低年段兒童科學(xué)思維可視化策略研究

盧 慶

（南京師范大學(xué)附屬中學(xué)新城小學(xué)北校區(qū)，江蘇南京 210019）

思維可視化是指利用一系列圖示技術(shù)將原本不可視的思維（思考方法和思考路徑）呈現(xiàn)出來(lái)，并使其清晰可見(jiàn)的過(guò)程。思維可視化的方法更加關(guān)注知識(shí)表征背后的學(xué)生思維規(guī)律，被可視化的思維更有利于理解和記憶。相對(duì)課堂教與學(xué)傳統(tǒng)與未來(lái)的分界，思維可視化視角的必要性和獨(dú)特性日益顯著，值得塑造。將思維可視化的策略運(yùn)用到低年段的科學(xué)教學(xué)中，可以有效促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)，使學(xué)習(xí)者主動(dòng)去建構(gòu)知識(shí)，加深對(duì)科學(xué)知識(shí)、科學(xué)概念的理解。低年段兒童由于其身心發(fā)展的局限性，對(duì)思維可視化有著極大需求，而如何有效運(yùn)用各種策略促進(jìn)低年段兒童科學(xué)思維可視化，須結(jié)合其身心發(fā)展特點(diǎn)以及思考模式實(shí)踐摸索。

一、立足實(shí)際——低年段兒童身心發(fā)展特點(diǎn)

一、二年級(jí)學(xué)生，處于小學(xué)低年段，其身心發(fā)展處于低幼階段，邏輯思維、語(yǔ)言表達(dá)、動(dòng)手操作能力都尚未成熟。尤其一年級(jí)學(xué)生，剛從幼兒園走入小學(xué)，認(rèn)知發(fā)展從前運(yùn)算階段過(guò)渡到具體運(yùn)算階段，其認(rèn)知、學(xué)習(xí)習(xí)慣都要進(jìn)行調(diào)整適應(yīng)。在低年段科學(xué)課堂上，我們經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)教師在組織學(xué)生課堂學(xué)習(xí)時(shí)存在一些困惑：對(duì)于心中所想學(xué)生時(shí)常表述困難、課堂交流陷入僵局，思維難以擴(kuò)散、碎片化知識(shí)學(xué)生難以建構(gòu)體系......而這些難點(diǎn)其實(shí)也與學(xué)生身心發(fā)展水平息息相關(guān)。

皮亞杰對(duì)于兒童身心發(fā)展的研究表明7—11歲兒童（具體運(yùn)算階段），其認(rèn)知機(jī)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生了重組和改善，心理發(fā)展開(kāi)始體現(xiàn)自我中心主義，思維也具有可逆性、動(dòng)態(tài)性、守恒性和多維性。這一階段的兒童雖然掌握了一定的邏輯運(yùn)算能力，但是其運(yùn)算離不開(kāi)具體事物的支持，即難以進(jìn)行抽象的邏輯運(yùn)算（運(yùn)算指內(nèi)部的智力和操作）。不同學(xué)生個(gè)體由于其家庭背景、教育環(huán)境影響，其身心發(fā)展可能會(huì)有些許差異，但其整體水平基本符合皮亞杰對(duì)兒童身心發(fā)展研究的結(jié)果。

針對(duì)兒童這一階段身心發(fā)展特點(diǎn)，我們也就不難理解，為何低年段兒童在脫離具體物象之后，對(duì)一些科學(xué)事實(shí)、科學(xué)原理的表述缺乏邏輯條理。且無(wú)論是科學(xué)教育還是其他學(xué)科教育，教師在實(shí)施課堂教學(xué)時(shí)總要以實(shí)驗(yàn)、教具等多種途徑、工具輔助：科學(xué)實(shí)驗(yàn)、動(dòng)手操作以豐富學(xué)生對(duì)客觀世界的感性認(rèn)識(shí)，繼而上升到理性認(rèn)識(shí)；形式各異的教具為學(xué)生思維運(yùn)算提供具象支架，促進(jìn)其內(nèi)部知識(shí)經(jīng)驗(yàn)重組。而這一切最根本的目的都是克服低年段學(xué)生抽象運(yùn)算困難，幫助其更好地進(jìn)行思考以及思維呈現(xiàn)。

二、理論支持——典型思維模式認(rèn)知

為了幫助低年段兒童更好地將思維結(jié)果呈現(xiàn)，理清問(wèn)題關(guān)聯(lián)，我們需要對(duì)人類(lèi)思考問(wèn)題的模式有所理解。思考本質(zhì)上是一個(gè)讓思維從無(wú)序到有序的過(guò)程，正常人包括兒童的思維方式大致分為漫思維和聚思維兩種模式。

1.漫思維——是大部分人大部分時(shí)間的思維方式，通常是從一個(gè)想法漫入，然后思緒各種自由地游弋、隨意散漫地發(fā)散，最終的終點(diǎn)可能距離起點(diǎn)的想法已差之千里、毫不相干了。

