小學(xué)低年級科學(xué)教學(xué)中思維可視化的應(yīng)用策略

□ 盛佳穎

小學(xué)科學(xué)是一門以探究為主的課程。探究活動不僅要讓學(xué)生學(xué)會基本的科學(xué)知識，掌握一定的操作技能，更要讓學(xué)生的科學(xué)思維得到進一步的發(fā)展。低年級的科學(xué)課作為科學(xué)教育的啟蒙課，早期的思維習(xí)慣影響著他們今后的科學(xué)學(xué)習(xí)，也影響著他們科學(xué)素養(yǎng)的形成。因此，低年級科學(xué)教學(xué)的重點應(yīng)該放在促進學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展和科學(xué)探究能力的養(yǎng)成上。在實際教學(xué)中，我們發(fā)現(xiàn)低年級學(xué)生的思維主要有以下四個特點：一是單向思維占主導(dǎo)，只有直觀的現(xiàn)象才能引起他們的注意；二是感知思維占主導(dǎo)，思維的發(fā)展受限于生活經(jīng)驗，對于生活經(jīng)驗以外的知識難以理解；三是呈現(xiàn)出開拓性和跳躍性的思維特點，再加上抽象概括和語言能力較弱，表達常常雜亂無章；四是具有片段化和模糊化的思維特點，思考難以全面、深入。因此，學(xué)生的思維猶如“黑匣子”般不可見。

針對以上問題，教師可以借助“可視化”方式，如利用圖形、情境、實驗以及思維導(dǎo)圖，直觀、生動、動態(tài)、完整地表征學(xué)生的思維，將隱形的思維顯現(xiàn)出來，從而促進科學(xué)探究活動有效開展，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力，提升學(xué)生的科學(xué)思維品質(zhì)。[1]

一、“可視化”圖形，直觀顯現(xiàn)學(xué)生的思維

小學(xué)低年級科學(xué)教材具有圖多、字少的編寫特點，這是基于學(xué)生有限的識字量、有限的生活經(jīng)驗和有限的理解能力的現(xiàn)狀。圖形作為一種直觀、形象的表達方式，有助于學(xué)生呈現(xiàn)清晰的思維過程，有助于學(xué)生建構(gòu)正確的科學(xué)概念。

（一）巧用動圖，讓思維有序

剛接觸科學(xué)實驗的低年級學(xué)生，往往是行動力先于思考力。在思維層面，他們不懂得有目的、有步驟地進行科學(xué)探究，尤其難以理解科學(xué)實驗中的“操作規(guī)范”，但對圖形、視頻、實物等形象的東西更感興趣，更容易理解。若能讓圖形“動”起來，利用“動圖”逐一呈現(xiàn)思維的過程，便能將科學(xué)實驗中的“操作規(guī)范”形象化、具體化，使操作由難變易。

如一年級下冊《它們?nèi)ツ睦锪恕芬徽n的課堂活動是：將食鹽、紅糖、小石子分別放入水中，觀察并記錄現(xiàn)象。為了指導(dǎo)學(xué)生更好地觀察現(xiàn)象，教材用圖提示了操作步驟：放入前的觀察—放入水中的觀察—攪拌—再觀察（見圖1）。

圖1

教材要求將食鹽、紅糖、小石子分別按照四個步驟逐一進行實驗，這對于操作能力較弱的一年級學(xué)生來說，容易顧此失彼，造成思維混亂。教師有必要分解實驗步驟，降低思維難度，可將觀察記錄分成“放入前”和“放入后”兩個部分，再用四個動圖分解物體放入水中后的操作步驟（見圖2）。借助動圖的形式有效地指導(dǎo)學(xué)生完成活動，在學(xué)生掌握“放入鹽后的觀察”實驗步驟后，再通過小組合作分別進行紅糖和小石子放入水中后的實驗。以動圖的形式將片段化的思維按一定的順序串聯(lián)起來，思維因此變得井然有序。

圖2

（二）圖形記錄，讓思維外顯

由于低年級學(xué)生年齡小，還處于形象思維階段，往往不能用準確的語言描述自己的發(fā)現(xiàn)或事物的特征。而“圖形記錄”有助于學(xué)生將隱性的思維顯性化，把學(xué)生的思維過程一層層地暴露和展現(xiàn)出來。[2]因此，引導(dǎo)學(xué)生在探究活動中借助圖形進行思考，并將自己所觀察到的、所想到的用圖形記錄下來，是處于具體運算階段的兒童最常用的思維可視化策略，尤其適用于小學(xué)低年級科學(xué)教學(xué)。比起文字的書寫，低年級學(xué)生更喜歡不受拘束的繪畫，無論是簡單的畫圖，還是涂色，他們都樂此不疲。同時，他們也喜歡展示自己的作品，并用作品進行交流。

