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【摘 要】小学科学核心素养强调学生理性思维的培养。对比实验结论得出的过程应当就是一次完整的理性思维过程。它是一个从个别到一般的过程、一个逻辑推论的过程、一个不断完善的过程。教师在理解这个过程的基础上，有的放矢，才能更有效地培养孩子的理性思维。
【关键词】结论得出 思维过程 理性思维
培养学生的理性思维应该是小学科学教学的一个突出目标。在小学科学教学的各个环节中都可以渗透对学生理性思维的培养。对比实验是科学教学常用的手段，而对比实验结论的得出就是对实验现象观察、比较、分析、综合、抽象与概括的一个完整的理性思维的过程。让学生经历对比实验的各个环节，特别是实验设计的变量控制，可以有效地发展学生的理性思维。但在现实教学中情况不容乐观，其主要表现是学生实验结论的得出有些过于随意，缺少逻辑论证，而教师较多关注实验的设计与过程，或者是数据的分析方法，而对结论得出中包含的理性思维过程缺少充分的关注与引导。本文从结论得出的一些偏差的原因分析入手，还原学生从实验结果推断实验结论所经历的理性思维过程，并在此基础上进行思考。
【案例呈现】
四年级上册《溶解的快与慢》是一个经典的对比实验，学生提出了三个影响溶解快慢的因素——颗粒、搅拌、水温，并且设计了完整的科学实验计划。这时有两组学生提出：溶解的快慢与水量的多少也有关系。我让这两组学生自己设计实验，验证假设。在实验时，我特别关注了他们的实验过程，一组学生分别用20毫升、60毫升温度相同的水来溶解5克细盐，用相同速度搅拌，发现水多的先溶解完。学生依据模式得出“溶解的快慢与水量有关，水量越多，溶解越快。反之溶解越慢”的结论。可是另外一组分别用100毫升、200毫升温度相同的水来溶解5克细盐，用相同速度搅拌，却发现几乎是同时溶解完。他们的结论是“溶解的快慢与水量无关”。
两个实验结果都是事实，在事实的结果上却得出了截然不同的、矛盾的科学结论。实验过程规范，实验结果真实，到底是哪里出了问题？
【问题归因】
应该说通过科学的实验设计、严格控制的变量、规范的操作得出数据是科学有效的，从数据中推导出的结论是最科学和最有说服力的结论。
可是，由于学生和教师经过多次对比实验的经历，对于得出结论，很容易形成一个模式：“A和B有关，B越……则A越……反之，A越……”
由于对比实验是只有一个因果关系，很自然能够推出A和B有关，由于A和B都是变量，学生会想当然地推导出：“B越……则A越……反之，A越……”我把这称之为“模式化结论”。比如，当摆绳分别为10厘米与20厘米，对比同一摆锤摆动的快慢，学生马上根据这个模式能得出：摆的快慢与摆绳的长度有关，摆绳越长，摆动越慢，反之摆动越快。溶解的快慢、电磁铁磁力的大小等一系列对比实验结论都可以套用这个模式。
上面的例子中，学生也很自然地套用了模式化结论，却出现了结论矛盾的情况。究其原因，案例中的两组实验呈现的只是两个实验结果，是两个具体的、个别的情况，学生依据结论模式，想当然地下了一般性的、包含共性的结论。
事实上，水越少，其浓度会迅速增大，逆反应（结晶）的速率就会增大，而溶解的快慢显然等于溶解速率减去结晶速率，结晶速率的加快，必然导致溶解速率的減慢。因此，水的多少会影响溶解速度的快慢。但是当浓度降低到一定限度后，逆反应（结晶）的速率就变化不大了，此时的水量对溶解的速度也基本没有影响。而套用“模式化结论”过于简单草率，从个别结果直接跳到了一般结论，自然在教学中会出现认知矛盾与困惑。
【课后反思】
