素养导向下科学类比推理教学实践

［摘 要］在小学科学教学中，进行类比推理教学可以有效培养学生的科学思维。为帮助学生扫清在科学推理中遇到的障碍，教师应以核心素养为引领，以科学实践为基础，从厘清思维发展目标、精选类比教学方法、设计进阶学习任务、突破推理发展难点、再造真实运用场域等方面优化教学，助力学生建构系统的知识体系，培养学生的高阶思维能力，实现科学核心素养的真正落地。

［关键词］小学科学；素养导向；类比推理

［中图分类号］ G623.6 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1007-9068（2024）33-0080-03

类比推理是基于两个或两种对象在一系列属性上类似或相同，同时已知其中一个或一类对象具备其他属性，从而推导出另一对象在其他属性上也具有相似属性。它属于一种或然性推理，需要通过实验来验证其可靠性。类比推理是科学推理的主要形式之一，在日常论证说理中，可以助力学生创造性地解决思想上的困惑、纠正认识中的错误。在小学科学教学中，进行类比推理教学不仅有利于将抽象的概念和规律转换为形象的经验对象、清晰的概念特征，还有助于学生在总体类比中建构系统的知识体系，发展联结、分析、评价、创造等高阶思维能力，促进学生科学核心素养的形成。

一、审视概念主脉，厘清思维发展目标

科学思维是21世纪必备技能中的关键能力，也是《义务教育科学课程标准（2022年版）》（以下简称“科学新课标”）中的学科核心素养之一。推理论证是义务教育阶段重要的科学思维方法，也是科学学习的重要目标。科学新课标指出，推理论证是“基于证据与逻辑，运用分析与综合、比较与分类、归纳与演绎等思维方法，建立证据与解释之间的关系并提出合理见解”。推理论证主要包括归纳推理、演绎推理、类比推理等。

在教学中，教师需要做好两项内容的审视。一是探查科学概念脉络。例如，教学教科版科学教材三年级下册《地球——水的星球》一课，教师应把握从大概念到具体概念的主脉。在本课中，核心概念是地球系统，具体概念则是指地球的水资源主要由海洋组成。二是明晰思维发展要素。如教科版科学教材六年级上册《电和磁》一课，教师需要把握“指导学生经历科学家奥斯特做过的实验——通电导线使指南针偏转，并对新现象进行分析、解释，思索电与磁之间的联系，同时推论出通电导线产生了磁，进而探索电与磁的关系”这一思维主线，构建驱动性问题链、学习活动链、思维发展链“三链一体”的活动框架，理顺教材思维发展要素，架起学生科学思维发展的阶梯。

以发展学生科学思维为核心的小学科学教学，要让每一堂科学课成为学生思维高质量发展的学习场域。教师需要依据科学新课标，在深度剖析教材的基础上，结合年段特点及教材的内容和逻辑架构，明确培养学生科学思维的核心要素及所要达成的目标。

二、依据学习内容，精选类比教学方法

叶宝生教授在《小学科学课程中类比法的教学应用及策略》一文中，将类比推理的教学应用分为概念类比和方法类比。在实际教学中，教师应根据教学内容及学生需求进行精心匹配。其中，概念类比是指那些远离学生生活或复杂的知识。当学生的经验积累不足以应对新知识时，教师可将学习内容与学生生活中常见的现象进行联系，通过类比帮助其掌握难以理解的知识和概念。方法类比则是指借助结构或功能接近、本质相似的模型，通过还原因时空条件限制而无法直接观察和实验的现象，揭示其产生、变化的动态过程，帮助学生迅速获得相关知识，进而发现事物的本质特点。

