从四个方面入手提高学生逻辑思维能力

◇马水娟（浙江：奉化龙津实验学校）

《义务教育科学课程标准》（2022年版），（以下称《课程标准》）指出：科学课程的核心素养包括科学观念、科学思维、探究实践与态度责任等方面。而基于证据与逻辑，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，是科学思维的一个重要方面。

心理学研究表明，小学生的思维正从以具体形象思维为主要形式逐步过渡到以抽象逻辑思维为主要形式。小学生已经初步形成了抽象、概括、比较、分类、具体化和系统化的能力，掌握了一定的概念，学会了初步的判断和推理，表现出较完善的思维过程。那么在小学科学课堂教学中，该如何培养学生的逻辑思维能力呢？

一、结构性材料，提高逻辑思维能力

通过实验进行探究是小学科学最主要的一种学习方式，而材料是开展实验的基础，一份有结构的材料，能使探究活动实现事半功倍的效果，而同样的一份无结构的材料，则容易使探究活动陷入迷途。

《放大镜》是六年级“微小世界”单元的起始课，学生从三年级开始就一直在使用放大镜观察物体，但是对于放大镜的结构特点却不了解，因而放大镜镜片特点的学习既是本课的重点也是难点。那么如何突出重点、突破难点呢？挖掘其材料，我们可以通过丰富实验材料，充分调动和发挥学生的学习主动性，让他们在探究实践中发现问题、解决问题、得出结论、应用结论，让学生的逻辑思维能力得到充分的发展。因此本课在教学中可以准备十种材料，包括平面玻璃、不透明的单面玻璃、单面凸起的透明玻璃、2个凸起程度不同的双面凸起的玻璃、透明的圆柱体、不透明的圆柱体、透明的球体、试管、塑料袋、烧杯。这些材料，既有镜片，又有物体。让学生通过预测、实测记录自己思维修正的痕迹，通过观察比较分析不同材料的共同点和不同点，推理出只有透明、中间凸起的物体才具有放大功能，并通过比较发现，镜片中凸度不同的透明镜片，图像放大的倍数也不相同。材料丰富了，学生的探究活动也增加了难度，所以要留给他们更多的时间进行自主探究。因此在这里我主要通过三个活动，即将器具按能否放大分类——比较放大器具的共性，寻找结构上的共同点——探究怎样的器具放得更大，让学生开展较长时间的探究活动，充分调动他们的思维，让其在探究中获得结论。

二、递进式活动，提高逻辑思维能力

纵观小学科学课堂，每一课时都由若干个实验活动组成，实验活动之间是否有联系、有递进？还是为了实验而实验？这些都值得我们深入思考。我们在设计实验时，就应该思考这个实验的目的何在，能否有效地起到承上启下的作用，能否真正地提升学生的科学素养。通过有层次的、递进式的实验活动设计，可以帮助学生的逻辑思维循序渐进地从表象到本质、从感性认识上升到理性认识。

如一位教师在执教五年级《有关光的思考》一课时，首先根据教材设计了这样一个实验探究活动。

在房间内放入了一个红苹果，如果现在把门关上，把所有的灯关掉，房间里完全黑暗了，你认为能看到这个红苹果吗？

实验：观察黑暗盒子中的红苹果。

教师引导学生用实验盒模拟完全黑暗的环境，探究可否看到红苹果，学生会发现当完全黑暗后是看不到红苹果的，无论在这个环境中待了多久。但是探究活动是否可以到此为止了呢？教师并没有止步，而是又设计了以下递进活动。

黑暗环境中能看到反光能力很强的物体吗？

实验：用镜子、金属片、玻璃片等物体替换掉红苹果，观察在完全黑暗的盒子里是否可以看到？

这个活动设计的目的在于引导学生认识到即使是反光能力很强的物体，在黑暗环境中也是看不到的，是对我们看到物体需要光源这个概念的进一步巩固与完善。这些反光物体能反光的前提是环境中有光。那么是不是只要有光就一定能看清物体呢？教师再次设计了一个探究活动。

不同光线环境下观察物体会有什么不同？

实验：出示带有三个小孔的盒子，在盒子旁放一个电灯，每次只打开一个小孔，观察盒子里的物体。

这个实验中的三个小孔位置不同，学生通过实验发现，只有当环境中的光线比较充足时，看到的物体比较清晰。

这三个活动层层递进，完整建构了看到物体需要有充足的光源照射到物体上这样一个科学概念。

三、有效学习单，提高逻辑思维能力

学生是科学学习的主体，但是小学生由于年龄特点，逻辑思维能力还有待发展，如果教师完全放手，容易让学生进入无序探究之中，而学习单就是学生自主探究的支架。一份有效的学习单，可以引导学生有序探究，提升实验效率，同时将实验过程中的现象与发现及时记录下来，这为后面的交流也提供了保障。

