“簡筆畫”在科學探究過程中的應用探索

□朱徐杰

“簡筆畫”在科學探究過程中的應用探索

□朱徐杰

圖形語言是小學科學探究過程中一種重要的表達方式。在科學探究的各個階段恰當運用簡筆畫能將學生的思維可視化，可以起到有效揭示學生前概念、形象表達科學假設(shè)、清晰記錄實驗過程、逐步催生思維節(jié)點等作用。在教學過程中引導學生學會使用簡筆畫，可以幫助他們構(gòu)建科學概念，促進思維發(fā)展，為科學素養(yǎng)的提升帶來諸多益處。

簡筆畫 思維 可視化 科學探究

科學探究不僅需要學生動手操作，還需要他們思維的參與。小學生的思維模式以感性經(jīng)驗為主，主要依靠感性記憶，思維發(fā)展時需要具象事物做支撐。簡筆畫是一種圖形化語言，能在平面上簡潔明了地勾勒出事物的典型特征，具有概括性、示意性等特點，適合學生在科學課上使用。利用簡筆畫可以讓思維可視化，將學生的思維過程顯現(xiàn)出來，這有利于他們理解和記憶，提升大腦思維的效率。同時，簡筆畫還能彌補文本無法記錄的探究結(jié)果，讓學生從豐富的表象中提煉出本質(zhì)特征，完善探究學習的表達方式。在科學探究的各個階段（如揭示前概念、提出假設(shè)、記錄實驗過程、分析實驗數(shù)據(jù)等）合理運用簡筆畫，對于學生理性思維的發(fā)展、科學素養(yǎng)的培養(yǎng)都能帶來諸多益處。

一、畫出教學起點——前概念立體化

“前概念”是學生在學習知識前，對各種現(xiàn)象所形成的經(jīng)驗型認識，它憑借感性經(jīng)驗而建立，往往似是而非，不夠準確與科學。但是前概念在學生的腦海里先入為主，它對學科概念的構(gòu)建會帶來嚴重干擾，其影響力不可低估。課堂中，教師如果能引導學生用簡筆畫揭示前概念，充分暴露腦海中的思維雛形，有助于教師找準教學起點，引發(fā)認知沖突，喚起學習積極性，吸引學生自主地參與到探究活動中來。

如四年級下冊《電》單元中《點亮小燈泡》一課旨在引導學生根據(jù)小燈泡和電池的結(jié)構(gòu)特點，主動思考，親手連接電路并點亮小燈泡。在學習之前，學生對這兩種元件大多有過接觸，甚至親手玩過。因此一開始，教師就引導學生親自動手畫出兩種元件的示意圖。圖1中（1）（2）（3）是學生對小燈泡三種典型的錯誤前概念，只知其表，不知其內(nèi)在結(jié)構(gòu)。當他們看到同伴畫的這些“小燈泡”時，產(chǎn)生了強烈的認知沖突，意識到自己對小燈泡的認識是不正確的。這也激發(fā)了他們要進一步細致觀察的需求。此時，教師適時地提供小燈泡和電池，學生觀察的方向就更加明確了。讓他們再畫一次小燈泡時，都能畫出如圖1-（4）的正確結(jié)構(gòu)，為后續(xù)教學打下了扎實的基礎(chǔ)。

圖1

將“畫小燈泡結(jié)構(gòu)”和“觀察小燈泡”這兩個活動有機結(jié)合起來，直觀展示出的前概念為后續(xù)教學增添了動力。此時，學生產(chǎn)生的迫切需求，無形中影響了他們觀察周圍事物的態(tài)度和方法。

二、畫出科學猜想——實驗假設(shè)形象化

在小學科學探究活動中，猜想是一種重要的思維方法，也是探究過程中的一個重要環(huán)節(jié)。學生利用已有的知識與經(jīng)驗，經(jīng)過思維再加工形成了一種假設(shè)性結(jié)論。假設(shè)的用途在于引導學生尋找證據(jù)來證實或者證偽，然而假設(shè)是思維的產(chǎn)物，很多時候難以用語言來表述，但簡筆畫在這個環(huán)節(jié)中卻能發(fā)揮重要作用。

如三年級上冊《水和空氣》單元中《空氣占據(jù)空間嗎》一課，教師為了引導學生認識空氣占據(jù)空間的性質(zhì)，讓他們開展細致的假設(shè)和分析。教師首先進行演示，講臺上的水槽中有一個乒乓球浮在水面上。教師手里拿一個透明的塑料杯，把杯子倒過來罩住乒乓球，直到杯口接觸水面時停下來，提問：“如果繼續(xù)把杯子往下壓，直到底部，猜一猜，乒乓球會在杯子的哪個部位？”隨后教師引導學生討論交流，并給每個小組發(fā)了一張示意圖，讓學生把討論的結(jié)果畫出來。

討論結(jié)束后，展示出各小組的圖畫（如圖2），請部分學生介紹自己的觀點和理由。此時，學生的關(guān)注點就會聚焦到水杯中是否有空氣、空氣有多少等問題上。在學生動手實驗前，對空氣占據(jù)空間這個問題已經(jīng)有了充分的分析、理性的認識。實驗結(jié)果證明了一種假設(shè)，否定了其他的假設(shè)，在學生腦海里形成的概念也更加深刻。