圖1 漫思維模型（圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）

這種思維模型看似沒(méi)有太大作用，但“頭腦風(fēng)暴”這種依賴(lài)腦力激蕩的思考方式倒是適用于漫思維。在一個(gè)差異組合的班級(jí)里，在每個(gè)孩子無(wú)限可能性的思想碰撞中，可以去尋找最佳方向，或挑選最佳路徑。例如蘇教版一年級(jí)下冊(cè)科學(xué)教材《石頭》這一課，其中有一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)是讓學(xué)生思考石頭的用途，此時(shí)學(xué)生思考問(wèn)題的思維模式就是漫思維了，全班同學(xué)圍繞石頭用途這一點(diǎn)發(fā)散思維，學(xué)生既可以從已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)、生活體驗(yàn)出發(fā)，也可以結(jié)合石頭特征對(duì)其用途做出猜測(cè)構(gòu)想，總之在這一思維模式下，答案是開(kāi)放自由的。

2.聚思維——是少量善于邏輯分析的人的思維方式，通常是先自我發(fā)散，然后在眾多的發(fā)散思維點(diǎn)中篩選可能達(dá)到目標(biāo)的點(diǎn)，聚合這些點(diǎn)匯集成靠譜的方向，最后再具體細(xì)化以便落實(shí)到實(shí)踐中。

圖2 聚思維模型（圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）

這種聚思維的模型就像一個(gè)漏斗，最后沉淀下來(lái)的想法是經(jīng)層層篩選的。當(dāng)然，聚思維模式的初期也有一個(gè)漫思維的過(guò)程，不同的是，從思維的起點(diǎn)開(kāi)始，就應(yīng)當(dāng)目標(biāo)明確，以便于篩選和聚合直接指向目標(biāo)的思緒點(diǎn)。同樣以蘇教版一年級(jí)下冊(cè)科學(xué)教材為例，在《玩泥巴》這一課，為了捏泥塑，我們需要篩選出黏土，而如何從日常的土壤中篩選出黏土則是一個(gè)指向明確、目標(biāo)清晰的問(wèn)題，需要我們依靠聚思維來(lái)解決。首先從腦海中發(fā)散出各種篩選泥土的方法，如用手撿、用鑷子捏、用篩子篩等，進(jìn)而選出可行方法，再將這些方法聚合、排序，找出最佳組合，最終細(xì)化到實(shí)際操作。

三、出謀劃策——趣味“思維工具”促學(xué)習(xí)

為了更好地將思維結(jié)果呈現(xiàn)出來(lái)，我們需要借助一定的策略。目前國(guó)際通用的、促進(jìn)思維可視化的有效思維工具主要包含兩大類(lèi)：Mind map（心智圖或思維導(dǎo)圖）和Thinking map（思考圖、思維地圖或思維導(dǎo)圖）。Mind map特指把“從一個(gè)中心點(diǎn)向外發(fā)展”的思維進(jìn)行圖示化呈現(xiàn)的方式，Thinking map則更側(cè)重于呈現(xiàn)我們的思考過(guò)程。

而無(wú)論Thinking map還是Mind map，其共同點(diǎn)在于：讓我們的思維可視化。結(jié)合低年段兒童的興趣點(diǎn)，我們可以將一些思維工具再次加工，使其更加童趣化，學(xué)生也能樂(lè)于接受。針對(duì)科學(xué)課不同主題內(nèi)容，我們可以選擇合適的思維工具來(lái)促進(jìn)學(xué)生思考學(xué)習(xí)。

1.氣泡圖

氣泡圖是思維可視化工具里面最有意思的一種。首先，它有一個(gè)中心主題，然后用線段發(fā)散出很多氣泡，每個(gè)氣泡是一個(gè)創(chuàng)意，都和中心點(diǎn)有關(guān)聯(lián)。這一思維工具在蘇教版小學(xué)科學(xué)一年級(jí)下冊(cè)教材中也有所體現(xiàn)：“石頭”這一課，為了讓學(xué)生更好地觀察總結(jié)石頭的特點(diǎn)，教材中采用了氣泡圖。

圖3“觀察石頭”氣泡圖（圖片來(lái)自蘇教版一年級(jí)下冊(cè)科學(xué)教材）

用氣泡圖這一思維導(dǎo)圖呈現(xiàn)思維過(guò)程，其優(yōu)勢(shì)在于：可以讓學(xué)生不斷地發(fā)散思維，學(xué)生會(huì)自覺(jué)產(chǎn)生增加氣泡的動(dòng)力，但又不能隨意添加。這樣既能發(fā)揮漫思維的優(yōu)勢(shì)，又能防止思維結(jié)果偏離初衷。在實(shí)際授課中，我們?cè)鴮?duì)水平相當(dāng)?shù)膶W(xué)生采取過(guò)對(duì)比教學(xué)，一組學(xué)生在觀察石頭時(shí)，不提供氣泡圖這一思維工具，而另一組提供氣泡圖，學(xué)習(xí)結(jié)果表明，采取氣泡圖的學(xué)生在表述觀察結(jié)果時(shí)更加有條理并且能夠發(fā)現(xiàn)更多特點(diǎn)。

如若學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中已經(jīng)可以熟練使用氣泡圖，我們也可以嘗試運(yùn)用進(jìn)階版氣泡圖——雙重氣泡圖。