例如，教科版科学教材五年级上册《地球的结构》一课的主要内容为介绍地球的内部结构，认识地壳的组成，制作地球结构模型。这节课在单元整体教学中起到承上启下的作用，但其内容十分抽象，需要教师思考如何巧妙引用生活实例，让抽象的科学知识变成学生看得见、摸得着的科学趣事。仔细观察地球的结构，会发现其与鸡蛋的结构十分相似。在教学实践中，教师可以引导学生对鸡蛋进行解剖观察，并将鸡蛋的结构与地球的结构进行比对：蛋壳—地壳、蛋白—地幔、蛋黄—地核。这样的类比，利用学生容易接受的事物，建立起直观与抽象之间的关联，有助于学生真正理解地球的结构模型。在小学科学教学中，方法类比的教学更多以模拟实验的形式呈现，模拟实验就是运用类比推理的思维方法所进行的活动。例如，教科版科学教材五年级上册《风的作用》一课主要介绍风对地表的影响。学生对于因风的作用而形成的地貌有一定了解，但对于这种地貌的形成原因及过程一知半解。在教学实践中，教师可以用砂纸打磨真实的岩石，模拟自然界中被风卷起来的沙子打磨岩石的过程。通过引导学生对比打磨前后的岩石，并思考“风是怎样改变地球表面的呢？”来帮助学生理解风蚀地貌形成的漫长过程，体会风力的缓慢作用。

无论是帮助学生建立知识体系的概念类比，还是以工具探究因果关系的方法类比，教师在教学中都需要对类比中存在的不相关的属性进行说明。类比本身最大的“副作用”是产生迷思概念，即由于过度类比，学生将类比物与类比目标的不相关属性也迁移到类比目标上，从而产生对类比目标的误解。

三、把握推理本质，设计进阶学习任务

类比推理是个体在对比物和类比物之间的思维博弈过程中发生的。对于学生而言，运用类比推理并非易事，需要教师设计一系列支架任务，并给予一定的帮助和指导。针对学生认知具有生活性的特点，在学习科学新知识时，教师需要基于学生的生活经验寻找适宜的对比物，使学生获得更丰富、全面的认知，为在类比过程中发现类比物的新性质奠定基础。在类比推理中，教师在设计学习任务时要充分体现进阶性。

仍以教科版科学教材六年级上册《电和磁》一课为例，教师可引导学生经历“观察对比，寻找相似性—联想推理，明确类比点—实验循证，深究类比物—反复类比，体会严谨性”的思维活动过程。教师可从磁铁的性质展开教学，通过演示帮助学生回忆磁铁的性质，为磁与电的联结搭建桥梁。学生在观察通电导线让小磁针偏转的现象时，随之产生疑惑：“小磁针为什么会发生偏转？”此时，教师引导学生尝试分析：通电之前磁针没有偏转，而且导线是铜的，磁铁也不会吸引铜，所以磁针偏转不可能是导线的原因；导线中有电流就会偏转，没有电流就复位，说明磁针偏转肯定与电流有关；通电导线与磁铁一样，都具有磁性。教师进一步引导学生进行比对：“以前也遇到过此问题，需用哪些知识来解决这个问题？”如果仅以通电导线周围产生了磁性，就得出电流产生磁场的结论，那么结论的可信度不高，我们还需要更多的证据来支撑结论。教师可以通过以下问题引导学生进行思考，如“你觉得磁铁和通电导线之间还有哪些相似性？”“你觉得磁铁和通电导线有哪些不同点？”等。这样通过多次类比，使学生进一步明析磁铁和通电导线之间的无关属性。

在类比推理中，对比物与类比物的相同点或相似属性越多，结论就越可信。在教学中，教师可以让学生通过不断观察、联想、实验等方式收集更多证据，也可以进行多次类比。通过严密的实证逻辑推理，得到的科学结论才是真实的、可重复验证的。这样教学，可以帮助学生认识类比推理的科学性、严谨性。

