动，包括在氢氧化钠溶液中滴入紫色石蕊试液再滴加盐酸，鸡蛋壳中滴加盐酸以及盐酸除铁锈，得出个别性结论：盐酸能与许多物质反应。而后设置活动将硫酸滴到锌、氧化铁、氢氧化铜等物质中，按照纵向进程得出酸的通性。这是特殊性知识到一般性知识的过程，其思维过程为归纳思维。

案例11：《常见的碱》中碱的通性中同样采用纵向思维，首先通过一系列氢氧化钠的实验直接得出碱的通性，在碱的个性中最后片断提到氢氧化钙的相关实验，是通过之前建立的通性这一般性知识到氢氧化钙的个性这一特殊性知识的过程，属于演绎推理，其思维为演绎思维。

归纳和演绎思维就思维进程而言是纵向思维，其推理过程表现为归纳和演绎推理，这些推理均已原有的知识作为起点，但就推理结论而言归纳是具有扩展性的，而演绎具有必然性的，不论何种结论就学生构建知识的角度而言原有知识体系均得到加深，促进体系向纵深的发展。

三、联横结纵，线建面

由于学生原有知识体系是一个整体，当形成知识点，通过纵横构建形成知识线后，这些线就会纵横交叉凸显出知识面（如图4），依靠的就是联横结纵的推理过程，因此在此过程中促进了学生理性思维的培养。就一节完整的课而言，问题设置总是纵横交叉的，而且知识体系构建的推理进程也是交叉的。

案例：12：在《大气层》的教学中，在大气层的重要性之后是大气温度随高度变化规律的研究，采用如下设计：①图片展示1：乞力马扎罗山，山顶却白雪覆盖，说明了什么？（纵向问题）②初步猜想：海拔高度越高，温度越低。（纵向推理）显然从科学结论的得出方面而言，不够严密。③图片展示2：日本富士山和天山。④设问：结合图片1，你能来解释现象吗？（横向问题）其他地方的山脉也呈现出如乞力马扎罗山的气温规律。（横向推理进行比较过程）⑤综合上述：是不是个别现象？（纵向问题）通过不完全归纳，可以得出初步结论：海拔高度越高，大气温度越低。（纵向推理通过归纳得出结论）⑥合理推论：海拔高度一直升高，温度就一直降低。（纵向推理）⑦猜想分析论证：能否用实验的方法来说明每个高度的温度情况？（纵向设问）⑧假想实验：有一座很高的山，登山者身上携带很多根温度计，在很近的距离都放一根温度计，测出当地的高度和温度记录。⑨给出数据：作出图线。

四、改造重组，面构体

学习的过程是学生在原有知基础上进行重新建构的过程。原有知识可能是正确的，也可能是错误的。因此教师在教学过程中通过一定方式改变其错误的知识是必须的。

1. 改造问题设置 改造问题是指教师为了纠正学生原有错误的已有知识进行设置的问题。此类问题在课堂教学中可以帮助学生改造原有知识从而重新构建知识体系。

案例13：在《水的浮力》教学中，学生已具有“木球能浮在水面上”这一知识点，当教师设置问题“木球能浮在煤油上吗？”这一问题时势必从原有的知识体系中去寻找这一相关知识点试图来解答这一问题，若学生知识体系存在“木球能浮在煤油上”这一知识点，此时教师可设置问题：“你能用实验来验证你的想法吗？”属于改造问题，学生通过实验若观察到“木球在煤油中沉下去了”，此时学生就会对原有的“木球能浮在煤油上”知识点进行改造形成新的知识点“木球不能浮在煤油上”，并将此知识点纳入原有关于“物体沉浮”的知识体系形成新的知识体系。

2.重组构建 改造性问题设置总伴随着知识体系的重组构建。重组构建是指学生在接受新的事物或现象时，试图用原有知识中的某个知识点去解释却出现相互矛盾时，主动的去改造原有知识体系的构建过程。如图5，原有知识点a重组构建形成知识点f。由于学生一些非正规获得的原有知识点往往是不科学或者有偏差时，因此可以通过知识的重组构建形成新的知识点从而纳入新的知识中。

案例14：在《牛顿第一定律》的惯性教学中，学生由于实际生活经验“速度大的物体不容易停下。”而形成了“速度大的物体惯性大”的知识点，此时教师通过一些具体事例说明和纠正学生错误知识点，让学生重新构建形成正确的知识点“物体惯性与速度无关”。

当然在知识体系构建中，由于学生原有知识体系是一个整体（如图6），有知识点a、b、c，因此任何一个方向的知识体系构建都不是独立，当某个知识点a和c被同化或改造成新的知识点A和C后纳入新的知识体系，而知识点b则被摒弃，同时在新的知识构建又会形成知识点e、f等。而从原有知识体系构建进入新的知识体系的过程就是思维的过程。在下一次的信息加工过程中又可演变为一个原有的知识点，致使学生的知识体系在这种交叉的构建中不断达到新的水平，形成一个立体的新的水平的知识体系。

3.发散和收敛思维 重组构建从时空角度而言，跨度往往是比较大的，因此在此过程中往往会形成一种综合性较强的理性思维——发散和收敛思维。在知识构建中，（如图4）若以知识点a点为思维原点，经过多向思维进程，形成知识点b、b、d和e，就是发散思维；而反之由知识点 b、c、d和 e向同一知识节点A的思维进程就是一种收敛思维。在章节复习的课堂教学过程中，由于内容的跨度较大，这就要求学生能利用发散和收敛思维去考虑一个问题，同时由于发散和收敛的辩证统一，往往在发散和收敛思维会出现同一个实例。

案例15：在《对环境的觉察》这一章复习课堂教学中，以感觉世界中的感官以及对应的感觉为思维原点，可通过发散思维形成耳与听觉、光和凸透镜等知识点就一种发散思维；在最后又通过这些点进行归纳从而提升了感觉这一知识节点又是一种收敛思维，在发散和收敛的进程中也体现逻辑思维中的归纳和演绎等思维。

总之，理性思维能力的培养并不是一蹴而就的，其长期性决定了教师只有坚守科学认知的特点，长期积累，才能促进学生在构建知识体系的同时提高理性思维能力。而课堂问题的设置犹如打开学生思维大门的钥匙，在学习的过程中起到至关重要的作用。

［1］邢红军，刘烁，张抗抗.核心素养视域下初中生物理能力表现研究［J］.课程·教材·教法，2017年（8）：63-68.

［2］ 朱清时.义务教育教科书科学［M］.杭州：浙江教育出版社，2014.