思維可視化的教學價值

◇曹 汐（江蘇：蘇州市楓橋中心小學）

對于小學生而言，學習科學探究課程能讓其接觸、理解、探究自然現(xiàn)象和規(guī)律，此門課程在小學中占有十分重要的地位。小學生思維大多偏向于形象、直觀型，而科學知識則具有一定的抽象性，如此就與學生思維之間存在矛盾。為了更好地解決這一矛盾，保證學生能夠完整、高效地掌握科學知識，教師可以合理運用思維可視化方法，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。在此基礎上，教師要基于學生實際學習情況，根據(jù)學生的思維特點采取各種有效的教學方式，實現(xiàn)思維可視化在課堂教學中的有效滲透，以此推動學生做到對科學知識、概念、原理的全面了解，并促進學生科學思維得到進一步發(fā)展。

一、小學科學課堂實現(xiàn)思維可視化的教學價值

所謂思維可視化，即為基于直截了當?shù)慕虒W措施把學生思維表征出來，以此減輕學生學習知識的難度，化解抽象科學知識和學生形象思維二者間的沖突。由于小學生的思維尚處于運算階段，教師利用思維可視化教學方式可以有效消除學生的思維短板，幫助學生形成完善的科學知識體系。思維可視化運用于小學科學探究教學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)，便能夠幫助學生實現(xiàn)準確分辨思維是否正確這一判斷目標。比如，在進行“食物消化”相關知識的講解時，為判斷學生對概念的掌握狀況，教師可引導學生把自己認為的食物消化流程、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，可以讓學生的思維可視化，也能幫助教師更加全面地了解、判斷學生的思維水平，清晰掌握當下學情，以此實現(xiàn)“順學而導”“因材施教”等教學目標，并大幅提升教學效果。

（二）發(fā)展價值

在小學科學課堂上，教師采用多種教學方式引導學生思維可視化，可以促進學生的思維由淺層發(fā)展至深層、由具體延伸至抽象、由低階邁向高階，高質量推動學生的思維實現(xiàn)縱深性發(fā)展。例如，在進行“小燈泡”相關知識的教學時，教師安排學生實行可視化自主操作，也就是把燈泡的兩個觸點與電池正負極連接起來。為幫助學生由動作性思維轉為抽象性思維，教師可提醒學生注意思考“將燈泡兩個觸點與電池正負極連接，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，也就是讓學生一邊觀察電路連接的實物圖，一邊分析內(nèi)在原因。這種課堂教學，能讓學生的思維發(fā)展獲得質的提升。

（三）整合價值

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

（四）評價價值

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

二、實現(xiàn)思維可視化教學的方法

（一）使用思維導圖，讓學生的思維可視化

思維導圖就是利用圖片、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。小學生因為具有形象思維特征，因此，思維導圖對其日常學習十分重要。同時，思維導圖可以把科學知識通過圖解的形式直接表現(xiàn)出來，降低學生對文字語言的認知難度，促進學生思維的可視化。比如，教師為學生講解各種材料的餐具時，就要讓學生充分調動眼睛、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)生更加深刻的認知。若是采取傳統(tǒng)的口頭、書面講解方式，則無法讓學生對這些材料產(chǎn)生直觀、深入的感受。而且，如果教學僅局限在讓學生動手“摸一摸”，則也無法讓學生對不同材料實現(xiàn)全面的體驗。所以，要讓學生結合多種感官，利用思維導圖，實現(xiàn)思維留痕、可視，不僅能夠讓學生了解需要分別使用哪種感官進行感受、體驗的側重點與方式是什么，也能促進學生的思維由片段化、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圖教學方式，可讓學生在科學基礎理論知識、關鍵詞、圖形等多個方面構建起有效的記憶鏈條，幫助學生實現(xiàn)學習思維的可視化，讓學生具有更高的科學素養(yǎng)。