“模式化结论”是一种思维的偷懒，因为对比实验结论的得出中存在着复杂而又科学严谨的思维过程。
一、结论的得出是一个从个别到一般的过程
案例中，学生得出的两个实验结果与结论之间的关系如下图。
如图可知，对比实验从实验结果分析到实验结论的得出有一个思维从个别到一般的归纳过程。如“摆的快慢与摆绳长短有关，摆绳越长，摆动越慢，反之摆动越快”这个结论的得出就是从实验时一种棉线摆绳推及所有摆绳，从几个具体不同长度的摆绳推及摆绳的所有长短。
而这种逻辑归纳的过程，只是从一个或几个（不是全部）情形的考察中作出一般结论的不完全归纳。只能根据已经把握的一部分事物的某些属性进行归纳，无法穷尽同类事物的全部属性，因而作出的结论不是完全可信的，带有很大的或然性，也可能产生与客观事实相矛盾的情况。
二、结论的得出有一个逻辑推论的过程
在这个案例中，实验的不同结论让我和学生都困惑了，但实验结果真实确凿。这时，一个学生举手发言：“我觉得‘水量越多，溶解越快’的结论是不对的。按照这个结论，我把一把盐放在装满水的脸盆中，它会很快溶解；放在水缸中会溶解得更快；那放在湖水中会瞬间溶化了。”
学生和我一听，觉得他说得太有道理了。这个学生有很强的理性思维能力，他从这个结论出发，经过一番演绎推理，得出了一个与事实不符合的结果，从而反过来推翻了这个结论。
由于对比实验结论的得出是一个不完全归纳的过程，为了让结果更加科学，还需有一个逻辑推论的过程，可以运用演绎推理论证，还可以进行因果分析的推理。比如在“线圈圈数与磁力大小关系”的研究中，我们在得出“线圈越多，磁力越大”的结论后分析，既然一个导线就有这么多的磁力，那两根导线并在一起就是磁力的叠加，同理，三根导线就是三个磁力的叠加，以此类推。当实验结论符合推理分析，我们的结论就更加科学可信。
作为教师，他的个人经验、认知结构等“主观”意识比小学生更加完善，所以他在下结论的过程中会有更加全面的推理分析过程。而小学生由于经验缺乏，认知结构不够完善，导致从实验结果到实验结论的思维分析过程会不够科学全面，这需要教师在教学中有意识地进行引导与训练。 三、结论的得出是一个不断完善的过程
有时候为了让结论更加可信，结合自变量的不同程度做了多组实验，并且实验结论也经得起逻辑推论，然而这样得出的结论不一定是准确的。
例如研究热胀冷缩的现象，我们会设计一个对比实验：把同一杯水放在同一个容器中，水温从10℃升到30℃，观察到水的体积增大了；接着，水慢慢升到接近沸腾的温度，再降回到10℃，水的体积缩小了。根据实验结果，我们得出结论：水遇热体积膨胀，遇冷体积缩小。
教师根据已知的分子运动的理论“温度越高，分子运动越剧烈，体积越大”来对结论进行逻辑推论，发现也是相符合的。
可是这个结论是不准确的，如果我们进一步测量水在0～4℃之间的体积变化，就会发现实验结果与刚才得出的结论是矛盾的。所以，我们得完善实验结论：水遇热体积膨胀，遇冷体积缩小。但在4℃以下，情况相反。
纵观科学史，每一个学说、理论、模型的得出都经历了不断完善、不断修正的过程，使其更加接近于事物的本质。随着科学的进步，我们会发现更多的现象，这些现象可能会强化我们的认知，也可能刷新我们的认知。教师要认识到我们得出的结论只是接近于本质的认知，是某种条件下的真实。
【对策建议】
了解得出对比实验结论的思维过程，教师就可以开展具有针对性的教学，从而更有效地提高学生的理性思维能力。
一、多组实验对比，培养实证精神
