基于逻辑的小学科学教学思维过程分析

一、“果实由果皮和种子构成”的教学思维过程

教学中，提供“苹果”“桃子”“大豆”“柿子椒”等典型的果实。所谓典型，就是具有共同的结构特征，即具有果皮和种子。相对应的是非典型的果实，包括果实内还未形成种子，如嫩黄瓜等，也包括草莓、菠萝等聚花果、聚合果。这种典型果实的选择，从科学上讲是由认识目的决定的，即建立果实的科学概念。从教学角度看，先用典型的果实建立果实概念，再对非典型的果实进行概念应用，在概念的应用中获得对果实概念的深入理解。

教学问题：果实里面有什么？

1.“苹果”里面有什么？

要求学生将苹果剖开（横剖、纵剖）后，按由里及外或由外及里的顺序回答观察结果。

学生回答：最外层是光滑的较硬的皮，中间是果肉，接下来又有一层光亮的皮，最后是一颗黑色的籽粒。

（这个过程是分析和比较的过程，要求按由里及外或由外及里的顺序回答，是对分析过程的指导。主要包含各个组成部分内外空间位置的比较，还包括软硬的比较，光滑程度的比较，颜色的比较等，但这些比较在目的之外，教师不要强调，作隐性处理。）

教师解释：苹果最外层的皮称为外果皮；果肉是中果皮；果肉内层的皮称为内果皮。外果皮、中果皮和内果皮是联结在一起的，统称为果皮。最里面的籽粒称为种子。

教师问：整体看，苹果里面有什么？或换一个说法，苹果由哪些部分组成？

学生回答：苹果由果皮和种子构成。

（这是综合与抽象的过程。“整体看”是对综合的指导。形成的结论——“苹果是由果皮和种子构成的”，摆脱了苹果的具体形象，用语言表达出来，就是抽象。比较体现在将果实和种子对比区分。）

2.“桃子”里面有什么？

要求学生将桃子剖开，按由里及外或由外及里的顺序回答观察结果。

学生回答：最外层是有小毛毛的皮，中间是果肉，最后是一颗桃核。

（这个过程是分析和比较的过程，要求按由里及外或由外及里的顺序回答，是对分析过程的指导。主要是各个组成部分内外空间位置的比较，还包括软硬的比较，光滑程度的比较，颜色的比较等，这些比较在目的之外，教师不要强调，作隐性处理。）

教师解释：桃子最外层的皮称为外果皮；果肉是中果皮；果肉内层的皮称为内果皮。外果皮、中果皮和内果皮是联结在一起的，统称为果皮。最里面的桃核称为种子。

教师问：整体看，桃子里面有什么？或换一个说法，桃子由哪些部分组成？

学生回答：桃子由果皮和种子构成。

（这是综合与抽象的过程。“整体看”是对综合的指导。形成的结论——“桃子是由果皮和种子构成的”，摆脱了桃子的具体形象，形成抽象的语言。比较体现在将果实和种子对比区分。）

3.“大豆”里面有什么？

要求学生剥开大豆，按由里及外或由外及里的顺序回答观察结果。

学生回答：最外层是有小毛毛的皮，外皮里面是一层光亮的皮，里面有几颗豆粒。

（这个过程是分析和比较的过程，要求按由里及外或由外及里的顺序回答，是对分析过程的指导。主要包含内外空间位置的比较，还包括软硬的比较，光滑程度的比较等，但这些比较在目的之外，教师不要强调，作隐性处理。）

教师解释：大豆最外层的皮称为外果皮；内层的皮称为内果皮。果肉基本看不到。外果皮、内果皮是联结在一起的，也统称为果皮。最里面的豆粒称为种子。

教师问：整体看，大豆里面有什么？或换一个说法，大豆由哪些部分组成？

学生回答：大豆由果皮和种子构成。

（这是综合与抽象的过程。“整体看”是对综合的指导。形成的结论——“大豆是由果皮和种子构成的”，摆脱了大豆的具体形象，用语言表达出来，就是抽象。比较体现在将果实和种子对比区分。）

4“柿子椒”里面有什么？

要求学生将柿子椒剖开（横剖、纵剖）后，按由里及外或由外及里的顺序回答观察结果。

学生回答：外面是厚皮，里面是空的，在厚皮的里面有很多小籽粒相连。

（这个过程是分析与比较的过程，要求按由里及外或由外及里的顺序回答，是对分析过程的指导。主要是组成部分内外空间位置的比较，还包括光滑程度的比较等，但这些比较在目的之外，教师不要强调，作隐性处理。）

教师解释：柿子椒的厚皮也分为最外层光滑的皮、果肉和果肉内层皮。最外层光滑的皮称为外果皮；果肉是中果皮；果肉内层的皮称为内果皮。外果皮、中果皮和内果皮是联结在一起的，统称为果皮。最里面的多颗籽粒是种子。

