［摘 要］在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，進(jìn)行類比推理教學(xué)可以有效培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。為幫助學(xué)生掃清在科學(xué)推理中遇到的障礙，教師應(yīng)以核心素養(yǎng)為引領(lǐng)，以科學(xué)實(shí)踐為基礎(chǔ)，從厘清思維發(fā)展目標(biāo)、精選類比教學(xué)方法、設(shè)計(jì)進(jìn)階學(xué)習(xí)任務(wù)、突破推理發(fā)展難點(diǎn)、再造真實(shí)運(yùn)用場(chǎng)域等方面優(yōu)化教學(xué)，助力學(xué)生建構(gòu)系統(tǒng)的知識(shí)體系，培養(yǎng)學(xué)生的高階思維能力，實(shí)現(xiàn)科學(xué)核心素養(yǎng)的真正落地。

［關(guān)鍵詞］小學(xué)科學(xué)；素養(yǎng)導(dǎo)向；類比推理

［中圖分類號(hào)］ G623.6 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A ［文章編號(hào)］ 1007-9068（2024）33-0080-03

類比推理是基于兩個(gè)或兩種對(duì)象在一系列屬性上類似或相同，同時(shí)已知其中一個(gè)或一類對(duì)象具備其他屬性，從而推導(dǎo)出另一對(duì)象在其他屬性上也具有相似屬性。它屬于一種或然性推理，需要通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證其可靠性。類比推理是科學(xué)推理的主要形式之一，在日常論證說理中，可以助力學(xué)生創(chuàng)造性地解決思想上的困惑、糾正認(rèn)識(shí)中的錯(cuò)誤。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，進(jìn)行類比推理教學(xué)不僅有利于將抽象的概念和規(guī)律轉(zhuǎn)換為形象的經(jīng)驗(yàn)對(duì)象、清晰的概念特征，還有助于學(xué)生在總體類比中建構(gòu)系統(tǒng)的知識(shí)體系，發(fā)展聯(lián)結(jié)、分析、評(píng)價(jià)、創(chuàng)造等高階思維能力，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)核心素養(yǎng)的形成。

一、審視概念主脈，厘清思維發(fā)展目標(biāo)

科學(xué)思維是21世紀(jì)必備技能中的關(guān)鍵能力，也是《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱“科學(xué)新課標(biāo)”）中的學(xué)科核心素養(yǎng)之一。推理論證是義務(wù)教育階段重要的科學(xué)思維方法，也是科學(xué)學(xué)習(xí)的重要目標(biāo)?？茖W(xué)新課標(biāo)指出，推理論證是“基于證據(jù)與邏輯，運(yùn)用分析與綜合、比較與分類、歸納與演繹等思維方法，建立證據(jù)與解釋之間的關(guān)系并提出合理見解”。推理論證主要包括歸納推理、演繹推理、類比推理等。

在教學(xué)中，教師需要做好兩項(xiàng)內(nèi)容的審視。一是探查科學(xué)概念脈絡(luò)。例如，教學(xué)教科版科學(xué)教材三年級(jí)下冊(cè)《地球——水的星球》一課，教師應(yīng)把握從大概念到具體概念的主脈。在本課中，核心概念是地球系統(tǒng)，具體概念則是指地球的水資源主要由海洋組成。二是明晰思維發(fā)展要素。如教科版科學(xué)教材六年級(jí)上冊(cè)《電和磁》一課，教師需要把握“指導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)家奧斯特做過的實(shí)驗(yàn)——通電導(dǎo)線使指南針偏轉(zhuǎn)，并對(duì)新現(xiàn)象進(jìn)行分析、解釋，思索電與磁之間的聯(lián)系，同時(shí)推論出通電導(dǎo)線產(chǎn)生了磁，進(jìn)而探索電與磁的關(guān)系”這一思維主線，構(gòu)建驅(qū)動(dòng)性問題鏈、學(xué)習(xí)活動(dòng)鏈、思維發(fā)展鏈“三鏈一體”的活動(dòng)框架，理順教材思維發(fā)展要素，架起學(xué)生科學(xué)思維發(fā)展的階梯。

以發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維為核心的小學(xué)科學(xué)教學(xué)，要讓每一堂科學(xué)課成為學(xué)生思維高質(zhì)量發(fā)展的學(xué)習(xí)場(chǎng)域。教師需要依據(jù)科學(xué)新課標(biāo)，在深度剖析教材的基礎(chǔ)上，結(jié)合年段特點(diǎn)及教材的內(nèi)容和邏輯架構(gòu)，明確培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的核心要素及所要達(dá)成的目標(biāo)。