在对比实验中，教材一般都安排三组程度不同的自变量进行对比。教师至少要安排三组以上，同时自变量的程度差异要大一些，这样不仅能使实验结果更加明显，同时也使实验取样的范围扩大。这样，使学生不仅懂得科学结论要通过科学实验获得，而且明白在对比实验中取样越多，获得的数据越丰富，得出的结论就越真实。
二、去“模式化结论”，培养严谨科学的态度
在结论的呈现上，不要有模式化的安排，也不要急着下一般性的结论，允许学生有更接近实验结果的多元化表达。比如可以在结论中加上“一般情况下”或者“在一定的范围内”等语句，这样的语言表述才更严谨。这里要强调一下，并不是说“模式化结论”是错误的，学生要这样得出结论也是可以的，但不能不经思考套用这个模式，教师也不能急于引导学生运用模式化表述，而要让他们意识到这里有一个从个别到一般的过程。
三、重视假设交流，培养逻辑思维能力
对比实验的设计都有一个提出假设的过程，假设不是随便提出的，它隐含着学生对这个实验结论的逻辑推论的过程。所以，对结论的讨论是从交流“假设猜想”这个环节开始的。在这个环节的教学中，要让学生充分讨论，鼓励学生发挥想象力和逻辑思维能力。这样，他们的思维才会闪耀出创造性的火花。
如果教师凭借比学生更加完善的认知结构意识到结论的不科学、不严谨，就可以引导他们进行更深层次的逻辑推论，或者创设情境让他们自己演绎推论，从而发展学生的逻辑分析能力。
四、默化结论的发展过程，激发探究的勇气
教师没必要直接告诉学生结论是一个不断完善、动态发展的过程，而是通过科学史或者其他契机，潜移默化地让学生意识到我们的科学在不断地发展，我们的认知在不断地完善，当我们面对一些违背了原有认知的现象，我们不能选择视而不见，而是应该勇敢面对、积极探究，从而推动科学的发展。
在核心素养的视角下，我们要重新审视自己的科学教学，尽可能發展学生的理性思维能力。正如浙江省特级教师、浙江省小学科学教研员喻伯军老师所说的：没有问题的思考，不是真正的思考；没有理性思考的探究，不是真正的探究；没有理性思维发展的课堂，不是真正的科学课堂。
（浙江省金华市柳湖小学 321001）
【关键词】结论得出 思维过程 理性思维
培养学生的理性思维应该是小学科学教学的一个突出目标。在小学科学教学的各个环节中都可以渗透对学生理性思维的培养。对比实验是科学教学常用的手段，而对比实验结论的得出就是对实验现象观察、比较、分析、综合、抽象与概括的一个完整的理性思维的过程。让学生经历对比实验的各个环节，特别是实验设计的变量控制，可以有效地发展学生的理性思维。但在现实教学中情况不容乐观，其主要表现是学生实验结论的得出有些过于随意，缺少逻辑论证，而教师较多关注实验的设计与过程，或者是数据的分析方法，而对结论得出中包含的理性思维过程缺少充分的关注与引导。本文从结论得出的一些偏差的原因分析入手，还原学生从实验结果推断实验结论所经历的理性思维过程，并在此基础上进行思考。
【案例呈现】
四年级上册《溶解的快与慢》是一个经典的对比实验，学生提出了三个影响溶解快慢的因素——颗粒、搅拌、水温，并且设计了完整的科学实验计划。这时有两组学生提出：溶解的快慢与水量的多少也有关系。我让这两组学生自己设计实验，验证假设。在实验时，我特别关注了他们的实验过程，一组学生分别用20毫升、60毫升温度相同的水来溶解5克细盐，用相同速度搅拌，发现水多的先溶解完。学生依据模式得出“溶解的快慢与水量有关，水量越多，溶解越快。反之溶解越慢”的结论。可是另外一组分别用100毫升、200毫升温度相同的水来溶解5克细盐，用相同速度搅拌，却发现几乎是同时溶解完。他们的结论是“溶解的快慢与水量无关”。
