思維可視化教學(xué)幫助學(xué)生理解和掌握所學(xué)知識

錢成文 陳容斌

〔摘? ? 要〕? 隨著新課改的實施，思維可視化教學(xué)策略已經(jīng)成為許多教育工作者和研究者關(guān)注的熱點問題。思維可視化，是指利用圖像、圖表、模型等視覺形式，將抽象的概念、符號和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為具體的形象，幫助學(xué)生理解和掌握所學(xué)知識。小學(xué)作為學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的關(guān)鍵時期，如何將思維可視化教學(xué)策略融入小學(xué)科學(xué)教學(xué)，成為許多教育工作者關(guān)注的焦點。本文從理論和實踐兩個方面，探討思維可視化視角下的小學(xué)科學(xué)教學(xué)策略。

〔關(guān)鍵詞〕? 小學(xué)科學(xué)：思維可視化：策略

〔中圖分類號〕? G424? ? ? ? ? ? ? ? 〔文獻(xiàn)標(biāo)識碼〕? A? ? ? ? ?〔文章編號〕? 1674-6317? ? （2024）? 16? ? 016-018

可視化思維，是指運用一系列圖示技術(shù)，把本來不可視的思維（思考方法和思考路徑）呈現(xiàn)出來使其清晰可見的過程。這種可視化思維，更有利于大腦理解和記憶，因此可以有效提高信息加工及信息傳遞的效能，使課本上的知識“活”起來。對于學(xué)生而言，掌握可視化思維能力，不僅可以提高學(xué)習(xí)效果，還能為將來的職業(yè)生涯奠定基礎(chǔ)。因此，思維可視化視角下小學(xué)科學(xué)教學(xué)策略的研究具有重要的現(xiàn)實意義。

實施思維可視化視角下的教學(xué)策略可以實現(xiàn)科學(xué)思維可視化，不僅可以幫助學(xué)生更好地理解科學(xué)思維的基本概念和方法，使學(xué)生對科學(xué)產(chǎn)生濃厚的興趣，還能鍛煉其觀察、思考和解決問題的能力，從而提高他們的科學(xué)素養(yǎng)。將思維可視化教學(xué)策略運用于小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，成為不少教育工作者關(guān)注的焦點。

一、思維可視化教學(xué)策略的理論依據(jù)

認(rèn)知心理學(xué)：認(rèn)知心理學(xué)是研究人類思維、知覺、記憶、語言和問題解決等心理過程的學(xué)科，有助于理解思維可視化的基本原理。在小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)中，教師可以運用認(rèn)知心理學(xué)的知識，幫助學(xué)生建立思維可視化的概念，指導(dǎo)學(xué)生運用可視化方法進(jìn)行學(xué)習(xí)。教育學(xué)：教育學(xué)關(guān)于教學(xué)過程和學(xué)習(xí)方法的研究成果為思維可視化提供了理論依據(jù)。教師可以根據(jù)學(xué)生的年齡特點、認(rèn)知水平和學(xué)科特點，選擇適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法和策略，以實現(xiàn)思維可視化。學(xué)習(xí)理論：學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)過程是一個復(fù)雜的心理過程，包括信息加工、存儲、提取和應(yīng)用等環(huán)節(jié)。思維可視化作為一種學(xué)習(xí)策略，可以幫助學(xué)生對信息進(jìn)行加工、組織和存儲，從而提高學(xué)習(xí)效果。

小學(xué)生思維發(fā)展的基本特點是以具體形象思維為主要形式逐步過渡到以抽象邏輯思維為主要形式，但是這種抽象邏輯思維在很大程度上仍然是直接與感性經(jīng)驗相聯(lián)系的，仍然具有很大成分的具體形象性。小學(xué)生的心智水平也決定了他們理解抽象的科學(xué)概念或知識點必然需要形象化的物質(zhì)媒介作為依托。