四、搭建思维支架，突破推理发展难点

类比推理的过程是思维的自我论证过程，即从一个判断得到一个新的判断。学生常会囿于一些思维困惑点而难以迈进。因此在类比推理教学中，教师需要从学生的日常生活、学习兴趣、认知规律等方面加以考量，搭建思维支架，引导学生从生活经验中寻找与科学核心概念相关的类比源，帮助学生掌握抽象的科学概念，促进类比推理的发生。

在实际教学中，教师可通过匹配直观的类比源来助力学生推理模型的建构。例如，教科版科学教材五年级上册《光是怎样传播的》一课中，教师可以选择与学生生活密切关联的、具有与光的传播本质相似属性的具体事物作为类比源，如乒乓球、足球等，围绕可视的球类运动轨迹，借助结构化板书来推理不可见光的传播路线。教师还可以通过结构化提问来启发学pOcBPrj2JMYF43jUkixnIoo8S9c//iQmGSI/d25D6dA=生在推理中冲破桎梏。如引导学生围绕“通过实验，你认为光的传播路线与生活中哪些物体的运动轨迹相似？”等问题展开思辨，继而得出“光有可能以肉眼无法分辨的横向波纹形式直线传播，也可能是以一颗颗子弹的形式直线传播”等假设。

类比推理是基于熟知事物与陌生事物的相似点，并在联想的基础上进行的大胆推测。联想是生成类比推理的动力，虽然初步得出的结论准确度不高，但学生能在想象过程中搭建起新旧知识之间的联系桥梁。教师还应适时引导学生表达自己的判断结果，同时注意不能因为学生存在有偏差的判断而否定其思维方法，而是要对通过类比得出判断的学生予以正强化。

五、优化教学结构，再造真实运用场域

素养导向下的小学科学教学应围绕教学目标展开，尤其需要引导学生在探究实践中学习，兼顾知识学习与知识应用，实现基本思维方法和科学思维的发展，达成态度责任的渗透和培养。教学活动的设计要充分关联学生的真实生活，使学生能够通过课堂学习经历知识的建构过程，并解决现实世界的真实问题，同时将课堂习得的观念、思维方法和价值观等真正迁移和运用到现实生活中。这样，有利于学生建构系统的知识体系，形成科学核心素养。

例如，教科版科学教材六年级下册《八颗行星》一课的主要内容是通过数据的分析，建立行星相对位置的模型，深化对八颗行星的认识。在实践中，学生通过将火星与地球进行比对，发现火星和地球有许多的相似点：都是太阳系的行星、两者几乎同时形成、质量大小类似、组成结构也相似、自转周期相近，等等。然而，以地球上存在生命来判断火星上也存在生命，显然是个谬误。可见，类比推理是一种或然性推理，推理得到的结论不一定是正确的。

类比推理不仅是从一个判断得出一个新判断的过程，还是一种由已知探索未知的方法。学生在运用已掌握的知识和技能对情境、现象和事物进行推理并解决实际问题的过程中，核心素养将得到全面发展。

类比推理作为科学思维的重要组成部分，需要教师深刻理解其意义和价值，并融入日常课堂教学中。同时，教师也要明确类比推理的特殊性，引导学生体会类比推理的严谨性、联想性和想象性，以培养学生的创造性思维，促进学生科学核心素养的发展。

［ 参 考 文 献 ］

[1] 中华人民共和国教育部.义务教育科学课程标准（2022年版）[S].北京：北京师范大学出版社，2022.

[2] 王晓钰，叶宝生.小学科学课程中类比法的教学应用及策略[J].基础教育研究，2018（3）：72-74.

[3] 余化龙.基于深度学习的小学科学探究活动策略：以《光是怎样传播的》教学为例[J].广西教育，2020（25）：54-55.

[4] 叶宝生，冯煤生，曹温庆.类比推理在小学科学教学中的意义和作用[J].中小学教材教学，2020（1）：39-42.

[5] 史加祥.新课标背景下科学推理教学的理解与实践[J].教学与管理，2023（8）：57-60.

（责编 廖婷婷 刘宇帆）