無形化有形

　　摘 要： 在初中科學的教學中，有時會遇到很難用語言闡述的科學問題、現象。出現這種情況時，如果老師能巧妙地借助圖畫的方式來分析解決，學生就會恍然大悟，而無需再詳細用文字來講解描述，達到一圖勝萬語的效果。本文分析了學生畫圖能力差的原因，以具體實踐來尋找提高學生以圖助思的能力的策略，以達到減輕學生思維負擔，提高學習效果的目的。
　　關鍵詞： 科學教學 以圖助思能力 培養策略
　　
　　一、研究的緣起
　　研究起源于問題，問題有的來自實踐，有的來自理論。在幾年的科學教學生涯中，我養成了一個習慣，就是在思考科學問題時總要先畫出圖，在看圖思考的過程中才能使思維繼續下去。這是長期訓練的一種必然，還是只是我的個性思考習慣呢？這個問題促使我對其他的科學老師進行觀察，他們是否也有畫圖思考的習慣？他們對于畫圖思考是怎樣認識的呢？調查發現，絕大多數的科學老師，在解決復雜的科學問題時都借助于畫圖，但奇怪的是，許多老師并沒有認識到自己對圖的依賴程度，認為沒有必要對學生進行專門的畫圖訓練。
　　那么學生的情況又怎樣呢？在教學中發現，許多學生在解決科學問題時習慣于數學演算，缺少畫圖思考的意識或者不會畫圖思考，這種情況在許多的科學問題中成為學生的一種思維障礙。《科學新課程標準》的實施建議指出：在教學中要注重學生“動手”與“動腦”的結合，幫助學生學習建立科學模型，由此培養學生的分析、概括能力和邏輯思維能力，逐步形成質疑、反思的科學思維習慣。我曾經在一次初三的大型考試后，對學生科學考試的草稿紙進行調查，發現竟然多是大篇大篇的運算，很少有人采用畫圖的方法。對此，學生的解釋是：“自己平常做題都習慣用計算，感覺自己都能夠算出來，對圖比較陌生。”從這一現象追溯來看，應該說從小學就開始了，學生對圖形的認識不是很習慣，特別是空間想象能力差。
　　二、以圖助思能力的實踐研究
　　（一）概念的界定。
　　畫圖思考就是借助于圖形來思考，簡單地說，就是以圖助思。在科學教學中的圖有時候作為一種形象、直觀的表達方式，包括圖示、圖像。圖在思維中的應用是非常廣泛的。例如，化學中研究物質的化學性質是離不開其分子結構的把握的；門捷列夫對元素周期表的發現，揭示了物質化學性質的內在規律；大陸板塊漂移學說的提出就是在對圖的觀察中獲得的靈感；生物遺傳物質DNA的雙螺旋結構的構想，成功地解決了遺傳與變異統一的難題。
　　（二）學生以圖助思能力差的原因分析。
　　在初中各類科學問題中，有些畫出了圖，但有些卻沒有圖，在平時的教學中發現很多學生在解這類問題時頭腦里可能想象出一些大概的東西，但是就是沒有動筆畫圖及依圖分析的意識，不會畫圖，或者不知道要畫什么，不知道從哪開始下手來分析解決問題。究其原因有以下幾點。
　　1.學生層面的主觀因素。
　　（1）學生在解決科學問題的過程中主觀意識較強，存在憑生活經驗或感覺胡亂猜測的現象。
　　在初中教學階段主要是通過觀察一些實驗現象、生活現象，直觀地介紹科學現象和規律，很少觸及科學現象的本質，學生動手畫圖分析問題的機會比較少，這使不少學生習慣于從自己的生活經驗出發，對一些問題和現象形成一定的看法和觀點，形成一定的思維定勢，然后學生就會憑生活經驗或感覺去胡亂猜測，這樣就使學生在解題過程中缺少動筆畫圖分析的意識。
　　（2）學生在解決科學問題的過程中只注重套公式計算，畫圖分析少。