两个实验结果都是事实，在事实的结果上却得出了截然不同的、矛盾的科学结论。实验过程规范，实验结果真实，到底是哪里出了问题？
【问题归因】
应该说通过科学的实验设计、严格控制的变量、规范的操作得出数据是科学有效的，从数据中推导出的结论是最科学和最有说服力的结论。
可是，由于学生和教师经过多次对比实验的经历，对于得出结论，很容易形成一个模式：“A和B有关，B越……则A越……反之，A越……”
由于对比实验是只有一个因果关系，很自然能够推出A和B有关，由于A和B都是变量，学生会想当然地推导出：“B越……则A越……反之，A越……”我把这称之为“模式化结论”。比如，当摆绳分别为10厘米与20厘米，对比同一摆锤摆动的快慢，学生马上根据这个模式能得出：摆的快慢与摆绳的长度有关，摆绳越长，摆动越慢，反之摆动越快。溶解的快慢、电磁铁磁力的大小等一系列对比实验结论都可以套用这个模式。
上面的例子中，学生也很自然地套用了模式化结论，却出现了结论矛盾的情况。究其原因，案例中的两组实验呈现的只是两个实验结果，是两个具体的、个别的情况，学生依据结论模式，想当然地下了一般性的、包含共性的结论。
事实上，水越少，其浓度会迅速增大，逆反应（结晶）的速率就会增大，而溶解的快慢显然等于溶解速率减去结晶速率，结晶速率的加快，必然导致溶解速率的減慢。因此，水的多少会影响溶解速度的快慢。但是当浓度降低到一定限度后，逆反应（结晶）的速率就变化不大了，此时的水量对溶解的速度也基本没有影响。而套用“模式化结论”过于简单草率，从个别结果直接跳到了一般结论，自然在教学中会出现认知矛盾与困惑。
【课后反思】
“模式化结论”是一种思维的偷懒，因为对比实验结论的得出中存在着复杂而又科学严谨的思维过程。
一、结论的得出是一个从个别到一般的过程
案例中，学生得出的两个实验结果与结论之间的关系如下图。
如图可知，对比实验从实验结果分析到实验结论的得出有一个思维从个别到一般的归纳过程。如“摆的快慢与摆绳长短有关，摆绳越长，摆动越慢，反之摆动越快”这个结论的得出就是从实验时一种棉线摆绳推及所有摆绳，从几个具体不同长度的摆绳推及摆绳的所有长短。
而这种逻辑归纳的过程，只是从一个或几个（不是全部）情形的考察中作出一般结论的不完全归纳。只能根据已经把握的一部分事物的某些属性进行归纳，无法穷尽同类事物的全部属性，因而作出的结论不是完全可信的，带有很大的或然性，也可能产生与客观事实相矛盾的情况。
二、结论的得出有一个逻辑推论的过程
在这个案例中，实验的不同结论让我和学生都困惑了，但实验结果真实确凿。这时，一个学生举手发言：“我觉得‘水量越多，溶解越快’的结论是不对的。按照这个结论，我把一把盐放在装满水的脸盆中，它会很快溶解；放在水缸中会溶解得更快；那放在湖水中会瞬间溶化了。”
学生和我一听，觉得他说得太有道理了。这个学生有很强的理性思维能力，他从这个结论出发，经过一番演绎推理，得出了一个与事实不符合的结果，从而反过来推翻了这个结论。
由于对比实验结论的得出是一个不完全归纳的过程，为了让结果更加科学，还需有一个逻辑推论的过程，可以运用演绎推理论证，还可以进行因果分析的推理。比如在“线圈圈数与磁力大小关系”的研究中，我们在得出“线圈越多，磁力越大”的结论后分析，既然一个导线就有这么多的磁力，那两根导线并在一起就是磁力的叠加，同理，三根导线就是三个磁力的叠加，以此类推。当实验结论符合推理分析，我们的结论就更加科学可信。
作为教师，他的个人经验、认知结构等“主观”意识比小学生更加完善，所以他在下结论的过程中会有更加全面的推理分析过程。而小学生由于经验缺乏，认知结构不够完善，导致从实验结果到实验结论的思维分析过程会不够科学全面，这需要教师在教学中有意识地进行引导与训练。 三、结论的得出是一个不断完善的过程
