小学科学中学生解释能力培养的研究

在我们的科学测试中，我们常常给学生设计系列的题目，如判断“如果没有能量，自然界就不会有运动和变化，就不会有生命”，可是我们并没有给学生进行推论的培养。在科学试卷比赛中，还可以见到“人呼吸时吸进去的是氧气，呼出来的是二氧化碳”这样的命题。我们常常在科学课中听到学生这样的表述： “铁比水重”、“萝卜在水里是沉的”，追述其原因，是学生的科学解释力不够，思维过程不完整，我们并没有系统培养学生的解释能力。

科学概念是需要描述与解释的。我们的学生非常想描述清楚某一样事物的特征，或者非常想说明某一样事物的规律，非常想提出某一样事物的推论，但会无从下手，甚至于自相矛盾，我们需要系统的培养学生的科学解释能力，需要形成学生的逻辑思维，让学生完整的表述自己的思想。

一堂科学课中，学生的思维主要呈现在描述、解释与推论中。学生在描述科学现象或事物特征，提出科学假想与科学猜测，分析规律原因或实验数据，进行概念归纳与概括时，能够组织起合理的科学语言，将特点、性状、现象、规律等表述完整，是需要进行整体培养的。小学科学课程标准提出：“科学课程可以丰富学生的词汇，培养他们语言的准确和精炼，提高他们表达和辩论的能力，有效地促进学生语言能力的发展。”

目前，我们的科学课程走向“概念——过程”的模式，从前概念到纵向探究，科学解释能力在整个探究过程中是核心的、融合的、循序渐进的发展。

在遵守证据法则和科学知识增长的基础上，描述、解释和推论在逻辑上具有内在的延续性。描述、解释、推论作为科学解释的方法，是科学哲学的重要内容。学生需要通过自己批判性思考，并合理地接受他人的质疑，进行科学的描述、解释与推论。

一、运用合理的句式进行描述

科学描述基于科学现实，存在于探究的各个阶段，甚至在问题提出前，以及课外探究延伸。在小学阶段的科学教学中，我们发现整个“观察和提出问题—形成假设—检验求证—得出结论—交流应用”探究过程的着重点是逐渐后移的。从三年级的动植物观察活动，到四年级《矿物与岩石》等单元，涉及到了大量的科学描述，包括一些长周期的课外观察活动。养成学生的描述能力，主要形成在三四年级阶段，

科学描述不同于其它学科的一般的描述。我们必须用句式来精确科学描述。

1、确定性句式：“……可以这样的……”， “……是这样的……”，“我通过……观察到了……，并且……”，“在……时，我发现了……”等。

我们在上《水》一课时，学生提出了很多关于水的描述，我们让学生形成的句式是“……水是这样的……”，如“水是没有形状的”、“水是没有颜色的”， 最后将学生描述的各种主要特征，概括成“水是一种没有形状、没有味道、无色透明的液体。”在各种观察活动中，需要用确定性的句式逐步建立事物的特征、性状。

随着学生的成长，确定性的句式在逐渐加长。如《各种各样的岩石》中，学生的一次科学描述可能是岩石的几个特征，用到了“通过……我发现了……，通过……我发现了……”句式。到了五六年级，学生更需要思考的是发现的前提，我们要尽量让学生一次描述完整。如《电与磁》一课，“在通电线圈靠近小磁针时，我们发现了小磁针的偏转，偏转的角度较小，当通电线圈越来越接近小磁针时，小磁针的偏转角度在加大”。

2、可能性句式：“……可能是……”， “……可能属于……”等。

在科学描述中，在对活动或现象进行描述的同时，需要做出一些不确定的猜测，这需要运用一些可能性的句式描述。在《蚯蚓》一课中，学生观察到蚯蚓老是爬到饲养盒子里面，描述“蚯蚓喜欢爬到盒子里面不出来，蚯蚓可能喜欢阴暗的环境”。如《溶解》一课，学生在观察了面粉在水中的溶解状况后，提出“面粉在水中没有沉淀下来，可能是溶解了”。

运用可能性的句式，能够让学生学会建立一种观察后的逻辑推理。

3、假设性句式：“假如……就会……”，“如果……可以……”，“……就会……”等。

在学生描述时候，也有不经历科学观察活动的，直接建立在学生生活经验之上的，或者是科学活动前，进行的假想描述。这时候，采用假设性句式会比较合理。

在观察活动前，我们可以让学生来描述会发生的现象。《它们吸水吗》一课中，学生在观察木片、纸片、塑料片、铁片四种材料的吸水性实验前，就需要提出假设，我们让学生尝试着描述：“假如我们看到水滴在木片上，水滴马上消失了，就说明该木片的吸水性较强”；“假如我们看到水滴在木片上，水滴没有变化，就说明该木片的吸水性弱”。

我们培养三四年级学生运用句式描述，必须关注两个主要阶段：复述阶段，在三年级科学刚开始时候，教师需要进行确定性描述指导，一般可以老师说范句，然后学生再接着模仿说，如《我看到了什么》，教师：“我通过手的触摸，发现树皮表面是凹凸不平的而且很硬”，然后学生根据教师指导的句式，再进行“我通过……发现……”的观察描述。随着复述训练的逐渐发展，可以让学优生先描述，然后学困生再描述，先小组内描述，再进行个人描述。描述的高级阶段是概述阶段，在几个学生的描述基础上，组合主要的描述，撇去不重要的描述，就会形成比较完整的概述。如《身体的结构》一课，在师生观察描述的基础上，最后形成了人体结构的描述性概念。所以让学生进行概述时，提醒学生思考是否一个人就描述完整了。