　　在做練習時，很多學生的解題只想著套公式運算，得出最后的答案就好了，如果得不出答案就不知道該怎么辦了，沒有養成畫圖分析的習慣，整個解題過程中沒有一幅分析圖或是科學情景圖，可以說是套公式的數學運算過程。
　　（3）部分學生學習態度不端正，分析科學問題時缺乏耐心，急于求成。
　　在分析解決科學問題的過程中，需要通過畫圖分析來求解的問題很多，如：科學中有關溶液、電學、力學，尤其是涉及到多個力、多個物體、多個過程的問題，不僅要畫圖，而且要畫物體運動過程的情景圖，并標上各個科學量，等等，那就要花一定的時間去研究畫些什么圖，怎么畫圖，加上有時畫了半天還是找不出解決辦法，很多學生就覺得很麻煩，覺得很難分析，于是就沒有耐心去分析了，就不想畫圖了，這樣學習起來也就覺得困難重重了。
　　2.教師層面的客觀因素。
　　（1）應試教育評價的影響。
　　應試教育只看一張試卷的得分，所以一些教師就一味地追求分數。而且中考試卷中很難對形象思維能力直接考查。僅從評分標準中可以看出，對圖幾乎沒有提出要求。由于這樣的標準，學生自然不會再去為畫圖而浪費寶貴的時間，老師也會不再為圖費神。在課堂教學中為了節省時間，總是教師在畫圖講解，或者干脆不畫，只是用語言來描述，很少在教學中為學生搭建畫圖訓練的平臺，因此，學生就缺少必要的形象思維的鍛煉，這樣的模式，往往會使學生形成文字的閱讀到數學公式的思維模式。試想，跳過了形象的“圖”這一環節，如何才能引導學生建立清晰的科學圖景呢？
　　（2）教師個人思考問題習慣的差異。
　　一些教師在平時的教學中，由于疏于對學生認知能力的了解，講解習題或思考問題經常以適合于自己做題習慣進行教學，很少反思自己的方法是否適合大部分的學生，或者是懶于畫圖，直接以語言代替圖畫，讓學生在頭腦中自己建立圖形進行抽象的思考，這樣的教學往往使學生在遇到簡單的問題時，增加理解的難度。有時教師進行簡單的畫圖教學勝過千言萬語。
　　（三）學生以圖助思能力的培養策略。
　　怎樣培養學生以圖助思能力呢？我覺得較適宜的做法是，以課堂教學作為主陣地，課外練習為輔，循序漸進，通過課堂教學過程，腳踏實地地進行。
　　1.培養學生以圖助思的意識、方法和習慣。
　　學生的個性有差異，思維也各有特點，有的學生不習慣以圖助思，只是在頭腦內部進行想象。對于一些簡單的問題，內部的思維還是可以解決的，但是對于復雜的問題，學生就束手無策了。因此，在教學方法和學生學習方法指導上，應加強畫圖的教學。
　　（1）重視畫圖教學，使學生明白畫圖分析在學習科學的過程中的重要作用。
　　科學的某部分教學離不開圖形，也免不了要畫圖分析。培養學生的畫圖分析的能力有時成為科學教學中的重要任務，從小學到初中，科學教材的跨度非常大，這使得部分學生不適應初中的科學學習。
　　如在講大氣壓強時，為了證明大氣壓強的存在，往往要做覆杯實驗。很多老師在做實驗后分析紙張不落下來的原因時，是一邊拿著手中的杯子一邊講解，但我從學生聽課的面部表情看，感覺效果不是很好，學生對于抽象的力學掌握本來就很欠缺，而這一現象又打破了學生平時的生活經驗。在課后我問了幾個學生：
　　師：覆杯實驗中紙片不落下來的原因聽懂了嗎？
　　甲生：看到現象后很驚奇，但是聽了講解后覺得不太懂。
　　乙生：老師分析外界的大氣壓強時，講到方向很難理解，既然大氣壓強的產生原因是由于空氣有重力，那為什么方向可以向上？
　　丙生：老師你講過我就忘了、模糊掉了。
