基于逻辑的小学科学教学：思维过程概述

2023-11-20 理论教育版权反馈

【摘要】：一般来讲，思维是经历思维过程，应用思维方法，获得思维结果的过程。对苹果各个组成部分的认识，是分析的过程。将电路各个部分联系起来，铜棒构成闭合电路的一部分，电流流通，说明铜棒导电，这是思维的综合过程，综合得出结论——“铜导电”。

思维是记忆信息的转换与应用，是人类所具有的高级认识活动。按照信息论的观点，思维是对新输入信息与脑内储存知识经验进行的一系列复杂的心智操作过程。一般来讲，思维是经历思维过程，应用思维方法，获得思维结果的过程。从逻辑学的角度，思维过程包括：分析与综合、比较与分类、抽象与概括。

一、分析与综合

分析与综合是最基本的思维活动。分析是指在头脑中把事物的整体分解为各个组成部分，或者把整体中的个别特性、个别方面分解出来的过程。客观事物整体与部分的关系是分析方法的客观基础。整体是由它的各个组成部分构成的，客观事物在一定条件下分解为它的各个组成部分。事物的各种属性、方面或关系从不同方面表现了事物的整体性。综合是与分析相对立的方法，是指在头脑中把对象的各个组成部分联系起来，或把事物的个别特性、个别方面结合成整体的过程。事物部分与整体的关系，事物的可合性是综合的客观基础。

我们从科学实体、科学现象和科学过程考察来看思维的分析、综合过程。先看科学实体，对“苹果”的认识（结构方面），将苹果剖开（横剖，纵剖），看到有外果皮、内果皮和中果皮（果肉），中心有一个籽粒（种子）。对苹果各个组成部分的认识，是分析的过程。整体看，苹果是由果皮和种子构成的。这个认识是对苹果的整体认识，是综合的过程。再看科学现象，对“空气占据空间”中“空气占据气球内空间”的认识。用打气筒向气球内充气，气球由瘪变鼓、膨胀变大。出现这个现象的操作过程是可视的形象化过程，对这个过程的认识（打气筒充气，气球膨胀）是分析过程。将这个现象总结出来，即膨胀的气球内充满了空气，或空气占据了气球内的空间，是综合过程。最后看科学过程，对“铜导电”的认识。将铜棒（或铜片、铜线）连接到闭合电路中。有电池表明可以提供电能，闭合电路表明构成了电流通路，小灯泡亮，说明电流流通，这是思维的分析过程。将电路各个部分联系起来，铜棒构成闭合电路的一部分，电流流通，说明铜棒导电，这是思维的综合过程，综合得出结论——“铜导电”。

二、抽象与概括

抽象是在分析、综合的基础上，抽取事物共同的、本质的特征而舍弃非本质特征的思维过程。概括是把同类事物的共同点、本质特征综合起来的思维过程。抽象是概括的基础，概括是抽象的目的。

上面讨论的“苹果”，经历分析、综合后得出结论——“苹果是由果皮和种子构成的”，摆脱了苹果的具体形象，形成了用文字符号表达的人的认识，是抽象的，即综合后形成的判断，或者说对苹果本质（或关键）特征的认识，就是抽象。这种对单一事物作出的抽象判断，称为单称判断。对“桃子”“大豆”“柿子椒”等的结构认识，经历分析综合以后，都可以得到抽象的单称判断，即“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。“桃子”“大豆”“柿子椒”等事物都具有相同的结构，将这一类事物称为果实，得出判断：果实是由果皮和种子构成的。这个过程就是概括。概括出的结论是对所有果实而言的，这种判断称为全称判断。全称判断是在单称判断的基础上作出来的，全称判断比单称判断抽象度更高。也就是说，概括是在抽象的基础上作出的，概括也是抽象的判断，比抽象的级别更高。

“空气占据空间”，作为对科学现象的判断，也是在对“打气筒给气球充气，气球膨胀”“用塑料袋在空中一兜，然后迅速将开口扎紧，塑料袋是鼓的”“将针管手柄拉出，堵住出气孔，手柄很难推进”“将内部塞入棉花或纸团的玻璃杯竖直插入水槽的水中，玻璃杯内有一个水进不去的空间，棉花或纸团不湿”等，经历分析和综合后得到的多个抽象的单称判断，即“空气占据了气球内的空间”“空气占据了塑料袋内的空间”“空气占据了针管内的空间”“空气占据了水杯内的空间”等。在各种具体情境中都呈现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”。这个过程就是概括。

