思維可視化的教學(xué)價值

◇曹 汐（江蘇：蘇州市楓橋中心小學(xué)）

對于小學(xué)生而言，學(xué)習(xí)科學(xué)探究課程能讓其接觸、理解、探究自然現(xiàn)象和規(guī)律，此門課程在小學(xué)中占有十分重要的地位。小學(xué)生思維大多偏向于形象、直觀型，而科學(xué)知識則具有一定的抽象性，如此就與學(xué)生思維之間存在矛盾。為了更好地解決這一矛盾，保證學(xué)生能夠完整、高效地掌握科學(xué)知識，教師可以合理運(yùn)用思維可視化方法，讓原本抽象的思維變得直觀，讓原本內(nèi)隱的思維變得可視。在此基礎(chǔ)上，教師要基于學(xué)生實(shí)際學(xué)習(xí)情況，根據(jù)學(xué)生的思維特點(diǎn)采取各種有效的教學(xué)方式，實(shí)現(xiàn)思維可視化在課堂教學(xué)中的有效滲透，以此推動學(xué)生做到對科學(xué)知識、概念、原理的全面了解，并促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維得到進(jìn)一步發(fā)展。

一、小學(xué)科學(xué)課堂實(shí)現(xiàn)思維可視化的教學(xué)價值

所謂思維可視化，即為基于直截了當(dāng)?shù)慕虒W(xué)措施把學(xué)生思維表征出來，以此減輕學(xué)生學(xué)習(xí)知識的難度，化解抽象科學(xué)知識和學(xué)生形象思維二者間的沖突。由于小學(xué)生的思維尚處于運(yùn)算階段，教師利用思維可視化教學(xué)方式可以有效消除學(xué)生的思維短板，幫助學(xué)生形成完善的科學(xué)知識體系。思維可視化運(yùn)用于小學(xué)科學(xué)探究教學(xué)中有著十分重要的作用，主要表現(xiàn)為：

（一）判斷價值

思維無法看得見、摸得著，若把思維通過直觀化的形式加以呈現(xiàn)，便能夠幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確分辨思維是否正確這一判斷目標(biāo)。比如，在進(jìn)行“食物消化”相關(guān)知識的講解時，為判斷學(xué)生對概念的掌握狀況，教師可引導(dǎo)學(xué)生把自己認(rèn)為的食物消化流程、消化器官使用圖形的方式直接呈現(xiàn)出來。而繪圖這種直觀性的措施，可以讓學(xué)生的思維可視化，也能幫助教師更加全面地了解、判斷學(xué)生的思維水平，清晰掌握當(dāng)下學(xué)情，以此實(shí)現(xiàn)“順學(xué)而導(dǎo)”“因材施教”等教學(xué)目標(biāo)，并大幅提升教學(xué)效果。

（二）發(fā)展價值

在小學(xué)科學(xué)課堂上，教師采用多種教學(xué)方式引導(dǎo)學(xué)生思維可視化，可以促進(jìn)學(xué)生的思維由淺層發(fā)展至深層、由具體延伸至抽象、由低階邁向高階，高質(zhì)量推動學(xué)生的思維實(shí)現(xiàn)縱深性發(fā)展。例如，在進(jìn)行“小燈泡”相關(guān)知識的教學(xué)時，教師安排學(xué)生實(shí)行可視化自主操作，也就是把燈泡的兩個觸點(diǎn)與電池正負(fù)極連接起來。為幫助學(xué)生由動作性思維轉(zhuǎn)為抽象性思維，教師可提醒學(xué)生注意思考“將燈泡兩個觸點(diǎn)與電池正負(fù)極連接，為何小燈泡可以亮起來”這個核心問題，以此做到思維的可視化，也就是讓學(xué)生一邊觀察電路連接的實(shí)物圖，一邊分析內(nèi)在原因。這種課堂教學(xué)，能讓學(xué)生的思維發(fā)展獲得質(zhì)的提升。