　　其實在仔細分析這幾位學生的話語后，不難理解學生的感受，學生缺乏一種實際的本質體驗:力學分析。如果教師在實驗演示結束后，畫出圖1的圖示，再結合圖像進行分析，這樣的教學效果就會好，學生的印象就會深。
　　（2）教學過程中耐心指導學生的作圖過程，讓學生掌握畫圖分析的科學方法。
　　蘇霍姆林斯基在《給教師的建議》一書中說：“教學中要教會學生把應用題‘畫出來’……”教師在講解例題時要做好示范，規范作圖分析的過程，然后引導學生理清問題的思路。
　　
　　如：學生在完成下面習題時，畫圖和不畫圖的學生的思路完全不一樣。
　　習題：現對某物質A的不飽和進行恒溫蒸發，若蒸發m克水析出a克固體，若蒸發2m克水析出b克固體，若蒸發4m克水析出c克固體，則下列關系式正確的是（ ）。
　　A.c=a+b B.c=(3b-a)/2 C.c=2b-a D.c=3b-2a
　　學生由于這一類題目做得多了，因此很容易由于憑經驗而亂套公式，出現用2m/b=4m/c來得出答案，如果在分析題目后再畫圖2，就不會出現亂套公式的情形了。
　　先確定研究對象，在審題過程中畫出過程分析圖或是科學情景圖，并把已知條件和所要解決的問題用字母符號標注在圖上，觀察所畫的圖以幫助理解題意，建立各科學量的關系式或模型關系。在指導的過程中慢慢教會學生如何審題，如何畫圖，從易到難，逐步消除思維障礙，從中培養學生的畫圖分析的能力。
　　（3）加強作圖訓練，重視畫圖習慣的培養。
　　科學中的畫圖不需要學生畫得很漂亮，只要達到它所需表達的意思即可。從七年級開始，教師可有意識地在教學中強調示意圖畫法的訓練，讓學生在做作業時把練習本的某一側空出，專門用來畫圖。教師在批改作業或講評練習時，發現學生解題過程和作圖不規范的情況，要及時地指導糾正，經常訓練學生畫圖分析并建立正確的科學模型，將抽象的問題用“圖形語言”表達出來，從而提高學生解決實際問題的能力。
　　案例：部分學生在一開始學習浮力時，對于題目中抽象的數據感覺很難處理。有這樣一道習題，學生的解題過程是這樣的：
　　有一木塊，當它浮在煤油中時，露出液面的部分是它的總體積的1/4；當它浮在某液面中時，露出液面的部分是它的總體積的2/5，求這種液體的密度。（煤油的密度取0.8×10千克/立方米）
　　我記錄了這題教學過程：
　　師：本題中為什么木塊浮出液面的體積不一樣？
　　生：因為木塊所處液體不一樣，而木塊是漂浮的，木塊所受的浮力不變。
　　師：液體密度和物體的浮力之間的關系可用哪個式子建立聯系？
　　生：阿基米德原理。
　　師：請同學們依據題中信息來畫圖、解題。
　　在巡視了學生的作業情況后，發現很多學生的解題過程相似：
　　畫圖思考并不是針對某一些題，或一類題，而是一種科學思考的工具，因此，要培養學生畫圖解題的意識，并逐漸養成畫圖思考的習慣。習慣來源于多次的重復，因而教師始終如一地嚴格要求是學生養成畫圖思考習慣的重要條件。剛開始，學生感覺不習慣，不理解，我們通過實例讓學生感受到，按規定程序認真審題，畫草圖思考分析，看起來花了一些時間，但能保證順利得出正確答案。“笨”辦法其實就是好辦法。千萬不能省事，圖快，想當然，“我覺得”如何，匆忙作答，否則欲速則不達，會出現不少意外失誤。
　　2.提高學生據題畫圖、以圖說題的能力。
　　為了培養學生畫圖思考能力，在教學中，我選擇習題教學為主陣地。
　　首先，在課堂教學中講解例題時，向學生演示由題到圖的“翻譯”過程，說明一些畫圖的規范。