如三年级的《压缩空气》一课，注射器是一个常见的研究空气是否可以被压缩的学习工具。但是学生由于年龄小，自控能力差，往往专注于注射器的好玩而不关注空气的变化，因而教师设计了如下学习单引领学生探究。

学习单（一）初始位置推注射器，你能推到哪个数字附近？此时时空气微粒可能是什么状态，请你画一画。拉注射器，你能拉到哪个数字附近？此时空气微粒可能是什么状态，请你画一画。20 15 10 5 20 15 10 5 20 15 10 5 20 15 10 5 20 15 10 5空气 水 空气 水

教师的这张活动记录单，引领学生通过推和拉的方式、画一画的记录方法，研究注射器内空气体积的变化，注射器仅仅作为一个装载空气的容器，让学生的探究活动有序进行。

四、论辩式交流，提高逻辑思维能力

2022年版《课程标准》明确指出，愿意沟通交流，乐于与他人就科学想法上的分歧进行沟通交流和辩论，基于证据反思和调整探究，是态度责任的一个重要方面。在小学科学探究活动中，我们往往在观察实验后组织交流活动，学生在实验后就实验结果做出自己的解释并进行发布，其他学生针对这些解释进行质疑。在这样的论辩式交流中，使学生在实验现象、已有的科学知识与新的科学解释之间建立起联系，让学生的逻辑思维能力得到了进一步深化。

以五年级“时间”单元中关于“摆锤轻重是否影响摆的快慢”这一研究为例，在一次教学中学生呈现了如下的实验数据：

组别1 2 3 4 5 6 7 8 9轻摆锤11.5 11.5 11 11.5 11 11 12 11.5 12重摆锤11.5 11.5 12 11 11 12 11 11.5 12

我们可以发现，在9个组的数据中，其中5个组的数据显示摆锤轻重并不影响摆的快慢，但也有4个组的数据并不支持这一结论。教师没有轻易否定学生的数据，而是引导学生针对这些数据展开论辩式交流。

师：现在你认为摆锤的轻重与摆的快慢之间有没有关系？

生：我们认为是没有关系的，因为从大多数组的数据中可以发现，轻摆锤与重摆锤，摆的次数是一样的。

生：我们认为是有关系的，有的组轻摆锤与重摆锤摆的次数是不一样的。

师：不同的组出现了不一样的实验结果，这可能是什么原因造成的呢？

生：会不会有的组数的不准确？我们发现，15秒摆了11.5下，可能有的组的同学没有0.5次计数，直接算成了11次或12次。

师：那你认为该如何解决这个问题呢？

生：对于增加数摆的同学，四人小组的同学一起数，可能更准确。

生：重复多次实验。

生：我们把摆绳略微调短一些，正好15秒11次，计数会比较方便。

前面研究的摆绳长短影响摆的快慢在这里得到了应用，这是教师没有想到的。于是，教师又一次让学生分组进行了二次改进实验，这一次实验后，数据更接近了。

组别1 2 3 4 5 6 7 8 9轻摆锤11 11 11 12 11 11 12 11.5 12重摆锤11 11 11 12 11 12 12 11 12

但是第6组和第8组坚持认为摆的快慢与摆锤轻重是有关系的，教师继续引导学生开展论辩式交流。

生1：我们经过了多次反复实验，摆数出来是不一样快的。

师：如果排除了之前的计数问题，摆的快慢与摆锤轻重有怎样的关系？

生1：摆锤重的摆摆得快。

师：第8组的摆为什么是11.5次？

生2：我们进行了2次实验，一次摆了11次，一次摆了12次，取了平均数为11.5次。

师：所以你们认为，摆的快慢与摆锤轻重有怎样的关系？

生：摆锤轻的摆摆得快。

师：关于摆锤轻重是否影响摆的快慢这个问题，第6组与第8组得出了完全相反的结论，你是怎么看待这个问题的？

生：我认为不太可能，如果摆的快慢与摆锤轻重有关系，那这个关系应该有一定的规律，不会变来变去的。

这时，教师把第6组的摆拿了上来，把两个相同摆长而不同轻重摆锤的摆一起挂在了一根横杆上，然后，一起让这两个摆摆动起来。

生：一样地快，一样地快……

对于摆锤轻重与摆的快慢有没有关系，学生一开始是比较迷茫的，通过对不同组的数据辨析，我们看到学生的思维能力在逐渐提升，对于摆锤轻重与摆的快慢之间的关系逐渐明晰起来。

新时代追求学生素养的提升，逻辑思维能力是学生科学素养的一个重要方面。在小学科学教学中，我们可以从结构性材料、递进式活动设计、有效学习单、论辩式交流汇报四个方面入手培养学生的逻辑思维能力，使学生能更好地适应当今社会对人才培养的需求。