（三）整合價值

利用可視化思維，能夠讓學(xué)生更加直接地把自己的想法和其他學(xué)生的加以整合，對觀點(diǎn)進(jìn)行持續(xù)完善，促使學(xué)生做到更為全面且合理地認(rèn)識、了解科學(xué)現(xiàn)象。比如，在講解“有生命的物體”的相關(guān)內(nèi)容時，通過要求學(xué)生使用思維導(dǎo)圖直接表征出人類、動植物的生命特征，再結(jié)合自身想法加以補(bǔ)充和辨析，能夠讓這種思維可視化推動學(xué)生實(shí)現(xiàn)思維的合成反應(yīng)，幫助學(xué)生的思維品質(zhì)得到提高。

（四）評價價值

基于思維可視化，能讓學(xué)生取得更為突出的思維軌跡和成果，有利于教師對學(xué)生的思維實(shí)施精準(zhǔn)評價，也能幫助學(xué)生相互間進(jìn)行評價。

二、實(shí)現(xiàn)思維可視化教學(xué)的方法

（一）使用思維導(dǎo)圖，讓學(xué)生的思維可視化

思維導(dǎo)圖就是利用圖片、表格、符號等元素幫助人們探究問題、厘清思路，以此讓思維變得可視化。小學(xué)生因?yàn)榫哂行蜗笏季S特征，因此，思維導(dǎo)圖對其日常學(xué)習(xí)十分重要。同時，思維導(dǎo)圖可以把科學(xué)知識通過圖解的形式直接表現(xiàn)出來，降低學(xué)生對文字語言的認(rèn)知難度，促進(jìn)學(xué)生思維的可視化。比如，教師為學(xué)生講解各種材料的餐具時，就要讓學(xué)生充分調(diào)動眼睛、耳朵、鼻子和手等多種感官，對不同種類的材料（例如金屬、陶瓷、木頭等）產(chǎn)生更加深刻的認(rèn)知。若是采取傳統(tǒng)的口頭、書面講解方式，則無法讓學(xué)生對這些材料產(chǎn)生直觀、深入的感受。而且，如果教學(xué)僅局限在讓學(xué)生動手“摸一摸”，則也無法讓學(xué)生對不同材料實(shí)現(xiàn)全面的體驗(yàn)。所以，要讓學(xué)生結(jié)合多種感官，利用思維導(dǎo)圖，實(shí)現(xiàn)思維留痕、可視，不僅能夠讓學(xué)生了解需要分別使用哪種感官進(jìn)行感受、體驗(yàn)的側(cè)重點(diǎn)與方式是什么，也能促進(jìn)學(xué)生的思維由片段化、模糊化、無序化發(fā)展為全面化、清晰化以及可視化。采取這種圖文并重的思維導(dǎo)圖教學(xué)方式，可讓學(xué)生在科學(xué)基礎(chǔ)理論知識、關(guān)鍵詞、圖形等多個方面構(gòu)建起有效的記憶鏈條，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)思維的可視化，讓學(xué)生具有更高的科學(xué)素養(yǎng)。