圖2

簡筆畫可以形象、立體地展示學生腦海中的猜測假設(shè)，而且繪出的圖畫又可以作為繼續(xù)討論和思考的載體。這樣充分的假設(shè)有利于后期實驗方案的設(shè)計和操作，對學生的動手實驗起到引領(lǐng)作用。

三、畫出實驗記錄——實驗過程有形化

實驗操作實際上是根據(jù)假設(shè)開展論證，為結(jié)論的得出尋找證據(jù)的過程。因此，在實驗過程中需要把觀察到的現(xiàn)象、動手操作的結(jié)果、思維發(fā)展的過程記錄下來，簡筆畫是學生再現(xiàn)實驗過程、記載實驗證據(jù)的最佳表現(xiàn)手段之一。形象的圖畫在后期的交流探討中，為明析事實提供了思辨的基礎(chǔ)，使學生思維更具邏輯性，其對信息的處理也會更到位。

如六年級下冊《宇宙》單元中《月相變化》一課重在引導學生理解“月相變化與月球公轉(zhuǎn)”的關(guān)系，主要的模擬實驗是：讓學生把自己的眼睛當成地球上的觀察者，讓黑白球按照特定的狀態(tài)圍繞頭部做公轉(zhuǎn)運動，學生親眼觀察到月相的變化。在實驗過程中，教師設(shè)計了一份觀察記錄表，引導學生把看到的現(xiàn)象記錄下來。

圖3是學生畫的月球在四個位置的不同月相。這些月相形狀雖然是靜態(tài)的，但有著很明顯的規(guī)律性變化，學生很容易在腦海中建立動態(tài)的變化過程。同時，這些圖畫為分析月相與農(nóng)歷時間的關(guān)系提供了載體：這四個點把月球公轉(zhuǎn)的軌道分成了四個部分，等于把一個月分成了四份，每一段代表大約一周時間，這為學生理解朔月、上弦月、滿月、下弦月的形狀和時間點提供了形象的參照物。

圖3

學生在實驗的過程中做好記錄，簡要地把實驗結(jié)果反映在簡筆畫上，這是一個信息內(nèi)化的過程。在實驗過程中，教師應該把握機會，及時引導學生利用圖畫表達實驗過程和結(jié)果，促進學生的主動思考，有效構(gòu)建科學概念。

四、畫出思維節(jié)點——隱性思維顯性化

會主動應用科學結(jié)論是學生真正構(gòu)建科學概念的標志?？茖W作業(yè)本上許多題目都涉及結(jié)論的應用，但有些題目內(nèi)容無法通過實驗現(xiàn)象清晰地展示出來，給學生的理解造成了很大困難。那么，如何將抽象的內(nèi)容展現(xiàn)出來，將隱性的思維過程顯性化，給學生提供思維發(fā)展的節(jié)點呢？簡筆畫在這個方面有著不可替代的作用。

如五年級下冊《熱》單元的《給冷水加熱》一課中有一個思考題：“相同體積的50℃的熱水和10℃的冷水比較，哪個重？”這個題目的意義是在學生構(gòu)建了冷水變熱水時體積變大、質(zhì)量不變的科學概念后，幫助他們學會應用概念。大部分學生第一次接觸此題不知如何解答，此時教師不能只給學生一個答案，而要引導他們分析問題，利用簡筆畫的方式，畫出題目內(nèi)容，把題目大意形象化，給學生創(chuàng)建一個思維節(jié)點。

圖4-（1）和圖4-（2）繪出了題目大意，此時教師可引導學生比較（1）（2）兩杯水的輕重。許多學生能夠根據(jù)圖示自主展開思考：假設(shè)把（1）杯的水加熱到50℃，那么根據(jù)先前的概念，可以繼續(xù)用簡筆畫畫圖4-（3）展示其中的變化：體積變大，重量不變。此時（3）（2）的水溫度相同，可以直接比較重量，最終得出結(jié)論。這個繪圖過程代表了思維發(fā)展的過程，并且把復雜隱性的思維顯現(xiàn)出來，讓學生在分析過程中主動思考。

圖4

學生在進行理性思維時是需要實際事物做支撐的。引導學生在解題的過程中，用圖畫展示題目意思，實際上也是一個思維加工的過程，說明學生正在理解題目內(nèi)容，把題目內(nèi)化為思維的起點。同時這些形象的圖畫又成了新的節(jié)點，為思維深入發(fā)展提供了有力的支撐，畫圖的過程其實就是思維發(fā)展的過程。

學生畫簡筆畫，畫出的是一個個形象，表達的是一個個認識的過程，體現(xiàn)的是一個由直觀認知到抽象再現(xiàn)的思維加工過程。教師應基于對整個教材體系的把握，在教學的各個環(huán)節(jié)中引導學生恰當?shù)剡\用簡筆畫。長此以往，學生不但能畫出清晰的圖畫，更能畫出清晰的思維。這不僅完善了學生探究性學習中記錄和表達的方式，更培養(yǎng)了學生綜合學習的能力，對他們來說是終身受益的。

（浙江省桐鄉(xiāng)市濮院小學教育集團翔云小學 314500）