用逻辑学来指导小学生的科学学习

用逻辑学来指导小学生的科学学习
             浙江省金华市教育局教研室朱银山    邮编321017
 在2000年起动的新一轮中小学课程改革中，小学《科学》学科是改革力度最大的学科之一。几年来，我国广大的小学《科学》教学工作者经历了一个可喜的发展从根本上改变旧的教育思想、旧的教学行为和模式，到倡导新的教学理念、尝试新的教学方式和途径的探索与研究过程。
 在这一个发展过程中，广大小学《科学》教师对学科教学的认识发生了巨大的变化。这一变化最明显的是反映在从课改初期笼统的以“科学探究”为核心的认识，提高到目前较清晰的以“科学探究”为途径与手段、达成“科学概念”的共识。
 但是，如果我们深入观察当前的教学现状，就会发现还存在值得进一步探索与研究的问题。笔者从近期听课中，也发现有些老师对小学《科学》课程的改革还只停留在一般的操作层面的探究，缺乏对从“科学探究”到“科学概念”这一过程内涵的理性思考及揭示其内涵的策略研究。为此，我认真研读了张红霞老师（南京大学教育学留美博士、小学《科学》教育理论专家）针对我国小学《科学》教育的历史与现状、经过长期研究积淀所撰写的《科学究竟是什么》一书及其他反映我国小学科学教育研究的新观点新动向的专著。我在学习与思考中，悟出了《科学》课改的一个新角度：用逻辑学的视角对小学生学习《科学》进行指导，能在较高的层面上开展小学《科学》的课程改革。
 提出这一命题，是基于两点认识。一是在理论上，逻辑思维是《科学》学科包含的规律之一，逻辑学与《科学》学科有着紧密联系，用逻辑学指导《科学》课程教学，更有利于加深对《科学》知识规律性的认识。二是在实践上，许多《科学》老师的实践经验证明，用逻辑学指导《科学》课改是成功的，尽管有的老师还是不自觉的。
 一、用逻辑学指导小学生学习《科学》的意义
 小学生的《科学》学习过程实际上是以“科学探究”为途径与手段达成“科学概念”掌握的过程。如何架起一条从“科学探究”通往“科学概念”的金桥呢？笔者以为，在这一过程中，我们要在“活动的推动中促进思维的推进，在思维的推进中促进概念的形成”。显然，两个“推进”的中心“科学思维”就是“科学探究”通往“科学概念”的金桥。而这三者之间隐含着一种特定的逻辑关系。
 因此，我们要用逻辑学的视角去指导小学生的科学学习，让小学生遵守正确的、可靠的推理的逻辑规则去进行“科学探究”的活动。这样做，不仅使小学生的“科学探究”活动有结构联系、思维有目标指向，从而提高了他们学习科学的“质”的水平，而且在这一过程中，认真操作的态度、严谨思维的品质、执着的目标追求等科学素养得到了培养。
 二、指导小学生进行《科学》学习的逻辑规则
 逻辑是用以进行正确、可靠推理的规则。在用逻辑学指导小学生学习《科学》的过程中主要有哪些逻辑规则呢？主要有归纳逻辑和演绎逻辑。此外还有从这两类逻辑派生出来的类比、反证、因果关系等。
 所谓归纳法就是通过足够多次数（在概率统计学里有计算公式）的重复观察，并得到相同的观察结果，然后将这一有限次数的观察结果推论到无穷多次或今后任何一次的观察结果。
 1归纳法常运用于小学生的“科学概念”的形成过程中。
在小学生学习《科学》的过程中，归纳法这一逻辑形式可简约成：
   通过观察            整理事实            分析推理
   得到事实            进行归纳            形成概念
  （松散的）          （有结构的）        （定义化的）
 这是一个从具体到一般的归纳推理过程。如婺城区的一位老师在执教小学《科学》（教科版）六上年级《电磁铁的磁力（一）》一课时，我们就有意识地引导这位老师运用归纳逻辑形式进行这堂课的教学。本范文由范文同学网(www.lunwentongxue.com)整理，更多范文，请点文档范文范文查看
 其一，通过观察，获得事实。在这堂课的教学中，当出现“电磁铁的磁力大小与线圈数有关吗”的探究问题后，老师给每个实验小组提供了必要的实验器材（电池一支、铁芯一枚、导线一根、开关一个）。讨论后确定每组制作三个分别为15、30、60的电磁铁，通电后分别吸引大头针，然后记录下实验结果。从而建立了“各个电磁铁吸引了不同枚大头针”这一松散的、感觉水平的认识。这是归纳的基础。