二、研究思維可視化教學(xué)策略的重要性

傳統(tǒng)科學(xué)課堂模式注重的是知識的傳授，而不是學(xué)生的思維可視化。在傳統(tǒng)科學(xué)課堂上，教師通常會使用一些枯燥乏味的講解方式。此外，傳統(tǒng)的科學(xué)課堂模式會導(dǎo)致一些問題，比如學(xué)生的思維容易跑偏，或者無法理解和消化所學(xué)的知識。2022年版的科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)指出，思維是科學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的核心，所以在科學(xué)課堂上實現(xiàn)思維可視化是非常必要的。思維可視化可以幫助學(xué)生更好地理解和消化知識，并激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。進(jìn)行思維可視化視角下的小學(xué)科學(xué)教學(xué)策略研究，可以促進(jìn)學(xué)生以下幾個方面的發(fā)展。第一，提高學(xué)生的理解能力。通過視覺化的展示，學(xué)生更容易理解和掌握知識。第二，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。思維可視化可以幫助學(xué)生從不同的角度審視知識，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力。第三，提高學(xué)生的記憶效果。通過視覺化的展示，可以增強學(xué)生對知識點的記憶效果。

三、思維可視化視角下的小學(xué)科學(xué)教學(xué)策略

（一）視覺化教學(xué)

視覺化教學(xué)可以通過使用圖像、圖表、模型等視覺元素來幫助學(xué)生更好地理解和可視化科學(xué)知識，推動學(xué)生的思維發(fā)展，實現(xiàn)思維可視化。例如，在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，講解科學(xué)概念知識時，通過使用圖表、圖片等形式，將抽象的概念轉(zhuǎn)化為具體的形象，可以幫助學(xué)生更好地理解和記憶。比如，在講解地球自轉(zhuǎn)時，可以利用地球儀、地球圖片等工具，讓學(xué)生直觀地了解地球自轉(zhuǎn)的原理；在講解植物生長時，可以使用植物生長圖等，讓學(xué)生了解植物的生長過程。

統(tǒng)計圖表可以清晰地展示數(shù)據(jù)和統(tǒng)計信息，制作統(tǒng)計圖表，運用圖表分析實驗數(shù)據(jù)，是實驗教學(xué)非常重要的一個步驟。通過繪制線條、折線等圖表，展示數(shù)據(jù)的變化趨勢和規(guī)律，有助于學(xué)生進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和決策，實現(xiàn)思維可視化。例如，學(xué)習(xí)植物生長變化時，教師可以引導(dǎo)學(xué)生把在植物生長過程中記錄下來的不同時間植物植株的高度，制作成植物高度變化折線統(tǒng)計圖，清晰地反映出植株的變化趨勢。學(xué)生從圖表的走勢中能夠非常直觀地看到植物生長變化的情況，通過分析統(tǒng)計圖，了解植物高度生長變化的規(guī)律，以表格為載體，實現(xiàn)思維可視化，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)實證意識、質(zhì)疑精神等，提高科學(xué)素養(yǎng)。

模型構(gòu)建是視覺化教學(xué)的一種方法，學(xué)生通過構(gòu)建模型，親身體驗科學(xué)學(xué)習(xí)的整個過程，有助于他們將理論知識轉(zhuǎn)化為實際操作技能。例如，在講解水循環(huán)時，可以讓學(xué)生參與制作水循環(huán)模型，通過觀察模型中的水流動、蒸發(fā)等過程，讓學(xué)生了解水循環(huán)的原理；在講解太陽系行星運動時，可以讓學(xué)生參與制作行星運動模型，通過觀察模型的變化，讓學(xué)生理解行星運動的規(guī)律。還可以制作動態(tài)模型，通過參與制作動態(tài)模型，能更好地理解科學(xué)原理。例如，在學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)時，可以讓學(xué)生制作一個生態(tài)系統(tǒng)模型，包括植物、動物和土壤等元素，以幫助學(xué)生了解生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)化。學(xué)生利用模型進(jìn)行討論，認(rèn)識到生物的生存需要一定的環(huán)境，生物和非生物之間互相作用，互相依存，形成一個密不可分的整體，形成一個生態(tài)系統(tǒng)。

利用多媒體展示，豐富學(xué)生感官體驗。使用多媒體展示，如視頻、音頻、動畫等，將科學(xué)知識以生動的畫面、聲音等形式展示給學(xué)生，有助于學(xué)生更直觀地了解和掌握知識。例如，在講解火山的成因及作用時，可以利用多媒體展示火山噴發(fā)時的情景以及給地表形態(tài)帶來的影響，幫助學(xué)生對火山噴發(fā)的外部表現(xiàn)形式有更為深入的了解，同時為后面探究火山噴發(fā)的原因奠定認(rèn)知基礎(chǔ)。