二、依據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容，精選類比教學(xué)方法

葉寶生教授在《小學(xué)科學(xué)課程中類比法的教學(xué)應(yīng)用及策略》一文中，將類比推理的教學(xué)應(yīng)用分為概念類比和方法類比。在實(shí)際教學(xué)中，教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容及學(xué)生需求進(jìn)行精心匹配。其中，概念類比是指那些遠(yuǎn)離學(xué)生生活或復(fù)雜的知識(shí)。當(dāng)學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)積累不足以應(yīng)對(duì)新知識(shí)時(shí)，教師可將學(xué)習(xí)內(nèi)容與學(xué)生生活中常見的現(xiàn)象進(jìn)行聯(lián)系，通過類比幫助其掌握難以理解的知識(shí)和概念。方法類比則是指借助結(jié)構(gòu)或功能接近、本質(zhì)相似的模型，通過還原因時(shí)空條件限制而無法直接觀察和實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，揭示其產(chǎn)生、變化的動(dòng)態(tài)過程，幫助學(xué)生迅速獲得相關(guān)知識(shí)，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)事物的本質(zhì)特點(diǎn)。

例如，教科版科學(xué)教材五年級(jí)上冊(cè)《地球的結(jié)構(gòu)》一課的主要內(nèi)容為介紹地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，認(rèn)識(shí)地殼的組成，制作地球結(jié)構(gòu)模型。這節(jié)課在單元整體教學(xué)中起到承上啟下的作用，但其內(nèi)容十分抽象，需要教師思考如何巧妙引用生活實(shí)例，讓抽象的科學(xué)知識(shí)變成學(xué)生看得見、摸得著的科學(xué)趣事。仔細(xì)觀察地球的結(jié)構(gòu)，會(huì)發(fā)現(xiàn)其與雞蛋的結(jié)構(gòu)十分相似。在教學(xué)實(shí)踐中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生對(duì)雞蛋進(jìn)行解剖觀察，并將雞蛋的結(jié)構(gòu)與地球的結(jié)構(gòu)進(jìn)行比對(duì)：蛋殼—地殼、蛋白—地幔、蛋黃—地核。這樣的類比，利用學(xué)生容易接受的事物，建立起直觀與抽象之間的關(guān)聯(lián)，有助于學(xué)生真正理解地球的結(jié)構(gòu)模型。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，方法類比的教學(xué)更多以模擬實(shí)驗(yàn)的形式呈現(xiàn)，模擬實(shí)驗(yàn)就是運(yùn)用類比推理的思維方法所進(jìn)行的活動(dòng)。例如，教科版科學(xué)教材五年級(jí)上冊(cè)《風(fēng)的作用》一課主要介紹風(fēng)對(duì)地表的影響。學(xué)生對(duì)于因風(fēng)的作用而形成的地貌有一定了解，但對(duì)于這種地貌的形成原因及過程一知半解。在教學(xué)實(shí)踐中，教師可以用砂紙打磨真實(shí)的巖石，模擬自然界中被風(fēng)卷起來的沙子打磨巖石的過程。通過引導(dǎo)學(xué)生對(duì)比打磨前后的巖石，并思考“風(fēng)是怎樣改變地球表面的呢？”來幫助學(xué)生理解風(fēng)蝕地貌形成的漫長(zhǎng)過程，體會(huì)風(fēng)力的緩慢作用。

無論是幫助學(xué)生建立知識(shí)體系的概念類比，還是以工具探究因果關(guān)系的方法類比，教師在教學(xué)中都需要對(duì)類比中存在的不相關(guān)的屬性進(jìn)行說明。類比本身最大的“副作用”是產(chǎn)生迷思概念，即由于過度類比，學(xué)生將類比物與類比目標(biāo)的不相關(guān)屬性也遷移到類比目標(biāo)上，從而產(chǎn)生對(duì)類比目標(biāo)的誤解。

三、把握推理本質(zhì)，設(shè)計(jì)進(jìn)階學(xué)習(xí)任務(wù)

