◎王仁偉

2016年發(fā)布的《中學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》報(bào)告中確立了六大學(xué)生核心素養(yǎng)，其中“文化基礎(chǔ)”中提出科學(xué)精神具體要點(diǎn)為理性思維、批判質(zhì)疑、勇于探究等。［］而理性思維是建立在證據(jù)和邏輯推理基礎(chǔ)上并具有一定方向的思維方式。

思維能力的培養(yǎng)往往伴隨在學(xué)習(xí)過程中。學(xué)習(xí)的主陣地是課堂。課堂語言是學(xué)生和教師進(jìn)行信息交互的主要方式，而教學(xué)問題是課堂語言的最主要組中部分，有效的問題設(shè)置以其明確的思維導(dǎo)向，可以促使學(xué)生自主思考、積極探究。鑒此，教師應(yīng)通過有效的問題設(shè)置促進(jìn)學(xué)生的知識體系構(gòu)建以此來培養(yǎng)理性思維。

一、知識梳理，夯實(shí)點(diǎn)

知識點(diǎn)是知識的基本單元，例如“重力的概念”、“比較金屬的活動(dòng)性順序”和“知道細(xì)胞是生命活動(dòng)的基本結(jié)構(gòu)和功能單位”等等。知識是教學(xué)的重要內(nèi)容，有效的問題設(shè)置，在知識的教學(xué)中有序梳理、合理布局、層層遞進(jìn)，可以在知識落實(shí)的同時(shí)提升學(xué)生的理性思維，使其魚、漁兼得。

案例1：在《體內(nèi)物質(zhì)的運(yùn)輸》教學(xué)中，為了落實(shí)知識點(diǎn)“指認(rèn)人體心臟的結(jié)構(gòu)”中關(guān)于心室壁比心房壁厚的原因，可設(shè)置問題：“結(jié)合心房和心室收縮輸送血液的特點(diǎn)，從結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系說明心室壁為什么比心房壁厚？”，通過這一問題的設(shè)置很好將這一知識點(diǎn)呈現(xiàn)在了學(xué)生的知識體系中，而且讓記憶知識轉(zhuǎn)變?yōu)槔斫庑灾R。

案例1所提及的知識形成，就思維角度而言是一種因果關(guān)系的邏輯推理能力，屬于理性思維能力。

科學(xué)知識復(fù)雜性決定了學(xué)生學(xué)習(xí)過程的復(fù)雜性，因此教師在課堂教學(xué)中應(yīng)充分遵循這一規(guī)律，通過問題設(shè)置，指導(dǎo)學(xué)生依照一定的方法進(jìn)行思維，從而構(gòu)建知識體系。知識點(diǎn)的逐個(gè)夯實(shí)，為知識體系構(gòu)建打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，于是也就有了下一步，點(diǎn)與點(diǎn)之間的各種聯(lián)結(jié)。

二、橫展縱拓，點(diǎn)成線

1.橫向設(shè)置，延展知識面，培養(yǎng)橫向思維

（1）橫向問題設(shè)置。橫向問題是指教師在課堂教學(xué)中為了引導(dǎo)學(xué)生對于原有知識面進(jìn)行延展而設(shè)置的問題。縱觀初中科學(xué)的教學(xué)，為了增加某一原理或觀點(diǎn)的適用范圍往往采用橫向問題。

案例2：在《水的浮力》教學(xué)中，“物體浮沉的條件”是一個(gè)知識點(diǎn)。學(xué)生原有概念為“木球能浮在水面上”，從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察到木球確實(shí)浮在水面這一現(xiàn)象，使學(xué)生順應(yīng)這一知識點(diǎn)，為了延伸學(xué)生對該知識點(diǎn)的寬度，可設(shè)置橫向問題：“木球能否浮在煤油上？”或“鐵球能否浮在水上？”從而使學(xué)生在原有知識點(diǎn)之上通過對問題的思考，經(jīng)過自身加工去完善知識點(diǎn)，進(jìn)一步理解知識點(diǎn)“物體浮沉的條件”。