教师问：整体看，柿子椒里面有什么？或换一个说法，柿子椒由哪些部分组成？

学生回答：柿子椒由果皮和种子构成。

（这是综合与抽象的过程。“整体看”是对综合的指导。形成的结论——“柿子椒是由果皮和种子构成的”，摆脱了柿子椒的具体形象，用语言表达出来，就是抽象。比较体现在将果实和种子对比区分。）

5.果实里面有什么？

将上面各个单称判断并排排列在黑板上。

苹果是由果皮和种子构成的。

桃子是由果皮和种子构成的。

大豆是由果皮和种子构成的。

柿子椒是由果皮和种子构成的。

教师问：这些果实的结构有什么特征？

学生回答：都是由果皮和种子构成的。

教师问：“苹果”“桃子”“大豆”“柿子椒”都是果实，将上面四句话用一句话来表达，怎样说？

学生回答：果实是由果皮和种子构成的。

（这个过程是概括。在各个单称判断的基础上，找到共同特征，用果实替代具体的果实，得出普遍性结论，即得到比单称判断更抽象的全称判断。比较体现在共同特征的求同比较上。教师的问话“这些果实的结构有什么特征？”是对求同比较的指导。教师的问话“将上面四句话用一句话来表达，怎样说？”是对概括过程的指导。）

通过上面的讨论我们看到，学生的分析、综合、抽象、概括和比较的思维过程都有教师的设计和现场指导。此学习主题的教学，经常采用学生解剖观察、记录，最后汇报交流的形式。这时，要求记录表单的设计体现对分析、综合、比较的指导。在汇报交流中，引导学生经历抽象、概括过程。

二、“空气占据空间”的教学思维过程

提供“塑料袋”“气球和打气筒”“医用针管”“透明水槽和玻璃水杯、纸团、水”，构成能出现“空气占据空间”特征的典型实例。

教学主题：空气占据空间。(www.chuimin.cn)

1.空气占据塑料袋内的空间

教师出示塑料袋，强调“这是一个塑料袋，现在是扁平的，能让它变鼓吗？”

教师操作：将塑料袋在空中一兜，然后迅速将开口扎紧，塑料袋是鼓的。

学生判断：塑料袋兜入了空气，将开口扎紧，空气跑不出去，就把塑料袋撑鼓了。

（对塑料袋灌入空气各个环节的感知认识过程是分析过程，认识到空气撑鼓了塑料袋是综合过程。比较体现在塑料袋“瘪”与“鼓”的区别，塑料袋“开口”与“封闭”的区别，塑料袋“有”和“无”空气的区别，也隐含着塑料袋与“布袋”“纸袋”的透气与不透气的区别。教师的问话是对塑料袋体积变化和是否有空气的比较的指导。）

教师问：塑料袋是鼓鼓的，谁占据了塑料袋里的空间？

学生回答：空气占据了塑料袋里的空间。

（这是抽象的过程，即将经历具体过程得到的形象结果用语言表达出来。）

2.空气占据气球内的空间

教师问：往气球内充气，气球会怎样变化？

学生回答：气球变大。

教师问：你怎样描述气球变大的过程？

学生回答：气筒把空气压进气球，气球就变鼓。继续打气，气球内空气多了，向外压力大了，气球就更鼓。不打气了，就是大大的、鼓鼓的气球。

（这是分析、综合的过程。对各个操作环节的认识是分析过程，对操作结果的现象认识是综合过程。气球体积变化、气球内空气多与少、气球瘪与鼓的区别，都是比较。）

教师问：气球膨胀变大了，是谁占据了气球内的空间？

学生回答：空气占据了气球内的空间。

（这是抽象过程，是对综合后现象的语言表达。而教师的问话是指导学生进行抽象。）

3.空气占据针管内空间

教师出示针管，强调“这是一个没有针头的针管，我把针管手柄拉出来，用胶塞堵住出液孔。现在要把手柄再推回去，大家看，能不能推进去？”

教师操作：向空针管推手柄，手柄推不到底端。松手后手柄又被推出。

学生判断：出液孔被堵住了，针管里是空气，空气顶住手柄，手柄很难推进去。

（对针管是封闭的、针管内空气顶住手柄又推回手柄的各个环节的感知认识是分析过程。对出液孔“堵住”和“开口”是比较。先拉出手柄，堵住出液孔，再推入，也是比较。针管封闭空气前后的推拉效果，同样是比较。）

教师问：空气顶住手柄，说明谁占据了针管里的空间？

学生回答：空气占据了针管里的空间。

（这是综合和抽象的过程。认识到针管被封闭的里面是空气，是综合。将经历具体过程得到的形象结果用语言表达出来，是抽象。）

4.空气占据玻璃杯内的空间

教师介绍装置。将一张废纸揉成一团，塞入玻璃杯内（不脱落），然后倒置玻璃杯，竖直压入水槽内的水中（水槽内的水面最好高于玻璃杯底部），再把玻璃杯竖直拿出，取出纸团展开。

