有关初中科学教材中“序”的思考

摘 要：自然界是有序的，作为认识自然最有效的途径的科学也是有序的，教材作为科学教学的依据也应是有序的。本文着眼于初中科学教材体系，通过对教材体系中章节间“序”的客观存在的分析，然后对教学中教材片段重要性的阐述，着重论述了片段间“序”的存在，结合有序性原理从结构之序到行为之序再到思维之序，提出了通过对教材中“序”的分析来提升学生的思维能力，从而从一个角度达到了提升科学素养的目的。

关键词：教材之序；结构之序；行为之序；思维之序

自然界是有规律的，这种规律体现在事物的相互联系和相互制约上，同时这种规律是可以被认识的，这实质是一种“序”的体现，它具有普适意义，也是一种基本的认识论和世界观。科学是认识自然最有效的途径，同时科学是一个开放的系统，有序性原理作为系统论的主要原理，认为系统的整体性的本质在于系统的有序性。因此科学也应是有序的，从感性具体到理性抽象，从结构之序到思维之序，而且各种有序方式之间具有渐进性。

教材作为最重要的教学资源，是教师教学的重要依据，是学生学习的基础，因此教师了解教材的体系结构是进行有效教学的前提。《初中科学新课程标准》是教材编写的根本依据，指出初中科学课程是以对科学本质的认识为基础的、以提高学生科学素养为宗旨的综合课程。教材体系是在先设立一级主题和二级主题，在二级主题下面设章和节，因此教材体系也应是一个有序的体系。

一、章间的“序”

显然章间的“序”很容易寻到，这由教材的体系安排所决定的，上则提及二级主题下的章的确定，因此同主题之下的章是通过二级主题将他们整合成一个有序体系。

例如，一级主题《存在的自然》之下二级主题《相互作用》就包括了《生活中的水》《地球的外衣――大气》《生命活动的调节》和《电路探密》，既然其主题词是“相互作用”，那么各章内容也就隐含了各种相互作用：人与环境、动物与环境以及电荷之间。

然而又因为科学包括不同的内容体系，因此在不同主题之下但同一内容体系中的章也有一定的“序”，其“序”主要体现在知识的难易程度和学生认知发展水平的差异上。

又如，七年级上册第一章《观察生物》和九年级下册第二章《生物与环境》就是生命科学范畴下的生物结构层次，就学生认知水平而言：《观察生物》是属于具体的，单主体即生物个体而进行的研究，而《生物与环境》不仅涉及两个主体，而且就生物而言，重点偏向对生物群体的研究，从种群到群落再到生态系统，显然知识更难、研究范畴更高，这也是一种“序”。

章下设节，章的有序性要通过节来体现，因此节间“序”的存在也就成为一种必然。

二、节间的“序”

纵观初中教材的体系，章节名称选择上一部分采用的单主体章节名，还有一部分章节的名称选择是双主体结构，在双主体结构的章节中，节间的过渡是教材体系有序性的关键体现，甚至有些节间过渡单纯，从独立节而言是并列式的，可如是建立一种序。

例如，九年级上册第三章从第四节《动能和势能》过渡到第五节《物体的内能》，首先画出摆锤摆动示意图，学生回顾上节动能和势能的知识，然后设问如果有阻力，机械能减少了变成了内能，那怎样感知内能的存在？

然而有些节间当多节整体去考虑就成为一种递进式节间有序性的体现，还以上述例中的章节为例：

纵观九年级上册第三章第四节《动能和势能》到第八节《核能的利用》教材体系：

从科学技术的发展和认识论角度而言，人们接触和使用能量是纳肀叩幕械能着手，再到热能，进入近代社会的电能以及现代社会的核能，而且其能量使用的转变也是文明进步的一种体现。

从产生机理角度而言，显然机械能是因为机械运动而产生的，机械运动是最简单的运动形式，在远古时代就被人们所关注和利用，而热能从其使用来说也在远古已经有了，然而它的产生原理是微观粒子的热运动，显然到了微观的层面，但这些微观粒子只是无规则的运动，那么微观粒子的规则运动呢？自然就是电流形成的原因即自由电荷的定向移动导致了电能的产生，尽管这一能量已进入了微观的视野，但还未进入更小的层次，即原子内部的原子核层面，到了这一层面就是核能产生的原因，于是自然就出来了核能的利用。

因此，在考虑教材的每个节间势必有“序”可寻，换言之节间教材体系是有序的。然而，初中科学教学是以节为单位展开的，单从节间“序”的客观存在分析还不足以将其转化为教学行为之序，使学生在学习中形成思维之序，因此作为构成节的片段间的“序”就成为有效处理教材的关键。

三、片段间的“序”