（2）橫向構(gòu)建。橫向問題的設(shè)置使學(xué)生的知識體系向橫向構(gòu)建，表現(xiàn)為知識體系在寬度上的拓展。如圖1，原有知識點(diǎn)a通過橫向構(gòu)建形成知識點(diǎn)b和c。初中科學(xué)中屬性相似的知識點(diǎn)一般都通過橫向構(gòu)建獲得。

案例3：在《生殖和發(fā)育》教學(xué)中，“人的生殖”這一知識點(diǎn)橫向構(gòu)建可形成“動(dòng)物的生殖”或“植物的生殖”等知識點(diǎn)；在《幾種重要的鹽》的教學(xué)中，“碳酸鈣的性質(zhì)”橫向構(gòu)建可形成“碳酸鈉的性質(zhì)”或“氯化鈉的性質(zhì)”。

（3）橫向思維。在知識構(gòu)建過程中，知識點(diǎn)a到知識點(diǎn)b（或c）的思維過程其方向表現(xiàn)為橫向推理，屬于理性思維的范疇，具體表現(xiàn)出來的思維方式有類比、比較、隱喻等思維。

案例4：在《物質(zhì)的構(gòu)成》教學(xué)中，分子之間有空隙的教學(xué)是一種橫向思維，屬于類比思維：本體是酒精和水的實(shí)驗(yàn)中（如圖2甲）的酒精和水分子，而比體芝麻和黃豆混合實(shí)驗(yàn)中（如圖2乙）是黃豆和芝麻，兩者就學(xué)生當(dāng)時(shí)的認(rèn)知水平而言有很多性質(zhì)是相似的，包括外形（性質(zhì)A），物質(zhì)的構(gòu)成（性質(zhì)B），黃豆和芝麻在混合的過程中體積減少（性質(zhì)C），而水和酒精混合也體積減少（性質(zhì)C），可觀察到黃豆和芝麻在混合的過程中體積減少的原因是它們之間有間隙（性質(zhì)D）。即比體和本體均具有性質(zhì)A、B、C，而比體還具有性質(zhì)D，于是合理推斷本體也具有性質(zhì)D，即分子之間存在間隙。

案例5：在《光合作用》的教學(xué)中“關(guān)于光合作用和呼吸作用的相互關(guān)系”，學(xué)生在學(xué)習(xí)了光合作用和呼吸作用之后已經(jīng)對其概念有了認(rèn)識，教材通過表格（如下表）的形式，經(jīng)過不同角度的橫向比較，使學(xué)生更加深刻的理解這兩個(gè)重要的概念，這是橫向思維中的比較思維。

表 光合作用和呼吸作用的相互關(guān)系

案例6：在《原子結(jié)構(gòu)模型》）教學(xué)中關(guān)于原子的核式結(jié)構(gòu)模型的建立采用的就是隱喻思維，其過程是人們發(fā)現(xiàn)電子繞原子核運(yùn)行，恰似行星繞太陽運(yùn)行一樣，與又稱之為行星繞太陽模型。

橫向問題的設(shè)置，在拓展知識面的同時(shí)，培養(yǎng)了學(xué)生的橫向思維能力，但就知識體系構(gòu)建而言，知識點(diǎn)深度并沒有加深，因此通過縱向問題的設(shè)置，加深對原有知識的理解是必要的。

2.縱向設(shè)置，拓深知識度，培養(yǎng)縱向思維

（1）縱向問題設(shè)置。縱向問題與橫向問題是相對的，是指教師為了引導(dǎo)學(xué)生加深對原有知識的理解而設(shè)置的問題。在教學(xué)實(shí)踐中，由于科學(xué)知識的邏輯順序，教師所設(shè)置的問題大部分是縱向問題。