铜棒接入闭合电路，使小灯泡发光，经历分析综合后的结论——“铜导电”，是摆脱具体情境的抽象，也是针对铜具有的一种性质作出的单称判断。同样，将铁棒、铝棒接入闭合电路，也可以使小灯泡发光，分析综合后得到单称判断——“铁导电”“铝导电”。通过比较发现，“铜”“铁”“铝”是一类性质的材料，即金属。根据金属这一类材料的性质，概括出结论，也是作出全称判断，即“金属导电”。

三、比较与分类

比较是在头脑中确定对象之间差异点和共同点的思维过程。在可比较的条件下，任意两个相同或相似的事物之间，总有其不同之处；任意两个不同的事物之间，总有其相同的地方。事物之间存在的这种相同点和差异点是比较的客观基础。分类是认识纷繁复杂世界的一种工具，是根据对象的共同点和差异点，把它们分为不同类别的思维过程。分类是把世界条理化，使表面上杂乱无章的世界变得井然有序。(www.chuimin.cn)

在逻辑学中，将比较和分类归属于思维过程，是考虑在分析、综合的过程中比较与分类总在进行，如“空气占据空间”。对于“空气占据气球内的空间”，肯定要进行充气与未充气的比较，气球瘪与鼓的比较，气球内空气多与少的比较，还有气球材料不透气与已有经验布袋、纸袋透气的比较等，无时无刻不在进行着比较。同时也可以看出，这些比较是差异比较。“空气占据了气球内的空间”“空气占据了塑料袋内的空间”“空气占据了针管内的空间”“空气占据了水杯内的空间”，比较得出共同特征——都占据了空间，这又是求同比较。求同比较的结果是得到一类事物的共同特征，将具有共同特征的事物划归为一类，就是分类。考察各种各样的思维过程可以发现，在分析、综合、抽象、概括中都离不开比较与分类。

从另一个角度看，比较与分类也具有方法特征，也需要明确如何比较和如何分类。尤其在小学科学学习中，需要训练小学生学习比较和分类。寻找差异点的比较，称为差异比较或求异比较；寻找相同点的比较称为求同比较。比较是在两个事物间进行的，当有三个或三个以上的事物进行比较时，也是以两两比较为基础的，如比身高。甲、乙二人可直接比较，判断出高矮。若甲、乙、丙三人比较，也是甲与乙比较，乙与丙比较，甲与丙比较。假如甲比乙高，乙比丙高，则可以省略一次比较，判断出甲、乙、丙身高递减，即甲最高、丙最矮。如果甲比乙高，丙也比乙高，那么甲还要与丙进行比较，如果甲比丙高，则甲、丙、乙身高递减排序。比较在事物同种性质间进行，非同种性质无法比较。如身高可以和身高比较，但身高不能和体重比较；物体的导电性可以和导电性比较，但导电性不能和导热性比较；数学抽象出的数，其大小可以比较，而一旦表达为科学上的数量，则一定是数字加单位，必须是同单位的数字才可以比较。在科学上，数字后的单位规定了数字的性质，如2米，表明是长度的长短；2牛顿，表明是力的大小。同单位可以比较，就是同性质可以比较。

比较是分类的基础。比较在认识客观事物中具有重要的意义，只有通过比较才能确认事物的主要和次要特征、共同点和不同点，进而把事物分门别类，揭示出事物之间的从属关系，使知识系统化。分类，对应比较，也分为差异分类法和求同分类法。

差异分类法也叫作二分法，在生物学发展历史上曾被称为二歧分类。这种分类方法是在规定标准下，对于符合标准或不符合标准进行区分，即回答“是”或“否”。符合标准的为一类，不符合标准的为另一类。对回答“是”的一类和回答“否”的一类，又可以分别选定标准，进行二分。如此递进下去，直至达到目的为止。这样会形成一个倒树状结构，如小学科学教学中，将各种铁制品和各种非铁制品放到一起，用磁铁靠近，以磁铁吸引为标准，可以吸引的为一类，不能吸引的为另一类，能够吸引的都是铁制品，从而发现磁铁具有吸铁的特性。这是一步达到目的，只有一次的二分法差异分类。再如，取铁钉、塑料、橡胶、铜线等材料和石块、树枝、沙土、竹棒等材料，以是否为人加工为标准，区分人工材料和自然材料，要求学生回答“是”或“否”。对人工材料是否为金属材料，可以再进行差异分类；对自然材料是否为生物性材料，也可以再进行差异分类。差异分类进行到什么程度，视具体教学要求，由科学认识的目的决定。