（二）進(jìn)行探究性實(shí)驗(yàn)，讓思維看得見

實(shí)驗(yàn)是小學(xué)科學(xué)課堂上的重要一環(huán)，小學(xué)科學(xué)探究教學(xué)無法脫離實(shí)驗(yàn)單獨(dú)實(shí)施。因此，教師在教學(xué)活動中，需更注重實(shí)驗(yàn)活動的組織、設(shè)計，以此讓學(xué)生對知識產(chǎn)生更深刻的理解，以讓學(xué)生更為直觀地接觸了解科學(xué)知識，實(shí)施科學(xué)探究，提升學(xué)習(xí)效果。另外，學(xué)生在參與實(shí)驗(yàn)時，通過自主動手操作即為“思維可視化”的直接體現(xiàn)，因?yàn)閷W(xué)生的操作行為需依賴思維的驅(qū)動才能實(shí)施，因此，學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)活動就是自身思維的體現(xiàn)。比如，教師在以磁鐵為教學(xué)材料為學(xué)生組織科學(xué)實(shí)驗(yàn)活動時，準(zhǔn)備了多種形狀的磁鐵；對于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計則可在征求學(xué)生想法與意見的基礎(chǔ)上，得到能令大部分學(xué)生感興趣的實(shí)驗(yàn)方案。而在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生開動腦筋、自主思考，并在教師預(yù)設(shè)好的實(shí)驗(yàn)流程下有序開展實(shí)驗(yàn)。通過這種實(shí)驗(yàn)活動，不僅學(xué)生的思維獲得了良好的發(fā)展，他們還能在動手實(shí)踐中表現(xiàn)其思維過程，由此就間接地實(shí)現(xiàn)了“思維可視化”。在學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)束以后，教師應(yīng)當(dāng)與學(xué)生一起對本次實(shí)驗(yàn)活動加以總結(jié)，還要為學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成果進(jìn)行公正、合理、準(zhǔn)確的評價。并且，評價并非只是教師面向?qū)W生，也可以是學(xué)生對教師設(shè)計的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、教學(xué)組織等進(jìn)行評價。由于學(xué)生在對教師展開評價時會對該堂課的內(nèi)容進(jìn)行思考、回憶，體現(xiàn)了學(xué)生的思維，這也就實(shí)現(xiàn)了思維可視化的教學(xué)目標(biāo)。因此，教師在實(shí)驗(yàn)活動中應(yīng)當(dāng)注意引導(dǎo)學(xué)生將自己的思維盡量發(fā)散，在實(shí)驗(yàn)完成以后還要及時加以總結(jié)、評價。這些，均為實(shí)現(xiàn)科學(xué)課堂上思維可視化的重要措施，更是推動教學(xué)效果有效提升的核心基礎(chǔ)。

（三）使用探究式學(xué)習(xí)單，實(shí)現(xiàn)“關(guān)鍵問題”的思維可視化

在講解電磁鐵磁性強(qiáng)弱程度影響因素的知識時，學(xué)生大多集中于分析鐵芯粗細(xì)與長度、電池大小、線圈數(shù)目等。為了促進(jìn)教學(xué)效果的提高，教師可設(shè)計探究式學(xué)習(xí)單，讓學(xué)生在關(guān)鍵問題的引導(dǎo)下實(shí)現(xiàn)思維可視化。學(xué)習(xí)單的設(shè)計如下：①確定合適的研究對象，如部分學(xué)生考慮到磁性和電能存在關(guān)聯(lián)，而和電有關(guān)的材料為電池、線圈，由此就決定將電池與線圈作為研究對象；②正確地纏繞導(dǎo)線，能鍛煉學(xué)生的指向性比較與判斷思維，需要由起始端留出合適的一段導(dǎo)線，緩慢纏繞，最后在兩端打結(jié)固定，并注意控制好前后兩次吸附大頭針環(huán)節(jié)的細(xì)節(jié)內(nèi)容；③得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，基于關(guān)鍵問題的引導(dǎo)，要求學(xué)生用自己的語言歸納總結(jié)個人的思維邏輯，而且要在傾聽、討論過程中積極思考、推測，從而激活思維，優(yōu)化探究實(shí)驗(yàn)流程，提高學(xué)生的科學(xué)思維水平。