案例7：在《水的浮力》教學(xué)中，教師設(shè)置問題：“木球?yàn)槭裁茨芨≡谒希俊本蛯儆诳v向問題設(shè)置，較原有問題“木球能否浮在水面上？”其問題的指向是對于“物體沉浮的條件”這一知識點(diǎn)有了縱向加深，學(xué)生通過對該縱向問題思考，再經(jīng)過一系列內(nèi)化處理就會(huì)對于“物體沉浮”知識點(diǎn)縱向有了構(gòu)建。

不論是縱向還是橫向問題設(shè)置，其目的在于學(xué)生通過處理這些問題，順應(yīng)或同化新知識點(diǎn)，并將其納入已有知識體系中從而形成新的知識體系。因此縱向問題的思考過程中伴隨著知識的縱向構(gòu)建。

（2）縱向構(gòu)建?？v向構(gòu)建是學(xué)生在接受新的事物或現(xiàn)象后，在知識的深度上進(jìn)行知識構(gòu)建的一種方式。原有知識點(diǎn)a縱向構(gòu)建形成知識點(diǎn)d和e（如圖3）。在初中科學(xué)中具有一定邏輯順序的知識往往都是通過縱向構(gòu)建而獲得。

案例8：在《影響摩擦力大小因素》教學(xué)中，“小車在木板上滑行較遠(yuǎn)，在棉布上滑行較近”這一知識點(diǎn)縱向構(gòu)建“小車在較光滑的接觸面滑行較遠(yuǎn)”再縱向構(gòu)建“接觸面光滑摩擦力較小”這一知識點(diǎn)，這是一種從現(xiàn)象到本質(zhì)的邏輯順序。

案例9：在《種子的萌發(fā)》教學(xué)中，“種子要萌發(fā)種子應(yīng)該是飽滿的、胚完整且有生命?！边@一知識點(diǎn)縱向構(gòu)建“種子萌發(fā)的外部條件是適宜的溫度、一定的水分和充足的空氣”，這是一種由內(nèi)及外的邏輯順序。

（3）縱向思維。在知識構(gòu)建中，知識點(diǎn)a到知識點(diǎn)d（或e）的思維進(jìn)程表現(xiàn)出縱向推理過程的特點(diǎn)，其同樣屬于理性思維的范疇，思維形式主要表現(xiàn)為如歸納、演繹等思維。其思維能力的培養(yǎng)可以加深思維深度。

案例10：在《常見的酸》中關(guān)于“酸的通性”的教學(xué)，教材通過一系列針對鹽酸的實(shí)驗(yàn)，設(shè)置了三個(gè)活動(dòng)，包括在氫氧化鈉溶液中滴入紫色石蕊試液再滴加鹽酸，雞蛋殼中滴加鹽酸以及鹽酸除鐵銹，得出個(gè)別性結(jié)論：鹽酸能與許多物質(zhì)反應(yīng)。而后設(shè)置活動(dòng)將硫酸滴到鋅、氧化鐵、氫氧化銅等物質(zhì)中，按照縱向進(jìn)程得出酸的通性。這是特殊性知識到一般性知識的過程，其思維過程為歸納思維。

案例11：《常見的堿》中堿的通性中同樣采用縱向思維，首先通過一系列氫氧化鈉的實(shí)驗(yàn)直接得出堿的通性，在堿的個(gè)性中最后片斷提到氫氧化鈣的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，是通過之前建立的通性這一般性知識到氫氧化鈣的個(gè)性這一特殊性知識的過程，屬于演繹推理，其思維為演繹思維。

歸納和演繹思維就思維進(jìn)程而言是縱向思維，其推理過程表現(xiàn)為歸納和演繹推理，這些推理均已原有的知識作為起點(diǎn)，但就推理結(jié)論而言歸納是具有擴(kuò)展性的，而演繹具有必然性的，不論何種結(jié)論就學(xué)生構(gòu)建知識的角度而言原有知識體系均得到加深，促進(jìn)體系向縱深的發(fā)展。