有时候为了让结论更加可信，结合自变量的不同程度做了多组实验，并且实验结论也经得起逻辑推论，然而这样得出的结论不一定是准确的。
例如研究热胀冷缩的现象，我们会设计一个对比实验：把同一杯水放在同一个容器中，水温从10℃升到30℃，观察到水的体积增大了；接着，水慢慢升到接近沸腾的温度，再降回到10℃，水的体积缩小了。根据实验结果，我们得出结论：水遇热体积膨胀，遇冷体积缩小。
教师根据已知的分子运动的理论“温度越高，分子运动越剧烈，体积越大”来对结论进行逻辑推论，发现也是相符合的。
可是这个结论是不准确的，如果我们进一步测量水在0～4℃之间的体积变化，就会发现实验结果与刚才得出的结论是矛盾的。所以，我们得完善实验结论：水遇热体积膨胀，遇冷体积缩小。但在4℃以下，情况相反。
纵观科学史，每一个学说、理论、模型的得出都经历了不断完善、不断修正的过程，使其更加接近于事物的本质。随着科学的进步，我们会发现更多的现象，这些现象可能会强化我们的认知，也可能刷新我们的认知。教师要认识到我们得出的结论只是接近于本质的认知，是某种条件下的真实。
【对策建议】
了解得出对比实验结论的思维过程，教师就可以开展具有针对性的教学，从而更有效地提高学生的理性思维能力。
一、多组实验对比，培养实证精神
在对比实验中，教材一般都安排三组程度不同的自变量进行对比。教师至少要安排三组以上，同时自变量的程度差异要大一些，这样不仅能使实验结果更加明显，同时也使实验取样的范围扩大。这样，使学生不仅懂得科学结论要通过科学实验获得，而且明白在对比实验中取样越多，获得的数据越丰富，得出的结论就越真实。
二、去“模式化结论”，培养严谨科学的态度
在结论的呈现上，不要有模式化的安排，也不要急着下一般性的结论，允许学生有更接近实验结果的多元化表达。比如可以在结论中加上“一般情况下”或者“在一定的范围内”等语句，这样的语言表述才更严谨。这里要强调一下，并不是说“模式化结论”是错误的，学生要这样得出结论也是可以的，但不能不经思考套用这个模式，教师也不能急于引导学生运用模式化表述，而要让他们意识到这里有一个从个别到一般的过程。
三、重视假设交流，培养逻辑思维能力
对比实验的设计都有一个提出假设的过程，假设不是随便提出的，它隐含着学生对这个实验结论的逻辑推论的过程。所以，对结论的讨论是从交流“假设猜想”这个环节开始的。在这个环节的教学中，要让学生充分讨论，鼓励学生发挥想象力和逻辑思维能力。这样，他们的思维才会闪耀出创造性的火花。
如果教师凭借比学生更加完善的认知结构意识到结论的不科学、不严谨，就可以引导他们进行更深层次的逻辑推论，或者创设情境让他们自己演绎推论，从而发展学生的逻辑分析能力。
四、默化结论的发展过程，激发探究的勇气
教师没必要直接告诉学生结论是一个不断完善、动态发展的过程，而是通过科学史或者其他契机，潜移默化地让学生意识到我们的科学在不断地发展，我们的认知在不断地完善，当我们面对一些违背了原有认知的现象，我们不能选择视而不见，而是应该勇敢面对、积极探究，从而推动科学的发展。
在核心素养的视角下，我们要重新审视自己的科学教学，尽可能發展学生的理性思维能力。正如浙江省特级教师、浙江省小学科学教研员喻伯军老师所说的：没有问题的思考，不是真正的思考；没有理性思考的探究，不是真正的探究；没有理性思维发展的课堂，不是真正的科学课堂。
（浙江省金华市柳湖小学 321001）