（四）加強(qiáng)學(xué)生的互動交流和自主思考，讓思維摸得著

要想在小學(xué)科學(xué)課堂上實(shí)施思維可視化教學(xué)，就要強(qiáng)化學(xué)生的自主思考，增進(jìn)師生間的互動關(guān)系，以此讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中更好地發(fā)揮主觀能動性。教師也能更為全面地掌握學(xué)生的內(nèi)心想法和學(xué)習(xí)中碰到的難題，還能在師生互動的基礎(chǔ)上構(gòu)建良好氛圍，讓課堂教學(xué)更加輕松、和諧。更為關(guān)鍵的是，學(xué)生的自主思考和師生的互動，能讓學(xué)生的思維直觀表現(xiàn)出來，由此教師就能根據(jù)學(xué)生的思維特征改進(jìn)教學(xué)方案，取得更好的教學(xué)效果。例如，在講解植物環(huán)境的相關(guān)知識時，教師可先讓學(xué)生分析植物生長與環(huán)境間存在何種內(nèi)在聯(lián)系，在學(xué)生思考分析結(jié)束后，再隨機(jī)抽點(diǎn)幾位學(xué)生回答問題。比如可提出以下問題：“為何冬季許多樹木的葉子都掉下來了，卻還有小部分樹木的葉子依舊保持綠色呢？”學(xué)生會相繼對此陷入思考，此時教師也要和學(xué)生一同思考、分析，在適當(dāng)時機(jī)對其進(jìn)行點(diǎn)撥、啟發(fā)，用這種方式引導(dǎo)學(xué)生自主思考和掌握學(xué)生的具體思維情況。還可以在學(xué)生思考問題的環(huán)節(jié)，讓學(xué)生以小組為單位進(jìn)行合作學(xué)習(xí)，這不僅能增進(jìn)學(xué)生之間的關(guān)系，還能讓學(xué)生的思維相互碰撞，得到有效激活，更好地調(diào)動學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、思考意識，也讓學(xué)生的思維從更多的維度呈現(xiàn)，幫助教師掌握學(xué)生實(shí)際學(xué)習(xí)情況，真正實(shí)現(xiàn)思維可視化教學(xué)。

（五）基于特定探究情境的課后評價，實(shí)現(xiàn)思維可視化教學(xué)評測

著名心理學(xué)家西蒙提出，思維可看作是由問題空間層面實(shí)施的搜索過程，科學(xué)探究通常是由提出問題為起點(diǎn)、解決問題為重點(diǎn)，如此便形成了一個完整的科學(xué)思維過程。同時，不論何種科學(xué)問題的提出都要以已知知識體系作為基礎(chǔ)，所以，對學(xué)生科學(xué)思維的評價，應(yīng)側(cè)重于學(xué)生在特定探究情境中是否可按照已掌握的知識內(nèi)容、結(jié)合實(shí)際條件提出具備研究價值的科學(xué)問題和可行的研究方案。因此，在具體課后評價環(huán)節(jié)，可利用情境化探究活動“再現(xiàn)”，以此觀察學(xué)生的思考、研究、實(shí)踐、操作、總結(jié)的科學(xué)探究全過程。可依照PISA 科學(xué)素養(yǎng)測試題，為學(xué)生設(shè)計在實(shí)際生活中有可能碰到的臺風(fēng)、山洪、地震、溫室效應(yīng)、大氣、細(xì)菌等一系列情境化、多元化、主題化的閱讀理解素材，且其涵蓋圖文、表格等多種形式，能直接評估學(xué)生對相關(guān)自然界與科學(xué)理論知識的運(yùn)用能力、面對科學(xué)事物的真實(shí)態(tài)度，尤其是掌握學(xué)生對科學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、圖表的分析和推斷水平，評估學(xué)生的批判性思考能力。

三、結(jié)語

思維可視化教學(xué)應(yīng)用于小學(xué)科學(xué)探究課堂上，主要需針對小學(xué)生的思維特征設(shè)計合理的教學(xué)方案，教師也要意識到此教學(xué)方式對于提高學(xué)生核心素養(yǎng)的重要意義。要在教學(xué)中合理運(yùn)用思維導(dǎo)圖、實(shí)驗(yàn)活動、學(xué)習(xí)單、師生與生生互動等方式推動學(xué)生思維可視化，提高教學(xué)有效性。讓學(xué)生在深度完成科學(xué)概念學(xué)習(xí)的同時，促進(jìn)自身科學(xué)思維的養(yǎng)成，將學(xué)生培養(yǎng)成為當(dāng)前教學(xué)理念下的綜合型高素質(zhì)人才。