（二）進行探究性實驗，讓思維看得見

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

（三）使用探究式學習單，實現(xiàn)“關鍵問題”的思維可視化

在講解電磁鐵磁性強弱程度影響因素的知識時，學生大多集中于分析鐵芯粗細與長度、電池大小、線圈數(shù)目等。為了促進教學效果的提高，教師可設計探究式學習單，讓學生在關鍵問題的引導下實現(xiàn)思維可視化。學習單的設計如下：①確定合適的研究對象，如部分學生考慮到磁性和電能存在關聯(lián)，而和電有關的材料為電池、線圈，由此就決定將電池與線圈作為研究對象；②正確地纏繞導線，能鍛煉學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線，緩慢纏繞，最后在兩端打結固定，并注意控制好前后兩次吸附大頭針環(huán)節(jié)的細節(jié)內(nèi)容；③得出實驗結果，基于關鍵問題的引導，要求學生用自己的語言歸納總結個人的思維邏輯，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)化探究實驗流程，提高學生的科學思維水平。

（四）加強學生的互動交流和自主思考，讓思維摸得著

要想在小學科學課堂上實施思維可視化教學，就要強化學生的自主思考，增進師生間的互動關系，以此讓學生在學習過程中更好地發(fā)揮主觀能動性。教師也能更為全面地掌握學生的內(nèi)心想法和學習中碰到的難題，還能在師生互動的基礎上構建良好氛圍，讓課堂教學更加輕松、和諧。更為關鍵的是，學生的自主思考和師生的互動，能讓學生的思維直觀表現(xiàn)出來，由此教師就能根據(jù)學生的思維特征改進教學方案，取得更好的教學效果。例如，在講解植物環(huán)境的相關知識時，教師可先讓學生分析植物生長與環(huán)境間存在何種內(nèi)在聯(lián)系，在學生思考分析結束后，再隨機抽點幾位學生回答問題。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？”學生會相繼對此陷入思考，此時教師也要和學生一同思考、分析，在適當時機對其進行點撥、啟發(fā)，用這種方式引導學生自主思考和掌握學生的具體思維情況。還可以在學生思考問題的環(huán)節(jié)，讓學生以小組為單位進行合作學習，這不僅能增進學生之間的關系，還能讓學生的思維相互碰撞，得到有效激活，更好地調動學生的自主學習、思考意識，也讓學生的思維從更多的維度呈現(xiàn)，幫助教師掌握學生實際學習情況，真正實現(xiàn)思維可視化教學。

（五）基于特定探究情境的課后評價，實現(xiàn)思維可視化教學評測

著名心理學家西蒙提出，思維可看作是由問題空間層面實施的搜索過程，科學探究通常是由提出問題為起點、解決問題為重點，如此便形成了一個完整的科學思維過程。同時，不論何種科學問題的提出都要以已知知識體系作為基礎，所以，對學生科學思維的評價，應側重于學生在特定探究情境中是否可按照已掌握的知識內(nèi)容、結合實際條件提出具備研究價值的科學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)”，以此觀察學生的思考、研究、實踐、操作、總結的科學探究全過程。可依照PISA 科學素養(yǎng)測試題，為學生設計在實際生活中有可能碰到的臺風、山洪、地震、溫室效應、大氣、細菌等一系列情境化、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，能直接評估學生對相關自然界與科學理論知識的運用能力、面對科學事物的真實態(tài)度，尤其是掌握學生對科學實驗數(shù)據(jù)、圖表的分析和推斷水平，評估學生的批判性思考能力。

三、結語

思維可視化教學應用于小學科學探究課堂上，主要需針對小學生的思維特征設計合理的教學方案，教師也要意識到此教學方式對于提高學生核心素養(yǎng)的重要意義。要在教學中合理運用思維導圖、實驗活動、學習單、師生與生生互動等方式推動學生思維可視化，提高教學有效性。讓學生在深度完成科學概念學習的同時，促進自身科學思維的養(yǎng)成，將學生培養(yǎng)成為當前教學理念下的綜合型高素質人才。