二、抓住典型的特点组成命题

我们的认知，是起源于观察和探究的，认知从描述开始。当我们对描述内容进行一定的归纳、判断和分类，就能得出简单的解释，解释是以命题形式存在的。解释不同于描述，解释必须建立在描述的基础上。

学生在具备一定的描述能力后，需要对描述内容进行概括和归纳，在描述的基础上，抓住典型特点，组成一个重要命题。四五年级的教材，渐渐的出现了一些需要学生归纳的命题，这些命题是是我们观察探究后简单的科学解释。

命题是需要逻辑结构的。小学科学四五年级中，一般出现的是正命题，而在我们的逆向思维训练中，也会出现一些逆命题。

1、抓住典型特点或性状。

确定性的描述，让我们看到了事物的很多特点或形状，抓住一些典型的特点，就能归纳出简单的科学命题，也是我们对科学问题的解释。如《土壤中有什么》一课，是探究土壤中的主要成分。我们进行系列观察和实验后，得出一些确定性的描述：

①土壤中有捻不碎的小石子。

②土壤中有沙子。

③土壤中有草根。

④土壤中有动物遗迹。

⑤土壤中有空气。

⑥通过分层实验，发现土壤中有黏土，砂子颗粒有大小等。

⑦发现一些土壤潮湿，土壤中有水分。

⑧发现土壤中还有其它不明物质。

整合出一个概括性的描述：土壤是沙、小石子、黏土、腐殖质、水和空气等物质。

土壤是混合物。

我们可以形成的科学解释：土壤是由沙、小石子、黏土、腐殖质、水和空气等物质组成的混合物。

2、基于命题的对比进行解释。

五六年级科学中，我们会发现一堂课中，形成了多个命题，而这些命题之间是相互联系相互区别的，当我们进行对比后，作出的解释，更有利于认识事物。

比如《各种各样的岩石》一课，我们在观察各种各样的岩石标本时，发现了一些岩石在颗粒、透明度、硬度的不同表现，而对比这些不同的表现，让我们认识到，我们可以根据颗粒、透明度、硬度等不同将岩石分类。而砂岩、页岩等概念，就是归纳一些命题后的解释。在《相貌各异的我们》中，当认识到人的各种面貌上的性状后，我们进行命题的对比，进行分类，分类能够归纳出不同的种类，从而更好的认识性状。

3、基于实验数据的分析。

对实验数据的分析，让我们得出接近事实的科学解释。《抵抗弯曲》一课，我们通过对比实验，知道了增加纸梁的厚度，纸梁的抗弯曲能力得到大大加强，增加纸梁的宽度，也能增加纸梁的抗弯曲能力。而且，纸梁的增加的是呈倍数关系上升，而纸梁的承受抗弯曲能力是呈几何曲线形式增加的。

在实验数据的分析中，学生通过数据的对比，很容易就能得出科学解释：增加纸梁的厚度比增加纸梁的宽度更加强抗弯曲能力。当然，从纸梁迁移到生活中的横梁，还是需要进一步的科学论证与解释。

三、建构模型中建立推论

学生在描述和解释的层次上，需要能够推理出一些自己的想法和观点。在小学五六年级的科学中，已经着重了学生的推论。

三段论是最基本的推论。是在大前提、小前提的比较中，得出新命题。如：“月球上是没有水和空气的，地球上的生命是需要水和空气的，所以地球上的生命无法在月球上生存。”

《环形山》一课，我们需要解决的科学问题是：什么是环形山？课堂上，我们首先是观察与描述环形山的各种特征，特别是典型特征，然后归纳出环形山的主要特点“大小不一、深浅不同、数量众多、分布杂乱”，得出环形山的描述性解释。在解释了环形山概念基础上，学生能够围绕着“环形山”概念做出一些科学的判断。这时，我们需要经历推论，来进一步推理环形山是怎么形成的？这个推论必须符合前面的描述，以及我们对环形山的科学解释。学生观看陨石撞击模拟视频以及火山喷发视频，推理对陨石撞击是否是形成环形山的原因，教师肯定陨石撞击说是目前科学界主要的一种猜测，但我们需要有同学对陨石撞击说产生疑问？现在的科学界其实并未对环形山的形成盖棺定论。

推论源于科学概念的形成，是建立在客观分析的基础上。建立起概念箱后，就需要进一步推演概念的变化，这就需要形成合乎逻辑的推论，从而产生新的科学问题。

我们在给学生进行推论培养时候，特别要注意各种前提的周延性，这是指对命题的主项或谓项外延的判断情况。周延与不周延对于命题的真伪是至关重要的。具体来说，命题主项的周延性是由量项来决定，肯定一般用“是”表示，否定一般用“不是”、“没”等否定词表示，“是”在有些命题中可以省略，量项一般用“所有”、“每一种”、“凡是”等表示，而特称量词用 “有些”表示。如：“所有的鱼类是脊椎动物，鲫鱼属于鱼类，鲫鱼是脊椎动物”。

【作者单位：杭州市萧山区云石中心小学 浙江】