三、聯(lián)橫結(jié)縱，線建面

由于學(xué)生原有知識體系是一個(gè)整體，當(dāng)形成知識點(diǎn)，通過縱橫構(gòu)建形成知識線后，這些線就會(huì)縱橫交叉凸顯出知識面（如圖4），依靠的就是聯(lián)橫結(jié)縱的推理過程，因此在此過程中促進(jìn)了學(xué)生理性思維的培養(yǎng)。就一節(jié)完整的課而言，問題設(shè)置總是縱橫交叉的，而且知識體系構(gòu)建的推理進(jìn)程也是交叉的。

案例：12：在《大氣層》的教學(xué)中，在大氣層的重要性之后是大氣溫度隨高度變化規(guī)律的研究，采用如下設(shè)計(jì)：①圖片展示1：乞力馬扎羅山，山頂卻白雪覆蓋，說明了什么？（縱向問題）②初步猜想：海拔高度越高，溫度越低。（縱向推理）顯然從科學(xué)結(jié)論的得出方面而言，不夠嚴(yán)密。③圖片展示2：日本富士山和天山。④設(shè)問：結(jié)合圖片1，你能來解釋現(xiàn)象嗎？（橫向問題）其他地方的山脈也呈現(xiàn)出如乞力馬扎羅山的氣溫規(guī)律。（橫向推理進(jìn)行比較過程）⑤綜合上述：是不是個(gè)別現(xiàn)象？（縱向問題）通過不完全歸納，可以得出初步結(jié)論：海拔高度越高，大氣溫度越低。（縱向推理通過歸納得出結(jié)論）⑥合理推論：海拔高度一直升高，溫度就一直降低。（縱向推理）⑦猜想分析論證：能否用實(shí)驗(yàn)的方法來說明每個(gè)高度的溫度情況？（縱向設(shè)問）⑧假想實(shí)驗(yàn)：有一座很高的山，登山者身上攜帶很多根溫度計(jì)，在很近的距離都放一根溫度計(jì)，測出當(dāng)?shù)氐母叨群蜏囟扔涗洝＂峤o出數(shù)據(jù)：作出圖線。

四、改造重組，面構(gòu)體

學(xué)習(xí)的過程是學(xué)生在原有知基礎(chǔ)上進(jìn)行重新建構(gòu)的過程。原有知識可能是正確的，也可能是錯(cuò)誤的。因此教師在教學(xué)過程中通過一定方式改變其錯(cuò)誤的知識是必須的。

1. 改造問題設(shè)置 改造問題是指教師為了糾正學(xué)生原有錯(cuò)誤的已有知識進(jìn)行設(shè)置的問題。此類問題在課堂教學(xué)中可以幫助學(xué)生改造原有知識從而重新構(gòu)建知識體系。

案例13：在《水的浮力》教學(xué)中，學(xué)生已具有“木球能浮在水面上”這一知識點(diǎn)，當(dāng)教師設(shè)置問題“木球能浮在煤油上嗎？”這一問題時(shí)勢必從原有的知識體系中去尋找這一相關(guān)知識點(diǎn)試圖來解答這一問題，若學(xué)生知識體系存在“木球能浮在煤油上”這一知識點(diǎn)，此時(shí)教師可設(shè)置問題：“你能用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證你的想法嗎？”屬于改造問題，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)若觀察到“木球在煤油中沉下去了”，此時(shí)學(xué)生就會(huì)對原有的“木球能浮在煤油上”知識點(diǎn)進(jìn)行改造形成新的知識點(diǎn)“木球不能浮在煤油上”，并將此知識點(diǎn)納入原有關(guān)于“物體沉浮”的知識體系形成新的知識體系。

2.重組構(gòu)建 改造性問題設(shè)置總伴隨著知識體系的重組構(gòu)建。重組構(gòu)建是指學(xué)生在接受新的事物或現(xiàn)象時(shí)，試圖用原有知識中的某個(gè)知識點(diǎn)去解釋卻出現(xiàn)相互矛盾時(shí)，主動(dòng)的去改造原有知識體系的構(gòu)建過程。如圖5，原有知識點(diǎn)a重組構(gòu)建形成知識點(diǎn)f。由于學(xué)生一些非正規(guī)獲得的原有知識點(diǎn)往往是不科學(xué)或者有偏差時(shí)，因此可以通過知識的重組構(gòu)建形成新的知識點(diǎn)從而納入新的知識中。