視覺化教學(xué)可以使科學(xué)知識變得更加生動有趣和易于理解，增強學(xué)生的感官體驗，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

（二）問題驅(qū)動教學(xué)

問題驅(qū)動教學(xué)法是一種以問題為核心的教學(xué)方法，它強調(diào)學(xué)生通過解決實際問題來獲得知識和技能。問題驅(qū)動下的思維可視化在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用，可以幫助學(xué)生更好地理解和掌握科學(xué)知識。

在學(xué)習(xí)中，教師通常會根據(jù)學(xué)生的年齡、年級和學(xué)科特點，設(shè)計一系列具有挑戰(zhàn)性和現(xiàn)實意義的問題。學(xué)生在解決問題的過程中，培養(yǎng)了分析、解決問題的能力，從而實現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)。問題驅(qū)動實現(xiàn)小學(xué)科學(xué)思維可視化是一種能夠激發(fā)學(xué)生思考和探索的方法，可以幫助學(xué)生更好地理解和掌握科學(xué)知識。

如何進(jìn)行問題驅(qū)動實現(xiàn)小學(xué)科學(xué)思維可視化呢？在設(shè)計問題時，教師需要考慮學(xué)生的年齡、年級和學(xué)科特點，確保問題的難度適中，既能引發(fā)學(xué)生的思考，又能讓他們感受到科學(xué)知識的實用性。此外，問題應(yīng)該具有現(xiàn)實意義，讓學(xué)生看到問題的價值，從而激發(fā)他們解決問題的熱情，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行觀察和實驗。在問題驅(qū)動的過程中，觀察和實驗是非常重要的一環(huán)。教師需要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行觀察和實驗，讓學(xué)生親自動手去尋找問題的答案。在實驗過程中，學(xué)生需要關(guān)注數(shù)據(jù)的收集和分析，從而提高自己的觀察和分析能力。

例如，在學(xué)習(xí)摩擦力時，教師先提出問題：“摩擦力與我們的生活有哪些聯(lián)系？”這個問題可以幫助學(xué)生從日常生活中發(fā)現(xiàn)與摩擦力相關(guān)的問題，從而激發(fā)他們的問題驅(qū)動思維，說出生活中的例子，初步感知摩擦力。教師接著分析問題：“摩擦力產(chǎn)生的條件有哪些？”引導(dǎo)學(xué)生在問題情境下，做相關(guān)的體驗活動，初步探究摩擦力產(chǎn)生的條件。分析問題后，教師進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生思考：“摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)？”學(xué)生在問題驅(qū)動下，研究摩擦力大小與接觸面光滑粗糙的關(guān)系，研究摩擦力大小與物體重量的關(guān)系。接著學(xué)生通過設(shè)計實驗并進(jìn)行實際操作來解決問題。通過實際操作，學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)的理論知識應(yīng)用到實際問題中，從而更好地理解和掌握知識。在教學(xué)過程中，教師可以適時總結(jié)學(xué)生的思維過程，實現(xiàn)思維可視化，幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識。在學(xué)習(xí)摩擦力后，教師可以組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，讓學(xué)生分享自己對于摩擦力的理解和思考。這有助于學(xué)生鞏固摩擦力的概念，并形成問題驅(qū)動的思維方式。通過以上例子，我們可以看到，問題驅(qū)動下的思維可視化在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中具有很好的應(yīng)用效果。通過提出問題、分析問題、解決問題和總結(jié)，逐步使思維可視化，幫助學(xué)生更好地理解和掌握科學(xué)知識，從而提高他們的學(xué)習(xí)效果。

（三）思維導(dǎo)圖教學(xué)