片段是教材体系的最小构成单位，在教学实施的过程中，就教学主体学生和教师而言，有效教学行为都是围绕这些片段的有序递进而展开的，因此其“序”的存在不仅影响了教学的效益，同时也使学生在教学交互过程中，通过知识习得过程的内化，可以将其转化为习得过程中的“序”。有序性原理也指出系统的有序性是系统整体性的内在本质，有序应表现为系统从简单到复杂，从低级的结构之序到高级的思维之序的进化。

1.结构之序

结构之序作为最低层次的“序”，它的存在是高级“序”的物质基础，因此在教材编制的过程中，对于每节内容的一些片段也有序可寻的，这基本上隐藏在显性体系之下。

例如，七年级下册第四章第三节《地球的绕日运动》从“杆影的变化”到“地球公转”片段间存在这样的“序”：以杆影长度的日变化引入，提出太阳高度角与长度的关系，进一步分析得出是地球的自转引起的太阳高度角变化，既衔接了上面的内容，也为下面内容的展开作了铺垫，接着提到了同一时刻，纬度不同，正午的影子长度不同，接着讲到了杆影长度的季节变化也与太阳高度角有关，那是地球的公转引起的，因此教材接下来安排的内容为地球的公转。

初中科学教学单靠这种结构之序还不足以实现科学教学的目的，因此如何在教学过程中寻找行为之序去实践这种序也就成为有序性提升的重要之处。

2.行为之序

教材片段的结构之序决定了一节课的教学行为应该是有序的，教学行为并不是简单的教学形式、手段或方法的构成体，而是一个包括教和学两个维度在内的结构复杂的、内容丰富的目的，如教学语言就是行为主体之间进行信息交互的重要行为。同时科学认识过程尽管是多元的，但科学的认识都起源于问题，这是毋庸置疑的。这就决定了在课堂教学中教师问题的有效设置作为教学行为的一个重要内容也就成为打开学生思维，将学生引入教学情景片段的关键所在，换言之就是在教学过程的每个片段之处设置有效问题之序是教学过程行为有序的重要体现。

单个问题往往还不足以揭示事物的本质，因此在教学实践中，往往通过一系列问题的有序设置来提升教学的效益。

例如，在九下第三章第四节《动能和势能》中片段处理过程中就设置一系列问题“序”：

动能片段：（教师拿出铁球）静止在手中，有动能吗？

怎样使它有动能？让它运动起来？

怎样证明它有动能？

为了研究动能与什么因素有关，则要控制变量，那变量有哪些？

又该如何较易控制呢？

小球运动了，又怎么知道初速度是否一样呢？

有什么办法能使不同的实验过程知道动能控制速度一样呢？（展示图1）

动能大小怎么反应？

动能过渡到重力势能片段：（重新展示图1），斜面的坡度继续加大，竖直位置时，小球掉下，将处于低部的物块砸中，如果物块较软，会怎么样？

砸了一个坑，说明了什么？

为了使砸中的效果更容易观察和记录，应该让物块被什么取代？

过渡到弹性势能片段：

刚才实验中的沙子或者橡皮泥发生的形变是非弹性形变，若换成弹性形变，情况又会这样呢？

可以拿哪些物体替换？

当小球接触下面物体时会怎么样？

说明了什么？

尽管问题的设置其行为主体是教师，但由于教学过程的交互性，问题的提出往往可以激发学生的求知欲，从而通过对一系列问题的有序思考，经过长时间的积累使学生形成对问题的一定思考力，逐步在知识习得过程中形成思维之序。

3.思维之序

思维是高级的心理活动过程，如果将科学教学比拟成一棵树，那知识就是叶子，方法就是树枝，而思维则成为了涞闹鞲珊褪鞲，因此思维能力的培养是初中科学教学的最终归宿。如何让学生形成有序的思维方式也就成为教学的关键。根据有序化的进程，思维之序是行为之序的更高层次，同时也为行为之序提供了方向。因此，在教材片段中渗透着思维的传递，逻辑思维作为最重要思维方式之一，其“序”的存在也就成为教材中“序”的最终诉求，笔者结合自身教学实践，通过实例说明几类逻辑思维在教材片段中的渗透。

（1）比较和类比思维

之所以将比较和类比思维放在一起，是因为这两类思维均具有两种或以上的研究对象，同时他们的思维方式也很相似。

纵观初中科学教材，有些片段的安排就渗透着比较和类比思维。比较思维强调的是对两种研究对象的比较与分析来加深对它们的理解，前提是人们对两种研究对象均已有了一定程度的了解，而类比则不同，它是通过对已知研究对象（比体）的分析通过结构或性质相似性推断出未知研究对象（本体）的性质或功能。