類比推理是個(gè)體在對(duì)比物和類比物之間的思維博弈過程中發(fā)生的。對(duì)于學(xué)生而言，運(yùn)用類比推理并非易事，需要教師設(shè)計(jì)一系列支架任務(wù)，并給予一定的幫助和指導(dǎo)。針對(duì)學(xué)生認(rèn)知具有生活性的特點(diǎn)，在學(xué)習(xí)科學(xué)新知識(shí)時(shí)，教師需要基于學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)尋找適宜的對(duì)比物，使學(xué)生獲得更豐富、全面的認(rèn)知，為在類比過程中發(fā)現(xiàn)類比物的新性質(zhì)奠定基礎(chǔ)。在類比推理中，教師在設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù)時(shí)要充分體現(xiàn)進(jìn)階性。

仍以教科版科學(xué)教材六年級(jí)上冊(cè)《電和磁》一課為例，教師可引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷“觀察對(duì)比，尋找相似性—聯(lián)想推理，明確類比點(diǎn)—實(shí)驗(yàn)循證，深究類比物—反復(fù)類比，體會(huì)嚴(yán)謹(jǐn)性”的思維活動(dòng)過程。教師可從磁鐵的性質(zhì)展開教學(xué)，通過演示幫助學(xué)生回憶磁鐵的性質(zhì)，為磁與電的聯(lián)結(jié)搭建橋梁。學(xué)生在觀察通電導(dǎo)線讓小磁針偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象時(shí)，隨之產(chǎn)生疑惑：“小磁針為什么會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)？”此時(shí)，教師引導(dǎo)學(xué)生嘗試分析：通電之前磁針沒有偏轉(zhuǎn)，而且導(dǎo)線是銅的，磁鐵也不會(huì)吸引銅，所以磁針偏轉(zhuǎn)不可能是導(dǎo)線的原因；導(dǎo)線中有電流就會(huì)偏轉(zhuǎn)，沒有電流就復(fù)位，說明磁針偏轉(zhuǎn)肯定與電流有關(guān)；通電導(dǎo)線與磁鐵一樣，都具有磁性。教師進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行比對(duì)：“以前也遇到過此問題，需用哪些知識(shí)來解決這個(gè)問題？”如果僅以通電導(dǎo)線周圍產(chǎn)生了磁性，就得出電流產(chǎn)生磁場(chǎng)的結(jié)論，那么結(jié)論的可信度不高，我們還需要更多的證據(jù)來支撐結(jié)論。教師可以通過以下問題引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考，如“你覺得磁鐵和通電導(dǎo)線之間還有哪些相似性？”“你覺得磁鐵和通電導(dǎo)線有哪些不同點(diǎn)？”等。這樣通過多次類比，使學(xué)生進(jìn)一步明析磁鐵和通電導(dǎo)線之間的無關(guān)屬性。

在類比推理中，對(duì)比物與類比物的相同點(diǎn)或相似屬性越多，結(jié)論就越可信。在教學(xué)中，教師可以讓學(xué)生通過不斷觀察、聯(lián)想、實(shí)驗(yàn)等方式收集更多證據(jù)，也可以進(jìn)行多次類比。通過嚴(yán)密的實(shí)證邏輯推理，得到的科學(xué)結(jié)論才是真實(shí)的、可重復(fù)驗(yàn)證的。這樣教學(xué)，可以幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)類比推理的科學(xué)性、嚴(yán)謹(jǐn)性。

四、搭建思維支架，突破推理發(fā)展難點(diǎn)

類比推理的過程是思維的自我論證過程，即從一個(gè)判斷得到一個(gè)新的判斷。學(xué)生常會(huì)囿于一些思維困惑點(diǎn)而難以邁進(jìn)。因此在類比推理教學(xué)中，教師需要從學(xué)生的日常生活、學(xué)習(xí)興趣、認(rèn)知規(guī)律等方面加以考量，搭建思維支架，引導(dǎo)學(xué)生從生活經(jīng)驗(yàn)中尋找與科學(xué)核心概念相關(guān)的類比源，幫助學(xué)生掌握抽象的科學(xué)概念，促進(jìn)類比推理的發(fā)生。