在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，運用思維導(dǎo)圖可以有條理地表達(dá)信息，幫助學(xué)生將復(fù)雜的知識可視化，提高他們對科學(xué)概念的理解和記憶。準(zhǔn)備階段：在教學(xué)開始前，教師可以為使用思維導(dǎo)圖做準(zhǔn)備?？梢韵冉榻B思維導(dǎo)圖的基本概念，向?qū)W生解釋為什么使用思維導(dǎo)圖可以幫助他們更好地理解科學(xué)知識。同時，教師還可以向?qū)W生展示如何使用思維導(dǎo)圖，讓他們在課堂上更容易理解和運用。在教學(xué)過程中，教師可以適時地引入思維導(dǎo)圖。例如，在講解細(xì)胞結(jié)構(gòu)時，教師可以引入思維導(dǎo)圖，先介紹細(xì)胞的組成，然后按照思維導(dǎo)圖的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)講解。這樣，學(xué)生可以更容易地理解細(xì)胞不同部分之間的關(guān)系。練習(xí)階段：在課堂教學(xué)結(jié)束后，教師可以布置一些與思維導(dǎo)圖相關(guān)的作業(yè)，讓學(xué)生運用思維導(dǎo)圖來鞏固課堂所學(xué)內(nèi)容。例如，讓學(xué)生將細(xì)胞結(jié)構(gòu)分解成幾個部分，并用思維導(dǎo)圖的形式表示出來。這樣，學(xué)生可以更好地理解并記住細(xì)胞結(jié)構(gòu)。檢查階段：在教學(xué)結(jié)束后，教師可以通過檢查學(xué)生的作業(yè)，了解他們是否掌握了使用思維導(dǎo)圖的技巧。同時，教師還可以根據(jù)學(xué)生的表現(xiàn)，適當(dāng)?shù)亟o予指導(dǎo)和幫助。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中運用思維導(dǎo)圖可以使知識可視化，幫助學(xué)生更好地理解和記住科學(xué)知識，提高教學(xué)質(zhì)量。又如，在科學(xué)單元復(fù)習(xí)課中，思維導(dǎo)圖可以化繁為簡，打破傳統(tǒng)復(fù)習(xí)課中死記硬背的模式，教師可以指導(dǎo)學(xué)生利用思維導(dǎo)圖對本單元學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行梳理，把零散、復(fù)雜的知識結(jié)構(gòu)化，層次分明，大大提高復(fù)習(xí)的效率。

（四）跨學(xué)科融合

教師引導(dǎo)學(xué)生將科學(xué)知識與其他學(xué)科知識聯(lián)系起來進(jìn)行跨學(xué)科學(xué)習(xí)，可以培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科合作能力，實現(xiàn)科學(xué)思維可視化。通常需要學(xué)生進(jìn)行跨學(xué)科的合作，在這個過程中，學(xué)生需要融合其他學(xué)科，與其他同學(xué)合作，共同解決問題。這有助于培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科合作能力，使他們更好地適應(yīng)未來的社會和職業(yè)需求。例如，在學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)時，學(xué)生設(shè)計并制作生態(tài)瓶，模擬相生共存的生態(tài)系統(tǒng)，并探究某一因素改變對生態(tài)瓶的影響。此項活動融合了數(shù)學(xué)、技術(shù)、藝術(shù)、工程學(xué)等學(xué)科，學(xué)生在實踐活動中認(rèn)識到生物與生物之間、生物與非生物之間相互依存、相互作用的關(guān)系。把抽象的知識具體化，可視化，形成保護(hù)生態(tài)的意識，對于提高學(xué)生團(tuán)隊合作意識也有很大幫助。

跨學(xué)科融合學(xué)習(xí)的教學(xué)策略，將科學(xué)知識與其他學(xué)科知識聯(lián)系起來，可以幫助學(xué)生更好地理解科學(xué)知識，實現(xiàn)思維可視化。

總之，思維可視化的小學(xué)科學(xué)教學(xué)策略可以幫助學(xué)生更好地理解和掌握科學(xué)知識，提高學(xué)生的認(rèn)知水平。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)實踐中，教師可以根據(jù)不同的知識點和教學(xué)內(nèi)容，靈活選擇合適的思維可視化教學(xué)策略。通過思維可視化教學(xué)策略的實踐，我們看到，小學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性得到了很大提升，有效地提高了學(xué)生的核心素養(yǎng)。思維可視化教學(xué)策略在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中具有廣泛的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2022.

[2]季榮臻.基于“思維可視化”的小學(xué)科學(xué)探究教學(xué)策略[J].江蘇教育研究，2018（2）：47-50.