如在二年級上冊“我們的地球家園”單元的活動手冊中有一個活動：將一張白紙分成四個區(qū)域，分別標上“春、夏、秋、冬”四個季節(jié)，將描寫季節(jié)特點的詞語剪下并貼在相應(yīng)的區(qū)域中。這是一項很簡單的活動，但學(xué)生卻把半節(jié)課甚至更多的時間花在了剪貼詞語等對思維發(fā)展意義不大的活動上，況且詞語還在一定程度上限制了學(xué)生的表達能力、想象能力，實在是得不償失（見圖3）。既然如此，不如將作業(yè)改成繪制季節(jié)變化圖，并根據(jù)這些有事實依據(jù)的“圖畫”進行交流（圖4）。事實證明，學(xué)生基本能在教師的指導(dǎo)下用簡單的符號、圖畫進行描述和交流。比起詞不達意的描述，這種方式更有趣味性，更容易讓孩子們接受。更重要的是，學(xué)生在圖形記錄的過程中，其思維軌跡一目了然，并隨著科學(xué)探究活動貫穿于課堂始終。

圖3

圖4

用動圖、圖形的方式直觀展現(xiàn)學(xué)生的思維過程，表現(xiàn)他們的思維軌跡，更有利于師生、生生之間的交流。教師因勢利導(dǎo)提升學(xué)生用科學(xué)的詞匯進行表達的能力，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)意識和科學(xué)思維。

二、“可視化”情境，生動呈現(xiàn)學(xué)生的思維

低年級學(xué)生的思維水平受限于自身的認知水平，他們的思維更傾向基于生活經(jīng)驗的感知思維的運用，對于生活經(jīng)驗以外的思維理解能力不強，對于知識的應(yīng)用能力也較弱。因此，教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)實際，借助一些教學(xué)道具，創(chuàng)設(shè)形象的“可視化”情境，生動呈現(xiàn)學(xué)生的思維過程。

如二年級上冊《書的歷史》一課，旨在通過介紹書的演化歷史，讓學(xué)生了解并對比泥板、竹簡和紙的書寫感受、裝訂感受和便攜程度，體會做書的材料是隨時代演變而革新的過程。對于歷史上不同時代的書，學(xué)生并沒有直接的生活經(jīng)驗，只有來自其他學(xué)科教學(xué)或者課外閱讀的模糊認識。這就需要教師創(chuàng)設(shè)一定的情境，讓學(xué)生親身體驗材料的演變史，并在體驗中進行思考。于是，教師以學(xué)生喜聞樂見的動畫角色——哆啦A夢來創(chuàng)設(shè)情境，讓他們的思維隨著歷史的演變而生動展現(xiàn)。教學(xué)過程如下。

師：古時候的書是用什么材料做的呢？讓我們乘坐哆啦A夢的時光機一起去看看吧?。ㄓ梦⒁曨l呈現(xiàn)書的演化歷史）

師：在時光機里你們看到了什么？

生1：遠古時候，人們用樹枝在泥板上寫字。

生2：在烏龜殼上寫字。

生3：到戰(zhàn)國時期，人們用毛筆在竹簡上寫字。

師：（響起電話鈴聲）誰來電話了？（屏幕上呈現(xiàn)哆啦A夢的形象）聽聽哆啦A夢要跟我們說什么。

（畫外音：小朋友們好！我是哆啦A夢，今天我要帶領(lǐng)你們一起游覽書的歷史博物館，讓我們一起來體驗一下吧?。?/p>

教師將“歷史博物館”中的體驗活動設(shè)計成三張廣告牌（見圖5），要求學(xué)生完成相應(yīng)的任務(wù)，并將自己的作品貼在本小組一欄中。在情境中融入便于學(xué)生接受的動畫角色，再加上道具的輔助，使學(xué)生身臨其境，愿意主動學(xué)習(xí)，主動探究，思維也在有趣的情境中自然而然打開了。