在實(shí)際教學(xué)中，教師可通過匹配直觀的類比源來助力學(xué)生推理模型的建構(gòu)。例如，教科版科學(xué)教材五年級(jí)上冊(cè)《光是怎樣傳播的》一課中，教師可以選擇與學(xué)生生活密切關(guān)聯(lián)的、具有與光的傳播本質(zhì)相似屬性的具體事物作為類比源，如乒乓球、足球等，圍繞可視的球類運(yùn)動(dòng)軌跡，借助結(jié)構(gòu)化板書來推理不可見光的傳播路線。教師還可以通過結(jié)構(gòu)化提問來啟發(fā)學(xué)pOcBPrj2JMYF43jUkixnIoo8S9c//iQmGSI/d25D6dA=生在推理中沖破桎梏。如引導(dǎo)學(xué)生圍繞“通過實(shí)驗(yàn)，你認(rèn)為光的傳播路線與生活中哪些物體的運(yùn)動(dòng)軌跡相似？”等問題展開思辨，繼而得出“光有可能以肉眼無法分辨的橫向波紋形式直線傳播，也可能是以一顆顆子彈的形式直線傳播”等假設(shè)。

類比推理是基于熟知事物與陌生事物的相似點(diǎn)，并在聯(lián)想的基礎(chǔ)上進(jìn)行的大膽推測(cè)。聯(lián)想是生成類比推理的動(dòng)力，雖然初步得出的結(jié)論準(zhǔn)確度不高，但學(xué)生能在想象過程中搭建起新舊知識(shí)之間的聯(lián)系橋梁。教師還應(yīng)適時(shí)引導(dǎo)學(xué)生表達(dá)自己的判斷結(jié)果，同時(shí)注意不能因?yàn)閷W(xué)生存在有偏差的判斷而否定其思維方法，而是要對(duì)通過類比得出判斷的學(xué)生予以正強(qiáng)化。

五、優(yōu)化教學(xué)結(jié)構(gòu)，再造真實(shí)運(yùn)用場(chǎng)域

素養(yǎng)導(dǎo)向下的小學(xué)科學(xué)教學(xué)應(yīng)圍繞教學(xué)目標(biāo)展開，尤其需要引導(dǎo)學(xué)生在探究實(shí)踐中學(xué)習(xí)，兼顧知識(shí)學(xué)習(xí)與知識(shí)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)基本思維方法和科學(xué)思維的發(fā)展，達(dá)成態(tài)度責(zé)任的滲透和培養(yǎng)。教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)要充分關(guān)聯(lián)學(xué)生的真實(shí)生活，使學(xué)生能夠通過課堂學(xué)習(xí)經(jīng)歷知識(shí)的建構(gòu)過程，并解決現(xiàn)實(shí)世界的真實(shí)問題，同時(shí)將課堂習(xí)得的觀念、思維方法和價(jià)值觀等真正遷移和運(yùn)用到現(xiàn)實(shí)生活中。這樣，有利于學(xué)生建構(gòu)系統(tǒng)的知識(shí)體系，形成科學(xué)核心素養(yǎng)。

例如，教科版科學(xué)教材六年級(jí)下冊(cè)《八顆行星》一課的主要內(nèi)容是通過數(shù)據(jù)的分析，建立行星相對(duì)位置的模型，深化對(duì)八顆行星的認(rèn)識(shí)。在實(shí)踐中，學(xué)生通過將火星與地球進(jìn)行比對(duì)，發(fā)現(xiàn)火星和地球有許多的相似點(diǎn)：都是太陽系的行星、兩者幾乎同時(shí)形成、質(zhì)量大小類似、組成結(jié)構(gòu)也相似、自轉(zhuǎn)周期相近，等等。然而，以地球上存在生命來判斷火星上也存在生命，顯然是個(gè)謬誤?？梢姡惐韧评硎且环N或然性推理，推理得到的結(jié)論不一定是正確的。

類比推理不僅是從一個(gè)判斷得出一個(gè)新判斷的過程，還是一種由已知探索未知的方法。學(xué)生在運(yùn)用已掌握的知識(shí)和技能對(duì)情境、現(xiàn)象和事物進(jìn)行推理并解決實(shí)際問題的過程中，核心素養(yǎng)將得到全面發(fā)展。

類比推理作為科學(xué)思維的重要組成部分，需要教師深刻理解其意義和價(jià)值，并融入日常課堂教學(xué)中。同時(shí)，教師也要明確類比推理的特殊性，引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)類比推理的嚴(yán)謹(jǐn)性、聯(lián)想性和想象性，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)核心素養(yǎng)的發(fā)展。

［ 參 考 文 獻(xiàn) ］

[1] 中華人民共和國(guó)教育部.義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2022.

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（責(zé)編 廖婷婷 劉宇帆）