其二，整理事实，进行归纳。归纳方法有两种。一种是表格整理。教师在黑板上出示下表，让各组派代表填上本组的实验结果。这就呈现了一组有结构的、有利于归纳的数据。

 大      线
 头       圈
    针       数
数
 组
 别
 数 15 30 60
一 0 6 10
二 1 3 6
三 2 6 8
四 3 5 9
五 2 7 12
六 2 6 10
七 2 4 10
八 0 3 9
九 1 4 11
十 2 5 10
 第二种是讨论归纳。教师出示讨论题：“你们发现各组的数据有什么共同的特点？”经过讨论，同学们形成了“线圈数多，吸的大头针数多”，“线圈数少，吸的大头针数少”、“吸大头针数的多少与线圈数的多少有关”的概念。经过分析归纳，提高了知觉水平的认识。这是归纳的关键。
 其三，分析推理 ， 建立概念。教师针对基于事实的整理归纳，提出了“电磁铁吸引大头针的多少不同实际上是电磁铁的什么大小不同”（归结到“磁力”大小不同），从而进一步提出“它能说明电磁铁的圈数多少与磁力大小是否有关和有什么关系”的问题。同学们则分别用“电磁铁的磁力大小与线圈数多少有关”，“线圈数越多电磁铁的磁力越大，线圈数越少电磁铁的磁力越小”等进行表述，从而建立了电磁铁线圈数多少与磁力大小之间关系的概念水平的认识。这是归纳的目的。
 在这堂课的学习中，同学们运用了“从个别到一般的归纳推理”的归纳逻辑形式，经历了一个“感觉—知觉—概念”的认识发展过程，活动推进了、思维推进了、认识推进了。小学生们对《科学》学习的效率与质量提高了。
 归纳法是近代实验科学或实证科学的逻辑基础，也是小学生形成科学概念的逻辑基础。由于归纳法是以有限次数、有限范畴的观察与实验的结果为归纳推理的事实依据的，科学正是这样依靠一代又一代科学家的劳动和智慧的积累而不断地逼近真理，因此我们在运用归纳逻辑指导学生形成科学概念的过程中，要渗透科学的相对真理性的教育。
 2.演绎法在小学《科学》学习中，常适用于对用科学概念进行预见与应用阶段。
 演绎法是从一般的不证自明的公理式理论出发，推导出一个具体的知识，预见一个具体的实践现象。它与归纳法的思维方式相反，是一个从一般到具体的演绎过程。演绎法一般采取“理论—已知—所以”的“三段论”的方法进行推理预见。
 例如我们在引导学生学习了动物的分类、建立了各类动物的概念以后，可以进行演绎推理。理论：哺乳动物都是胎生的。已知：蝙蝠是一种哺乳动物。所以：蝙蝠是胎生的。
 在演绎的过程中，特别要重视的是运用理论进行预测时，要注意理论的适用范围（即正确认识运用的前提条件）。如上例的适用范围是“哺乳动物”，所以你不能预测鸡、鸭（不属于适用范围）是胎生的。这里还要明确的一点是：科学是讲究实证的，因此不能仅仅依靠逻辑推理，还需要“实证”。如上述例子，还需要让小学生对蝙蝠进行观察研究，取得实际的证据，才能真正作出“胎生”的判断。
 这里要强调的一点是：小学生的《科学》学习活动最主要的是在“科学探究”中形成“科学概念”，因而小学生在学习《科学》的过程中，最常用的是“归纳法”这一逻辑形式。但不可忽视其他的逻辑推理我们在教学中，要有针对性地引导学生运用演绎法、类比、反证、因果关系等逻辑形式，开展高效的《科学》学习活动。
 其三、培养小学生创新思维的良好习惯
  运用逻辑学指导小学生学习《科学》，不仅有利于学生对《科学》知识规律性的认识，而且有利于学生形成善于运用逻辑思维的良好习惯。而善于运用逻辑思维，就是平常说的创造性思维。这也是“授人以鱼”和“授人以渔”的关系；不仅教给学生知识，而且教学生学会获得知识的方法。从逻辑学视角指导小学生学习《科学》，正可以达到一举两得的目的。
 中央电视台科学教育频道的台词是“高度、角度、尺度”。我想，我们如果用这三个度去思考“用逻辑学来指导小学生的《科学》学习”这一命题，我们的认识就会深刻（高度）、正确（角度）、适切（尺度）了。