　　其次，在作業與考試中都提出畫圖的要求（當然不是每題都畫），對不按要求做的要酌情扣分。
　　最后，針對以圖助思能力欠缺的同學，做一些有針對性的訓練。
　　例如讓學生分成兩組，第一組同學完成由題到圖的信息轉換，第二組同學在只看第一組同學畫的圖而不看題的情況下說出題意，即完成由圖到題的信息轉換；或者第一組同學畫圖，第二組同學看圖做題，把一個題的求解過程分成兩部分，有意識地擴大畫圖的過程并進行評價。
　　在學生的畫圖能力有了一定的提高以后，習題課的教學，可以由老師讀題，學生通過聽來“翻譯”成圖，這就要求學生對題的信息記錄要全面、準確、迅速。剛開始，學生還記錄不少的文字來說明題意，后來圖與符號的運用越來越熟練，信息的記錄也更加簡潔。
　　通過有意識的訓練，學生對此增強了興趣，逐漸接受并樂于畫圖，一段時間后，學生逐漸明確了畫圖的常規，掌握了一些畫圖的方法，提高了畫圖的能力，能夠在語言、圖、數學這三種信息的不同表征形式之間靈活轉化，提高了思維能力。
　　3.注重培養學生的觀看、想象、構繪的能力。
　　在運用以圖助思方法來解題的過程中，有時學生需要聯系生活實際，調用頭腦中有關的表象進行思考，但是生活中積累的科學圖景畢竟有限。
　　如在做下面習題時，學生往往憑主觀臆斷而沒有進行科學的分析，從而得到了錯誤的答案。
　　例：在水中漂浮的均勻正方體木塊，現將水下面部分切去，則剩余部分木塊將（ ）。
　　A.將上浮一點 B.將下沉一點 C.仍不動 D.無法判斷
　　在詢問了幾個學生后，發現他們選擇不同選項時都覺得自己的理由很充足、正確：選A的同學認為切去一部分重力減小，浮力大于重力，所以上浮；選C的同學認為切去一部分的木塊密度不變，所以仍不動。
　　他們的問題主要原因是沒有畫圖，在畫出圖5后如果讓學生自己想象一下：這樣的情況可能嗎？學生就會馬上得出正確答案。但是很多同學在老師問他為什么不畫圖解題時，大部分都說是嫌麻煩，不愿意畫圖，怕浪費時間。可見要在學生頭腦中形成畫圖解題的意識，提高解題的正確率， 教師還是需要努力的。
　　通過畫圖分析可使得問題直觀化、簡單化，讓學生在學習的過程中，意識到邊動腦邊動手畫圖分析對于解決科學問題起到了很重要的作用，隨著這種意識的逐漸加強，學生畫圖分析的能力就慢慢培養起來了。
　　三、實踐成效分析
　　平時在教學中，適當地對科學中某些問題進行以圖助思能力的培養，我深有所獲。
　　（一）有助于突破教材的難點和重點。
　　突破教材中教學重點和難點是教師上課時重要任務，通過采取適當的方法，使學生易于掌握重點和難點，可以有效地完成課堂的預設，起到一圖勝萬語的效果。
　　（二）使科學中某些問題簡單化，提高了學生的學習效率。
　　在闡述某些科學現象中，不同方法也許都可以讓學生接受，但是學生在接受知識的過程中，好的方法無疑可以起到加深理解、記憶，事半功倍的效果。如果能把復雜的問題簡單化，那么學生學得輕松，教師教得也輕松。
　　（三）學生在成功的體驗中提高了學習興趣。
　　初中學生解決實際問題的困難是多方面的，但只要重視圖像圖景的教學和畫圖習慣的培養，學生在形成了以圖助思的習慣后，就能通過以圖助思的方法分析科學問題，在成功中得到滿足，在學會學科學的過程中提高學習的興趣。
　　
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