谈科学探究中的归纳与演绎

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1、万方数据化学教育2006年第4期谈科学探究中的归纳与演绎李艳梅王秀红(东北师范大学化学教育研究所吉林长春130024)摘要逻辑推理过程与事物的认识过程同时存在，科学探究离不开逻辑推理过程。归纳和演绎是认识过程中的两种逻辑推理形式，在学生的科学探究活动中，尤其是在提出问题、猜想与假设、设计实验方案与解释结论阶段，归纳和演绎发挥着重要的作用。本文重点论述了寻求现象原因的求异归纳推理、探寻化学物质通性及变化规律的不完全归纳推理、探求个别物质性质的演绎三段论、解释个别现象的演绎解释推理过程在科学探究中的重要作

2、用。关键词科学探究逻辑推理归纳演绎新的化学课程改革以发展学生科学素养为主旨，提倡建立以科学探究为主的多样化的学习方式。科学探究强调不仅要使学生学习科学知识本身，还要让他们学习探索和检验科学知识的方法，体验获得科学知识的过程。逻辑方法是人类认识事物的一种重要手段，所以逻辑推理过程将与事物的认识过程同时存在，科学探究离不开逻辑推理过程。已有的理论认识只有通过逻辑思维过程才能为新的探究活动提供支持，而在探究中获得的感性认识也要通过逻辑思维过程才能上升到理性阶段，从而实现对事物本质的认识，构建合理的知识体系。

3、从特殊到一般，再从一般到特殊，是人们认识事物的基本规律。归纳和演绎就是这一认识过程中的两种逻辑推理形式，也是两种基本的思维方法。在学生的科学探究活动中，尤其是在提出问题、猜想与假设、设计实验方案与解释结论阶段，归纳和演绎发挥着重要的作用。图l科学探冤中的逻辑推理如图1所示，归纳和演绎在科学探究中扮演着重要的角色。提出问题的过程也是发现矛盾的过程，所以首先要在已有认知与化学现象、他人观点及所接触的新知识间发现差异，进而才能提出问题。这一过程的完成以运用比较方法为主，但也离不开对知识、现象和观点的归纳过程

4、。同时，在探究中学生还可以通过对已有理论知识的演绎发现矛盾，提出问题。同样的，提出猜想与假设的一个重要途径也是运用逻辑方法对化学现象和已有知识进行归纳或从已有理论出发，通过演绎对化学现象的原因、结果进行猜想和假设。虽然实验设计是一种创造性活动，但它并非凭空产生的，而是直接根植于对已有实验的广泛借鉴和归纳。事物之间总是相互联系的，不同类的实验之间也是这样。对于一个崭新的实验而言，其目的可能显著地不同于其他实验，但在形式上和某些内容上则可能联系密切，表现出可借鉴之处。因此在设计实验时有侧重地对已有实验经验

5、进行归纳，再通过比较和演绎来指导实验设计对实验方案的得出有很大的帮助。通过实验观察获得的实验事实，通过查阅、调查等获得的证据，并不等于探究的结论和最终的解释。要想得出结论，给出合理的解释还应在对所收集的事实和证据进行整理的基础上，运用一定的逻辑方法，通过进一步的分析论证才能得出，而归纳和演绎就是这一过程中重要的逻辑方法。要在实际的科学探究活动中引导学生掌握和科学地运用归纳和演绎方法，首先应对归纳和演绎的几种应用形式在科学探究中的运用加以了解。l寻求现象原因的求异归纳推理中学阶段有一类典型的探究问题——

6、对化学现象原因的探究。如，义务教育阶段的铁生锈条件的探究、燃烧条件的探究、影响物质溶解度的因素探究，高中阶段的原电池形成条件的探究等等都属于这类问题。对于这类探究问题，一般是先引导学生对现象原因提出猜想与假设再设计实验(方案)对猜想和假设进行验证。而通过对部分中学生的访谈，发现提出猜想与假设以及验证实验(方案)的设计是最使他们茫然无措的。求异归纳推理就可以很好的引导学生对现象原因进行假设与验证。求异归纳是指，如果在被研究对象出现或不出万方数据2006年第4期化学教育现的两个场合中，仅有一个情况不同，且

7、仅出现在被研究现象存在的场合，那么这个惟一不同的情况是被研究对象的原因或结果或必不可少的部分原因。求异归纳可用公式表示如下：先行(或后行)情况被研究对象ABCa～Rr一所以情况A是现象a的原因(或结果)具体应用到科学探究中，可以展开成如图2的形式。图2如铁生锈条件的探究：【化学现象】铁生锈【环境(先行条件)】水、空气【提出假设】假设1：与水接触是铁生锈的原因；假设2：与空气接触是铁生锈的原因；假设3：铁生锈是水和空气共同作用的结果。【求异归纳】1．设计实验排除铁钉周围的水[实验1]取一支试管，用酒精灯

8、烘干，向里面放人一根铁钉，然后用橡皮塞塞紧试管口，使铁钉只与干燥的空气接触。2．设计实验排除铁钉周围的空气[实验2]取一支试管，向其中放人一根铁钉，注入刚煮沸的蒸馏水至浸没铁钉；然后在水面上注入一层植物油，使铁钉只与水接触。【得出结论】与水接触是铁生锈的原因；与空气接触是铁生锈的原因。即，铁生锈是水和空气共同作用的结果。2探寻化学物质通性及变化规律的不完全归纳推理中学化学科学探究还有一类是探究一类化学物质的通性或同类物质变化规律的问题。如，探究酸、碱、盐