案例14：在《牛頓第一定律》的慣性教學(xué)中，學(xué)生由于實(shí)際生活經(jīng)驗(yàn)“速度大的物體不容易停下?！倍纬闪恕八俣却蟮奈矬w慣性大”的知識點(diǎn)，此時(shí)教師通過一些具體事例說明和糾正學(xué)生錯(cuò)誤知識點(diǎn)，讓學(xué)生重新構(gòu)建形成正確的知識點(diǎn)“物體慣性與速度無關(guān)”。

當(dāng)然在知識體系構(gòu)建中，由于學(xué)生原有知識體系是一個(gè)整體（如圖6），有知識點(diǎn)a、b、c，因此任何一個(gè)方向的知識體系構(gòu)建都不是獨(dú)立，當(dāng)某個(gè)知識點(diǎn)a和c被同化或改造成新的知識點(diǎn)A和C后納入新的知識體系，而知識點(diǎn)b則被摒棄，同時(shí)在新的知識構(gòu)建又會(huì)形成知識點(diǎn)e、f等。而從原有知識體系構(gòu)建進(jìn)入新的知識體系的過程就是思維的過程。在下一次的信息加工過程中又可演變?yōu)橐粋€(gè)原有的知識點(diǎn)，致使學(xué)生的知識體系在這種交叉的構(gòu)建中不斷達(dá)到新的水平，形成一個(gè)立體的新的水平的知識體系。

3.發(fā)散和收斂思維 重組構(gòu)建從時(shí)空角度而言，跨度往往是比較大的，因此在此過程中往往會(huì)形成一種綜合性較強(qiáng)的理性思維——發(fā)散和收斂思維。在知識構(gòu)建中，（如圖4）若以知識點(diǎn)a點(diǎn)為思維原點(diǎn)，經(jīng)過多向思維進(jìn)程，形成知識點(diǎn)b、b、d和e，就是發(fā)散思維；而反之由知識點(diǎn) b、c、d和 e向同一知識節(jié)點(diǎn)A的思維進(jìn)程就是一種收斂思維。在章節(jié)復(fù)習(xí)的課堂教學(xué)過程中，由于內(nèi)容的跨度較大，這就要求學(xué)生能利用發(fā)散和收斂思維去考慮一個(gè)問題，同時(shí)由于發(fā)散和收斂的辯證統(tǒng)一，往往在發(fā)散和收斂思維會(huì)出現(xiàn)同一個(gè)實(shí)例。

案例15：在《對環(huán)境的覺察》這一章復(fù)習(xí)課堂教學(xué)中，以感覺世界中的感官以及對應(yīng)的感覺為思維原點(diǎn)，可通過發(fā)散思維形成耳與聽覺、光和凸透鏡等知識點(diǎn)就一種發(fā)散思維；在最后又通過這些點(diǎn)進(jìn)行歸納從而提升了感覺這一知識節(jié)點(diǎn)又是一種收斂思維，在發(fā)散和收斂的進(jìn)程中也體現(xiàn)邏輯思維中的歸納和演繹等思維。

總之，理性思維能力的培養(yǎng)并不是一蹴而就的，其長期性決定了教師只有堅(jiān)守科學(xué)認(rèn)知的特點(diǎn)，長期積累，才能促進(jìn)學(xué)生在構(gòu)建知識體系的同時(shí)提高理性思維能力。而課堂問題的設(shè)置猶如打開學(xué)生思維大門的鑰匙，在學(xué)習(xí)的過程中起到至關(guān)重要的作用。

［1］邢紅軍，劉爍，張抗抗.核心素養(yǎng)視域下初中生物理能力表現(xiàn)研究［J］.課程·教材·教法，2017年（8）：63-68.

［2］ 朱清時(shí).義務(wù)教育教科書科學(xué)［M］.杭州：浙江教育出版社，2014.