圖5

三、“可視化”操作，動態(tài)復(fù)現(xiàn)學(xué)生的思維

“可視化”操作，是指學(xué)生在任務(wù)的指引下，利用教師提供的實驗材料進行實驗操作，并通過操作材料的過程來實現(xiàn)思維的外化，復(fù)現(xiàn)思維的過程?！翱梢暬辈僮髂軐⒊橄蟮?、靜態(tài)的科學(xué)問題轉(zhuǎn)變?yōu)橹庇^的、動態(tài)的操作，使學(xué)生內(nèi)隱的思維活動通過外顯的動手體現(xiàn)出來?！翱梢暬辈僮鲗哂虚_拓性和跳躍性思維特點的低年級學(xué)生而言，可以有效幫助他們將思考過程、思維路徑通過操作、試錯，得以驗證，從而獲得基本活動經(jīng)驗，并實現(xiàn)思維的外化。

例如在一年級上冊《做一個測量紙帶》一課中，要求學(xué)生在教師指導(dǎo)下，依照制作步驟制作一個測量紙帶，用于測量桶圍?！爱?、剪、貼、標數(shù)字”，這看似簡單的四個制作步驟，在實際教學(xué)過程中卻困難重重。一年級學(xué)生對科學(xué)活動充滿好奇，但好動、注意力難以持久集中，所以教師用講授法指導(dǎo)四個步驟的效果不佳。教師是否可以換一種方法，讓學(xué)生以自己的方法用紙帶測量桶圍（見圖6）。

圖6

學(xué)生測量后發(fā)現(xiàn)，每個小組的測量結(jié)果大相徑庭，由此激活了學(xué)生的思維：為什么會出現(xiàn)這種情況呢？通過觀察測量過程的圖片，學(xué)生很容易發(fā)現(xiàn)：兩個紙帶中間出現(xiàn)了空隙，這是造成每個小組測量結(jié)果出現(xiàn)偏差的原因。同樣，在“標數(shù)字”的時候，教師也給予學(xué)生“試錯”的機會，并在每次“試錯”后用事實來證明自己的想法，直到找到正確的方法。

雖然低年級學(xué)生的認知能力是有限的，但他們的思維又是無限的，因為創(chuàng)造力是無限的。因此，在課堂教學(xué)中，教師盡量不要限制學(xué)生的思維，采用先學(xué)后教的方式，給他們“試錯”的機會，暴露他們的思維過程。教師只有清楚“看見”學(xué)生出現(xiàn)偏差的思維過程，再進行適當(dāng)有效的指導(dǎo)，才能點亮學(xué)生的思維火花，實現(xiàn)真正意義上的科學(xué)探究。

四、“可視化”導(dǎo)圖，完整展現(xiàn)學(xué)生的思維

思維導(dǎo)圖作為一種知識可視化的工具，能將知識以圖解的方式表示出來，從而大大降低了語言通道的認知負荷，加速了思維的發(fā)生。[3]思維導(dǎo)圖作為學(xué)生梳理思維的工具，能夠完整地將思維、想法呈現(xiàn)出來。

如在二年級上冊《不同材料的餐具》一課中，需要學(xué)生運用眼、耳、手、鼻等多種感官觀察材料的特點。經(jīng)過一年的科學(xué)學(xué)習(xí)，學(xué)生能正確指認出金屬、陶瓷、塑料、木頭四種常見材料，也能運用多種感官對材料進行觀察。在觀察活動中，學(xué)生能有意識地說出這些觀察方法，但是不能進行有效的全面觀察，如用眼睛看什么，用手摸什么等。因此，全面觀察并用科學(xué)詞匯對材料的特點進行完整的描述是本節(jié)課的難點。教師借助梳理思維的工具——思維導(dǎo)圖來呈現(xiàn)各種感官觀察的重點內(nèi)容及方法，使學(xué)生片段化、模糊化的思維向全面、深入發(fā)展（見圖7）。

圖7

低年級科學(xué)課作為啟蒙課程，科學(xué)學(xué)習(xí)剛剛起步，關(guān)注學(xué)生的思維發(fā)展至關(guān)重要。教師要結(jié)合低年級學(xué)生的思維特點，運用“可視化”策略將學(xué)生潛在的思維挖掘出來，讓教師看得見學(xué)生的思維，跟進學(xué)生的思維，與學(xué)生一起思考，進行思維的碰撞，產(chǎn)生思維的火花，學(xué)生的思維能力在師生互動及生生互動中持續(xù)地、系統(tǒng)地得到鍛煉與發(fā)展。學(xué)生通過“可視化”學(xué)習(xí)，將抽象的科學(xué)概念，不可言說的想法直觀展現(xiàn)出來，并且主動參與、樂于參與科學(xué)探究活動，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、思維能力。