通过科学教材培养低年级学生的科学思维（上）

张军霞

2017年颁布的《义务教育小学科学课程标准》（以下简称“新课标”）中有关科学探究的总目标指出，要使学生能“初步了解分析、综合、比较、分类、抽象、概括、推理、类比等思维方法，发展学习能力、思维能力、实践能力和创新能力，以及运用科学语言与他人交流和沟通的能力”。这一段话中特别提出了多种在科学学习过程中会应用到的科学思维方法，强调了科学思维能力的培养。在《义务教育小学科学课程标准解读》（以下简称“课标解读”）中建构了科学学科的核心素养，更是重视科学思维的培养，将科学思维与创新作为科学学科核心素养的4个方面之一。在中国学生发展核心素养课题组提出的“中国学生发展核心素养”框架中，科学精神是6大核心素养之一，其基本要点包括理性思维、批判质疑、勇于探究。其中理性思维、批判质疑都与科学思维直接相关。所有这些文件都高度重视科学思维能力的培养，因此，小学科学教材应该将科学思维融入科学实践活动的设计之中。

目前，基于新课标的小学科学低年级教材教育部已经审定，在2019年春季全部进入学校。本文尝试探讨如何通过低年级科学教材培养学生的科学思维能力，希望能与科学教师们共同研究。

科学概念的形成过程要与思维活动紧密联系

新课标的课程内容是围绕大概念、核心概念组织的，其中的主要概念可以理解为核心概念，其上位概念为大概念。在科学教材设计中，既要考虑主要概念与学生头脑中可能的原有概念之间的联系，也要考虑新课标设定的学段学习目标，保证科学概念的发展是进阶的、有层次的。此外，在教材编写中，还要适当地考虑跨学科的概念联系。

由于概念是一种思维形式，所以概念不是独立于人之外的客观存在，概念的本质属性需要通过人脑的思维，即通过比较、分析、综合等思维过程才能回答。概念源于对客观事物的认识，具有客观性。但是用文字表达的概念，其内在的意义，只能靠思维理解和建构。因此概念教学重在理解和意义建构，是思维的教学。学生由于经验、思维能力的差异，对概念的建构会有不同的水平，概念教学的目的就是帮助学生在原有基础上在自己头脑中尽量建构更高水平的概念。

新课标中低年级段的概念学习目标多为具体概念，要通过对概念例证的观察（用感觉器官感知）而获得关键特征。在教学中，学生需要观察大量直观、具体的事例，通过积极的思维，获得充分的事实性的基础概念，为中高年级的概念进阶打下基础。科学思维有多种方法，如比较与分类、分析与综合、归纳推理与演绎推理、因果推理、类比推理等。在低年级段，获得事实性的基础概念所用的思维方法主要是比较与分类、分析与综合、判断与简单归纳推理等。

比较与分类

概念有内涵和外延。内涵描述的是事物的特有属性；外延是一类事物，解释一个概念时，我们可以采用列举具体事物的方式。概念外延涉及的事物，有的数量少，可以一一列举出来；有的数量很多，此时，我们可以将外延分成若干小类，这就是概念的划分。分成小类时，要使用同一个分类标准。如果只是根据实践的需要选择任何一种属性分，以方便使用，就是简单的划分；如果根据事物的本质属性或显著特征分，有利于知识的系统化，就是分类。

在小学科学教学中的分类，既有将一些事物分成不同类别的思维倾向，也有将大类分成小类的思维倾向。如果将大类分成小类，可以层层下分，形成母类、子类等。课标在高年级段的学习目标“对常见植物进行简单二歧分类”，就是层层下分的形式。在低年级段，分类主要是前一种，即将一些事物分成不同的类别。因为学生可以使用任何一种属性作为分类标准，所以其中有一些是划分，而不是严格意义上的分类。

分类是在比较的基础上进行的。在《现代汉语词典》中，比较的意思为“就两种或两种以上同类的事物辨别异同或高下”和“用来比较性状和程度的差别”。在科学教材中，提供学生分类的事物，在大类上是同一类的，学生通过比较，找出它们的不同点和相同点，根据相同点进行分类。