雙重氣泡圖在氣泡圖基礎(chǔ)之上又多了一個(gè)維度以及研究對(duì)象，除了可以發(fā)散思考某一事物的特征，還可用來(lái)比較事物的相同和不同之處，對(duì)于學(xué)生思維能力的要求也更高。例如，蘇教版一年級(jí)下冊(cè)科學(xué)教材《動(dòng)物與人》這一課，教師在引導(dǎo)學(xué)生比較動(dòng)物與人的異同點(diǎn)時(shí)，則可以采取雙重氣泡圖的方法。左圖中心圈中是研究對(duì)象：動(dòng)物；右圖中心圈中是研究對(duì)象：人。每一個(gè)小氣泡代表其特征，而其中交叉部分則代表二者的共同特征。通過(guò)雙重氣泡圖的呈現(xiàn)，學(xué)生對(duì)于人和動(dòng)物分別有哪些特征以及它們的共同特征就可以一目了然了。

圖4 雙重氣泡圖

2.樹(shù)結(jié)構(gòu)圖

樹(shù)結(jié)構(gòu)圖主要用來(lái)對(duì)事物進(jìn)行分類(lèi)。其第一層級(jí)分支數(shù)依事物類(lèi)型而定，在第一層級(jí)以下，學(xué)生可繼續(xù)補(bǔ)充同一類(lèi)型事物。

樹(shù)狀結(jié)構(gòu)圖特別適用于學(xué)生解決一些復(fù)雜的分類(lèi)問(wèn)題，幫助學(xué)生從多維度。多層次進(jìn)行分類(lèi)歸納。以蘇教版小學(xué)科學(xué)一年級(jí)下冊(cè)《石頭》這一課為例，學(xué)生在對(duì)石頭進(jìn)行分類(lèi)時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)這樣的狀況，學(xué)生在一次分類(lèi)活動(dòng)中，出現(xiàn)多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果自己在表述時(shí)也道不明白，如果我們依托這樣的樹(shù)結(jié)構(gòu)圖來(lái)梳理，首先主題是石頭，第一層級(jí)是各種標(biāo)準(zhǔn)如：顏色、形狀、是否有斑紋等，第二層級(jí)我們就依托第一層級(jí)進(jìn)行分類(lèi)，顏色包含深色、淺色，形狀包含方形、圓形，依次歸類(lèi)。學(xué)生按照第二層級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)依次進(jìn)行分類(lèi)，每完成一項(xiàng)再進(jìn)行下一項(xiàng)。從縱向看每一個(gè)分支代表一個(gè)明確的類(lèi)別，它們有著共同特征。從橫向看，不同的分支是不同的分類(lèi)維度，它們互相區(qū)分又有聯(lián)系。利用這一個(gè)樹(shù)結(jié)構(gòu)圖，我們很容易就將學(xué)生雜糅的難以言喻的思想條分縷析、界定明確。

圖5 樹(shù)結(jié)構(gòu)圖

3.魚(yú)骨圖

魚(yú)骨圖，又名因果圖，是一種發(fā)現(xiàn)問(wèn)題“根本原因”分析方法，問(wèn)題標(biāo)成“魚(yú)頭”，魚(yú)骨列出產(chǎn)生問(wèn)題的可能原因，有助于說(shuō)明各個(gè)原因之間如何相互影響，以及更加理性地分析事物形成的原因。

圖6 魚(yú)骨圖

以蘇教版小學(xué)科學(xué)一年級(jí)下冊(cè)《玩轉(zhuǎn)小水輪》這一課為例，當(dāng)教師帶領(lǐng)學(xué)生一起探究哪些原因可以幫助水輪轉(zhuǎn)得更快時(shí)，我們可以將學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，以魚(yú)骨圖的方式進(jìn)行呈現(xiàn)，小方框內(nèi)填寫(xiě)：增加水量，將水舉高等催生因素，“魚(yú)頭”框中即是實(shí)驗(yàn)效果：水輪轉(zhuǎn)速提高。如果學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，通過(guò)自己的思考又發(fā)現(xiàn)了更多可能導(dǎo)致水輪轉(zhuǎn)速提高的方法，那我們就可以繼續(xù)延長(zhǎng)魚(yú)骨，使我們的思維體系更加豐富完善。

綜上所述，在日?？茖W(xué)課上，教師可借助以上一些簡(jiǎn)單的Thinking map或Mind map，帶領(lǐng)學(xué)生一起加以運(yùn)用，慢慢地，學(xué)生就會(huì)知道“在做什么樣的事情的時(shí)候畫(huà)什么樣的圖”，根據(jù)不同主題選擇合適的解決路徑，通過(guò)這種習(xí)慣來(lái)整理自己的思路，讓事情變得更簡(jiǎn)單、更清晰、更有條理，真正實(shí)現(xiàn)思維可視化。相信這種思維可視化的方法論遷移到其他學(xué)科也一定能使學(xué)習(xí)事半功倍，而我們一線教師們從低年段的科學(xué)課開(kāi)始進(jìn)行這樣的思維訓(xùn)練，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)可能終身受益。