教师问：纸团为什么没湿？再重复一遍实验让学生观察，强调重点是看玻璃杯被压入水中的状态。

学生回答1：水槽内的水没有进入玻璃杯，玻璃杯内是空的，水没接触到纸团。

学生回答2：玻璃杯内有空气，空气是压入水里之前玻璃杯内的，空气阻挡水进入玻璃杯。水进不去，就接触不到纸。

（对实验器具的认识，对各操作步骤的认识，是分析过程。其中隐含着“竖直”与“倾斜”的比较，“湿”与“不湿”的比较，“空”还是有“空气”的比较，还包括玻璃杯压入水之前、之后，里面空气的“开放”和“封闭”的比较。）

教师问：玻璃杯内是空气，空气阻挡了水，说明谁占据了玻璃杯内的空间？

学生回答：在玻璃杯内封闭了空气，说明空气占据了玻璃杯内的空间。

（这是综合和抽象的过程。对实验操作各个环节认识的分析过程，形成玻璃杯内封闭了空气、阻挡水进入杯内导致纸不湿的整体认识，是综合。而将这种认识的关键特征表达出来，即空气占据了玻璃杯内的空间，就是抽象。）

5.空气占据空间

将上面各个单称判断排列在一起。

空气占据了塑料袋内的空间。

空气占据了气球内的空间。

空气占据了针管内的空间。

空气占据了玻璃杯内的空间。

教师问：上面各实验现象说明空气具有什么特征？

学生回答：空气都占据了空间。

（在各种具体情境中都呈现出空气占据空间的现象，则可以去掉具体情境得到一般性结论，也就是全称判断——“空气占据空间”。这个过程是概括。）

三、“凸透镜成像规律”的教学思维过程

前面针对科学过程，以“金属导电”为例，讨论了分析、综合、抽象、概括等思维过程。这里用一个更复杂的科学过程的教学实例——“凸透镜成像规律”，分析教学思维过程。前面两个教学主题都是以教师演示实验，或者演示操作的过程进行思维过程考察的，实际上它们都可以采取学生小组合作实验、学习的方式。“凸透镜成像规律”的思维过程，既可以考察教师演示实验的过程，也可以考察学生小组合作学习的过程。一般情况下，对这个主题的学习，采用小组合作的形式。我们通过考察小组学习“凸透镜成像规律”的思维过程，体会这种思维方式过程的体现和教师的指导。

将一个班的学生分为几个小组，向每个小组提供一套凸透镜成像装置和实验记录表。这套装置包括光具座、凸透镜（5厘米焦距）、蜡烛、光屏。

对学生实验方法的指导，对学生分析、综合思维过程进行的指导，都是体现在实验记录表上的。设计出下面的实验记录表：

学生按实验要求搭建装置，进行实验，记录实验结果。实验要求、实验过程和实验问题1是实验方法指导，即指导学生使用共变归纳法（关于共变归纳法后面将详述）。实验问题2是强调两个重要概念“实像”和“虚像”的比较。实验问题3是指导学生的分析过程，即不同距离时的成像特点。实验问题4是指导学生的综合过程，即形成对凸透镜成像的整体认识。学生思考和回答上述问题的过程，就是分析、综合的过程。

各小组汇报实验结果，回答实验问题，得到“蜡烛距凸透镜3厘米，通过透镜成放大、正立的虚像；在6厘米、9厘米，成放大、倒立的实像；在12厘米、15厘米，成缩小、倒立的实像”的结论。由各小组结论的一致性，得到统一的结论。再引导学生思考，蜡烛是否可以用其他物体代替？蜡烛就代表了各种物体。将蜡烛与凸透镜的距离与凸透镜焦距进行比较，蜡烛分别在焦距内、焦距外，在焦距外，又分为一倍焦距外、二倍焦距内和二倍焦距外。即换用不同焦距的凸透镜，也出现同样现象，从而形成结论：“物体在凸透镜一倍焦距以内，通过透镜成放大、正立的虚像；在一倍焦距以外，不超过二倍焦距，成放大、倒立的实像；在二倍焦距以外，成缩小、倒立的实像。”这是概括的过程。整个思维过程不断地在比较。除了“实像”与“虚像”的比较，还有蜡烛与凸透镜的距离不断变化的比较，像的大小的比较，像的“正”“倒”的比较。比较的同时也在分类。物距小于焦距成像为虚像类，物距大于焦距为实像类；物距小于焦距成像为正立类，物距大于焦距成像为倒立类；物距小于二倍焦距成像为放大类，物距大于二倍焦距成像为缩小类，等等。从中我们可以体会到，比较与分类贯穿各个思维过程。当然，我们也必须清楚，进行比较和分类是为教学目的服务的，不是所有的比较都要去比，也不是能分类就去分，而是为服从教学目的去分析、综合、抽象、概括。