科學課堂巧用圖示法

朱潮海

圖示法是利用文字和圖形等展現研究對象的特征、內部結構、相互關系的一種方法。在小學科學教學中，學生用觀察、實驗、調查等方法獲取相關事實，通過分析與比較、抽象與概括等思維形式，形成相關科學概念。圖示是在分析與比較基礎上，通過巧妙的圖表、圖像等工具直觀形象地建立事物之間的關系，能讓學生清楚地“看見”自己的所思所想，將內隱的思考過程“可視化”，成為支持學生開展思考的重要載體，是推動學生的思維從低年級的具體形象思維向高年級的抽象邏輯思維發展的有力工具。

用圖示展示前測

建構主義學習理論認為，學生對概念的學習是在原有認知基礎上的不斷重構過程。因此，教師在教學時要關注學生的初始概念，了解學生的學習起點，并在此基礎上開展教學。采用圖示的方法能暴露學生對于研究問題的初始概念，展現學生的原有思維水平，教學基于此而發生。

比如在執教“點亮小燈泡”內容時，需要用一根導線和一節電池點亮小燈泡。學生在面對這個問題時的想法如何，采用圖示的方法能暴露學生關于電流的已有認知，圖1展示了學生對于電路的前概念，從圖中可以看出學生認為電流像水流一樣從電池流向小燈泡。因此，教師要抓住回路的概念，在學生動手操作畫出簡易電路圖的基礎上，通過比較分析抽象概括出電路的概念。

用圖示記錄證據

證據是證明論題的依據，是進行科學探究的基石。注重實證是科學課的本質特征之一。將實證意識貫穿科學教學，一切尊重事實，尊重證據，這是理性思維的體現。記錄證據的形式有文字、數據、圖表、圖示、照片、視頻等。利用圖示的方法收集、記錄證據，具有形象直觀、便捷易行的優點，為學生運用證據進行解釋提供了支持，促進他們證據意識的發展。

在執教“冰融化了”內容時，學生需要觀察并記錄冰融化成水的過程中有哪些變化。如何記錄實驗現象呢？教師可以設計圖示記錄的方式（如圖2），橫線提供了比較標準，動態呈現冰融化過程中的體積變化，架起定性觀察到定量觀察的橋梁，突破了教學難點。

在教學中，學生根據觀察到的現象，利用虛線提供的比較標準，準確地記錄冰融化一半和全部融化后的體積逐漸變小，形象直觀的圖示為論證觀點提供有力的依據。用圖示的方法記錄證據，符合小學生的思維水平，有助于學生區分現象和結論，反思和評價證據的合理性和可靠性。

用圖示處理信息

在科學探究時，學生需要用科學的詞匯、符號系統、統計圖表等方式記錄整理信息，來陳述證據和結果。學生通過圖形可以看出事物的變化規律，如遞增性或遞減性，是否具有周期性變化規律等，有利于將各種繁雜的信息形象化，從而提高自身的信息處理能力，促進自身科學形象思維的發展。

比如，一位教師執教“地球——水的星球”內容時，學生在世界地圖上用數格子的方法比較地球上海洋和陸地面積大小后，教師提問：“這張世界地圖上，地球表面海洋面積占多少格，陸地面積占多少格？”全班九個小組交流后匯總得到了九組數據，學生用數據說明海洋面積比陸地面積大。隨后，教師出示餅形圖呈現海洋和陸地所占面積（如圖3）。餅形圖與表格中數據相比，直觀地呈現了海洋與陸地的面積。

全班九個小組根據教材中的世界地圖網格圖數出陸地和海洋的數據后，教師還可以把得出的數據取平均值，轉化成更直觀的網格數據對比（陸地面積占66格，海洋面積占134格，其比值與真實海陸面積之比接近，如圖4）。教師引導學生用圖示的方法處理信息，能幫助他們更好地認識地球上陸地和海洋的分布，形成“地球是一個水球”的科學概念。

在小學科學教學中，除了上述將科學語言、數字轉化為餅形圖等統計圖表，還可以用概念圖、圖示符號等圖示方式處理信息，陳述證據和結果。比如用圖示符號展示日食和月食的成因，用折線統計圖處理陽光下物體顏色與吸熱能力的關系等。