求同分类法，也称为集合分类法，是依据一定的标准将事物划分为一类，也就是构成一个集合，符合标准的各事物为集合中的元素，如节肢动物中以具有三对足这个特征为标准，则具有三对足的节肢动物为一类，或构成一个集合。这个类或集合中的节肢动物称为六足节肢动物，也称为昆虫。

在进行科学分类时，一般都是差异分类和求同分类结合使用。实际上，差异分类中就包含着求同分类。对差异分类回答“是”的分支就是符合标准的、具有共同特征的一类，就是求同分类。当将一个群体分成若干类时，就是典型的差异分类和求同分类的共同应用。举一个例子来加深理解，动物的一大特征是运动，而运动形式不同。我们以动物的主要运动形式（兼有两种运动形式时选择其最具特征的）进行差异分类。会飞行吗？会，选出一类，这是以“飞行”为共同特征的求同分类；不会飞行，选出另一类，这类没有共同特征。对不会飞行的，再发问，会游水吗？会，选出以“游水”为共同特征的一类。不会，又选标准，会奔跑吗？会，选出以“奔跑”为共同特征的一类。不会，可再选标准。如果只存在会爬行的动物，它们也具有共同特征了，则不可再分了，差异分类结束。我们看到，整体上是差异分类，但每一步都有求同分类。运动形式由每一步的求同分类揭示出来，由差异分类揭示出所有的类别。将所有肯定的分支和最后一个不可再分的否定分支罗列出来，就是动物的主要运动形式：飞行、游水、奔跑和爬行。总的来说，分类中的差异分类和求同分类，经常结合应用。需要明确的是，分类必须依标准分类，每一次分类标准不能改变。在教学过程中，可以给定标准分类，也可以自选标准分类。上面以“材料是否为人工制造”为标准，是给定标准分类；以“是否会飞行”“是否会游水”“是否会奔跑”“是否会爬行”为标准，是自选标准分类。

四、思维过程中各因素的关系

分析与综合是针对一个事物或一个系统的认识过程，如对苹果结构的认识，对空气占据气球内空间的认识，对铜导电的认识，都是针对一个对象进行的。对一个对象各个方面或组成部分的认识是分析过程，将各个方面或组成部分联系起来形成整体认识或本质认识是综合的过程。由此可以看到分析是综合的基础。先分析，再综合，获得对单一事物的整体认识。

抽象与概括是对一类事物的本质属性的认识过程。严格讲，概括是对一类事物本质属性的认识过程，而抽象是紧随综合后就作出的。对每一个事物或系统进行分析、综合后，获得对该事物或系统的整体认识，将这个整体认识用语言符号表达出来，或说作出判断，就是抽象，这样形成多个抽象的单称判断。只有找到各个抽象判断的共同特征或共同属性或共同本质，得到更抽象的普遍性判断，才是概括的过程。如认识到“苹果”“桃子”“大豆”“柿子椒”等都具有共同的结构特征，才能针对这一类得出果实具有的结构特征。概括是对群体或一类事物的更抽象的判断。抽象是为概括服务的，抽象后不概括，则不能得到更高级的认识。抽象后要概括才能获得对一类事物的普遍认识。

比较普遍存在于分析、综合、抽象、概括中，是人类认识事物最初始、也是最基本的方式。没有比较，就不能作出任何判断。分类典型地存在于概括的过程中，概括是对一类事物共同特征或本质属性的揭示，分类必在概括中使用。比较与分类也具有方法特征，尽管不属于逻辑方法，但也需要学习和训练。比较与分类也不是截然分开的。当你判断一个人是男人时，可以认为是与女人比较得出的判断，但同时也作出了分类，即将这个人划归为男人类。总的来说，分析与综合是抽象与概括的基础，比较与分类贯穿整个思维过程。

基于逻辑的小学科学教学：思维过程概述

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