例如，在八下第二章第二节的《光合作用》中设置了《光合作用和呼吸作用》的片段就渗透着比较思维，学生在学习了光合作用和呼吸作用之后已经对其概念有了初步的认识。教材通过表格的形式，经过不同角度的比较，使学生更加深刻地理解这两个重要的概念，同时也建立在比较中“同中求异，异中求同”的思维模式。

再如，七年级上册第四章第四节《物质的构成》中分子之间有空隙的片段就用到了类比思维：本体是酒精和水分子，而比体是黄豆和芝麻，两者就学生当时的认知水平而言有很多性质是相似的，如外形（性质A），物质的构成（性质B）等，黄豆和芝麻在混合的过程中体积减少（性质C），而水和酒精混合体积的减少（性质C），可观察到黄豆和芝麻在混合的过程中体积减少的原因是它们之间有间隙（性质D）。即比体和本体均具有性质A、B、C，而比体还具有性质D，于是本体也具有性质D，即分子之间存在间隙。这是一种性质类比。相比于比较思维，类比更注重“异中求同”。

（2）溯因思维

溯因思维是一种根据某现象的特征推测该现象产生原因的信息加工思维方式。在科学研究中对于一些不能直接观察的某些现象――常见于宇观世界的研究常用到此类思维，在初中科学中主要是指地球空间科学的宇宙认知相关片段。

例如，九年级下册第一章第一节《宇宙的起源》中提及的宇宙大爆炸论应用的就是溯因思维，哈勃的发现即所有星系都远离我们而去；星系离我们越远，它的退行速度越快；星系间的距离在不断地扩大是客观的事实，通过对这些多方面现象的特征推测，追溯宇宙起源可能起源于大爆炸，建立大爆炸理论。

当然，在教学中利用气球进行模拟的实验是为了使学生建立一种形象的概念。

（3）归纳和演绎思维

归纳思维是将若干个别性知识上升到一般性认识的思维过程，它具有一定的必然性，但它的扩展性和概括性就决定了它的重要作用。演绎思维则是由一般性知识过渡到特殊性知识的思维，由于其必然性加之科学研究过程中对于理论的深化，同时可以作为解释和推测某些理论的作用，因此其重要性也不言而喻。

归纳和演绎思维作为两种最重要的逻辑思维，在理论构建的过程中时常被用到，由于这两种思维方式具有一定的互逆性，而且有相互的渗透，所以在不同的教材片段中这两种思维常被一起涉及。

例如，九年级上册第一章《探索酸的性质》和《探索碱的性质》的通性片段就分别渗透了归纳思维和演绎思维。

在《探索酸的性质》中酸的通性片段，教材通过一系列针对盐酸的实验设置了三个活动，包括在氢氧化钠溶液中滴入紫色石蕊试液，溶液呈什么颜色，再滴加盐酸，颜色的变化、鸡蛋壳中加盐酸的活动以及盐酸除铁锈的实验，得出个别性结论：盐酸能与许多物质反应。而后设置活动将硫酸滴到锌、氧化铁、氢氧化铜等物质中，然后利用不完全归纳得出酸的通性。

而在《探索碱的性质》中碱的通性片段则采用不同的思维方法，首先是通过一系列氢氧化钠的实验直接得出碱的通性，当然可以被认为是归纳思维，但却在碱的个性中最后片段提到氢氧化钙的相关实验，这就是一种演绎思维，是通过之前建立的通性这一一般性知识上升到氢氧化钙通性这一特殊性知识的方式。当然，由于思维常具有交叉性，因此就这两节而言又渗入了比较思维。

思维的多样性决定了思维的复杂性，笔者通过上述论述只是思维的冰山一角，意在其一抛砖引玉，说明思维有序可寻，其二在于提示隐藏在教材片段表象背后值得去思考的本质内涵。

总之，世界是有序的，不论是物质世界还是意识世界，而且这种“序”的方式也随着对象的改变而不断提升，科学教材作为世界的一部分，它也是有序的，结构之序的客观存在为行为之序提供物质的基础，更使思维之序成为一种可能。鉴于思维方式形成的长期性，有序思维的形成并不能一蹴而就，这就要求教师在处理教材的过程中从最基本的“序”出发，将初中科学视为一个系统，深刻体会有序性原理，经过长期的教学实践，才能实现初中科学教学中让学生形成一定的思维模式，从一定角度提升科学素养。

参考文献：

1.朱清时.义务教育课程科学教科书.浙江教育出版社，2006.

2.义务教育课程科学教学参考书.浙江教育出版社，2006.

3.张大松.科学思维方法论导论.科学出版社，2008.

4.教育部.初中科学新课程标准.北京师范大学出版社，2006.

（作者单位：浙江省温岭市第八中学）