用圖示開展論證

推理與論證是科學的本質特征之一，論證是運用論據證明論題的邏輯過程和方式。在教學中，教師用圖示的方法記錄實驗現象，還需要將這些現象作為證據，運用分析、比較、推理、概括等方法，做出論證，發展學生的邏輯思維能力。

比如在執教“神奇的小電動機”內容時，學生經歷了探索小電動機轉動的相關實驗，卻沒有將實驗現象記錄下來，導致在交流實驗現象時出現表述不清的問題，難以激起他們的共同參與和質疑。如何將實驗中的現象記錄下來，并成為探討活動中形成概念的證據呢？在一次教學中，筆者用圖示的方法記錄探索過程中的實驗現象（如圖5），圖示清晰地呈現了探究的過程和實驗中觀察到的各種現象。教師通過引導學生利用圖示回顧、比較、分析小電動機轉動的秘密，幫助他們建構科學概念，促進他們推理和論證能力的發展，以下是教學片段：

師：比較圖中的（1）（2）（3）三個圖示，你們認為小電動機轉動的秘密是什么？

生：通電的轉子是電磁鐵，產生磁性后，與磁鐵相互作用，小電動機才能轉動起來。

生：我補充一點，兩塊磁鐵必須是異極相對，小電動機才能轉動起來，這說明電使轉子產生了磁，利用磁的相互作用轉動。

師：上面兩位同學講得很好。電動機轉動是轉子與磁鐵的相互作用結果，如果將兩塊磁鐵往外移動，轉子的轉動速度會怎樣變化？這個現象說明什么？

生：從圖（4）看出，將兩塊磁鐵往外移動，轉子的轉動速度減慢。比較（3）和（4），進一步證明電動機的轉動原因是轉子與外殼磁鐵相互作用，磁體之間作用力減小，轉子的轉動速度變慢了。

師：你分析得很有道理。如果改變磁鐵的磁極方向，或者改變轉子中電流的方向，轉子轉動的方向會發生什么變化？這個變化證明什么？

生：改變外殼磁鐵的磁極方向，或者改變轉子中電流的方向，轉子轉動的方向發生變化。比較（3）（5）（6）三個圖，因為改變電流方向電磁鐵的磁極發生改變，改變磁鐵的磁極方向，都會使磁鐵之間的相互作用發生改變，所以轉子轉動的方向發生了變化。

生：我同意他的說法。這也進一步證明小電動機轉動的原因是轉子通電后產生磁，利用磁的相互作用轉動。

從上述教學片段來看，根據教師的提問，學生利用圖示，基于實驗中觀察到的現象，運用歸納推理和演繹推理，積極思考，邏輯清晰，論證嚴謹，不斷求證。因此，借助圖示開展論證，既形成了科學概念，又鍛煉了思維能力。

用圖示展示概念

圖示是學生形成概念學習科學的有力工具。它能加工整理信息，梳理各個概念之間的相互關系。教師可以運用圖示聯系個體與整體，優化知識結構，形成概念體系。

比如，執教“陽光下物體的影子”內容時，師生展示手影游戲后，教師問：“形成影子要有什么條件？”學生提出需要光和遮擋物，然后通過師生交流提出“在物體的后面需要一個屏”。縱觀整個環節，在師生一對一地交流“認識形成影子的條件”時，環節轉承之間并不順暢。究其原因，教師為學生提供的影子圖片太少，急于通過一個活動建立科學概念，學生由于缺少直觀形象的支持，難以將其抽象形成概念。對此，教師可以根據中年級學生的認知特點，用圖示法來支持科學概念的建構。首先教師可以提供各種影子的圖片，讓學生獲得具體豐富的形象;接著學生通過比較，抽象概括出形成影子的條件，并借用圖示法來分析影子形成的條件（如圖6），將光、遮擋物和屏三者聯系起來;最后通過造一個影子的活動應用科學概念。

總之，圖示法具有直觀、形象、具體、簡潔的特點，符合小學生具體形象思維為主的年齡特征。采用圖示法開展教學活動，有助于發展學生科學形象思維，為他們的科學學習架起思維之路。在教學中，運用圖示法并沒有固定模式，教師的創意是運用圖示的原動力;同時，圖示法與實驗法、講述法等教學方法有機融合，才能獲得良好的教學效果，最終提升學生的科學素養。

浙江省余姚市實驗學校（315400）？？