例如，人教·鄂教版（以下举例均为本套教材）1年级上册“相同和不同”一课中，学生用5种感觉器官观察不同的水果，比较水果有哪些相同与不同，按照相同点给水果分类。1年级上册“它们是用什么做的”一课中，让学生观察不同的材料，对材料初步形成类别的认识。这2课用于分类的观察对象，在大类上属于水果或材料。

分析与综合

分析是在思维过程中把对象的整体分解为各个部分、各个方面、各个环节、各个因素加以考察的逻辑方法。综合则反之，是在思维过程中把对象的各个部分、各个方面、各个环节、各种因素联结起来进行考察的一种逻辑方法。思维在反映事物时，既要对它进行分析，又要对它进行综合，因此，分析与综合是在同一研究活动中既相互对立又相互联系的2种不同的思维过程。

在低年级教材中，分析思维有3种形式。①感觉分析，即利用5种感觉器官逐一观察描述。如1年级上册“相同和不同”一课中的观察描述水果。②简单分析，即将事物各个部分、各个方面分解开来，分别观察。如1年级上册“猫和兔”一课中将猫和兔的身体分成不同的部分进行观察。③辩证分析，即从实际情况出发，将事物分解进行调查和研究。如1年级上册“它们是用什么做的”一课中调查家中的物品分别用什么材料制成。

由于分析与综合是对立统一的，相应地，在本套低年级教材中，综合思维也有3种形式。①知觉综合，通过感觉分析反映的事物的个别特征，通过大脑的综合产生知觉，形成对事物各种特征的整体反映。如1年级下册“校园‘寻宝”，在活动之前，需要观察并形成对校园建筑物整体分布的基本认识。②简单综合，将通过简单分析产生的对事物各个部分、各个方面的认识综合为一个整体。如1年级下册“指南针”一课，学生通过简单分析指南针由几部分组成、各部分有什么特点，从而综合认识指南针的功能并使用指南针找方向。③辩证综合，把通过辩证分析揭示的事物的特征、内在联系组合起来，揭示在分解状态下不曾显现的特征。如1年级下册“观察校园里的植物”一课调查校园里的植物，通过分析校园里不同地方种的不同植物，综合形成对校园植物种类的整体认识。

判断与归纳

学习了科学概念后，学生可以运用概念进行判断和推理。

判断需要对事物的情况有所断定，不是肯定，就是否定；判断有真假之分，即有对的，也有错的。如2年级上册“推力和拉力”单元中，学生要判断哪些力是拉力，哪些力是推力。

科学教师们比较熟悉的推理方法有归纳推理和演绎推理。归纳推理是从特殊或个别性前提推出一般性的结论；演绎推理是从一般性前提推出特殊或个别性结论。由于演绎推理是在掌握一般性的知识，即概念性、规律性知识基础上进行的推理，低年级学生的知识储备和思维水平不足，难以进行有意识的演绎推理，因此，在低年级教材中，所用到的推理方法主要为归纳推理，并且基本上是简单枚举归纳推理。

简单枚举归纳推理是根据一些事物中部分对象具有（或不具有）某种属性，并且没有发现相反的情况（可能会有反例，只是没有发现），从而推出该类事物全部对象都具有（或不具有）这一属性的归纳推理。例如1年级下册“多彩的花”一课中要观察几种植物的花，发现这些花都有花瓣和花蕊，因此概括出花都有花瓣和花蕊。又如2年级下册“天气早知道”一课“收集天气谚语”的拓展与应用中，我国民间的天气谚语“日晕三更雨，月晕午时风”等，也是人们运用简单枚举归纳推理从经验中概括总结出来的。

在每节科学课上，在概念学习过程中，需要运用几种科学思维方法。例如1年级下册“东南西北”一课，就运用了分析、归纳和判断：分析太陽升起的方向、落下的方向；归纳太阳一天中在天空中的位置变化规律；判断某地点，如操场的东南西北各有什么。