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指向科學思維的可視化教學策略

2023-04-29 00:00:00李宇
求知導刊 2023年22期

摘 要:科學探究是一門讓學生接觸、了解并探索自然現象與規(guī)律的課程。小學階段學生在實踐探究中主要以形象、直觀思維理解知識,為了解決學生思維特點與科學知識抽象性之間的矛盾,教師要優(yōu)化課程教學,促進科學思維的可視化,推動學生成長發(fā)展。文章對指向科學思維的可視化教學策略進行了探究和論述,旨在讓學生在科學實踐學習中深入思考,實現科學思維從低階向高階的轉化。

關鍵詞:小學科學;科學思維;可視化教學

作者簡介:李宇(1988—),女,山東省棗莊市實驗小學。

實現指向科學思維的可視化教學,要求小學科學教師嘗試從多個方面、不同角度著手,將教學內容以更為直觀、形象的方式呈現,讓學生在科學實驗探究中實現多元體驗、多元思考、多元表達,增強學生的參與感,提高學生學習的實效性,培養(yǎng)學生的學習興趣[1]。

一、指向科學思維的可視化教學價值

(一)有利于激發(fā)學生學習興趣

實施可視化教學,能夠讓學生立足于自身的觀察及探究參與知識生成的整個過程,也能將科學的重點與難點知識清晰地展現在學生面前,使得整個教學更具魅力與風采,從而有效激發(fā)學生的學習興趣,提升學生的學習積極性,促進學生的綜合性發(fā)展[2]。

(二)有利于增強學生科學能力

實施可視化教學,能夠讓學生的科學思維生成過程更加系統(tǒng)、科學,有助于讓學生以科學化的思維去發(fā)展自身各方面的科學能力??梢暬虒W關注學生實驗操作的細節(jié),能使學生更加深刻地認識所學知識內容,深度分析實驗操作的結果,整體提升學生的實驗操作水平,培養(yǎng)學生的數據處理能力及操作能力,讓學生更為直觀地解析相關的科學事實與科學概念,發(fā)展空間想象能力及邏輯思維能力,以此使學生實現更為高效的科學學習及科學操作[3]。

(三)有利于培養(yǎng)學生科學思維

小學科學教師實施可視化教學能夠打破傳統(tǒng)的課程教學模式,讓課堂的教學朝著縱深的方向發(fā)展。教師將一些有難度的關鍵知識以可視化的方式呈現,輔助學生思考并完成一系列的實踐探究,能夠讓學生在整個學習過程直視自身的所思、所想、所感、所悟,激發(fā)并調動自身的內在驅動力,主動發(fā)現問題并展開深入的思考,建構科學知識體系,在后續(xù)的實踐操作中對知識加以應用,實現科學思維的拓展及延伸。

(四)有利于優(yōu)化教師教學方法

在實施指向科學思維實現可視化教學的整個過程中,教師會專注于學生高階思維能力的發(fā)展及培養(yǎng),積極轉變自身的教學模式,以“思維可視化”為抓手,從可視化的角度設計一系列的教學活動,引領學生展開實驗探究,組織研討,從而全過程、多方位、高力度地打造高質量的科學課堂。這樣不僅有助于全方面地激發(fā)學生的思維潛能,帶動引領學生在實踐操作中挖掘知識,實現深度學習,達成對相關科學知識的綜合性探索,還能夠使教師不斷完善教學方法,提升專業(yè)能力,從而提升課堂教學質量。

二、指向科學思維的可視化教學策略

(一)教學設計可視化

小學科學教師在實施科學教學之前,要優(yōu)化課程教學的設計,以可視化的教學設計引領學生將科學思維外顯,強化他們的實踐探究能力,使學生實現綜合性的實踐與探索。

以青島版小學科學六年級下冊《小帆船》一課為例,教師在實施教學活動之前,應明確本課教學重點在于引導學生觀察、認識風的特點。為此,教師可以開展“制作帆船模型”的活動,讓學生初步認知帆船的特點,了解帆的承受力、穩(wěn)定程度等內容;隨后借助“帆船是怎樣利用風的力量航行”的實驗,讓學生理解帆船的航行方向與風之間的關系?;诖?,教師要明確每一個教學環(huán)節(jié)的可視化操作。比如,在“帆船是怎樣利用風的力量航行”這一實驗活動中,教師就可以讓學生結合已有認知,討論應該如何展開實驗,并將自己的想法通過表格的方式展示出來(如表1)。

學生結合自己的思考,設計不同的放置方案,以書面的方式記錄下來,并通過畫圖的方式來展現自己實驗操作的過程,由此實現了思維過程的可視化。學生借助直觀的記錄內容,能夠發(fā)現帆船的載重與貨物放置位置之間的關系,最后總結得出最佳的放置方式——對稱。整個教學活動的設計充分彰顯了學生的主體性,學生能夠自主地參與到整個實驗活動的可操作過程中,也能夠將科學思維以可視化的方式呈現,并深入體會預測的意義,這能促使他們在后續(xù)的科學實踐探究活動中主動預測,在腦海中生成相應的實驗活動內容,并在實驗操作過程中,參照自己預設的內容展開進一步思考。

(二)教學過程可視化

1.關鍵問題可視化

在小學科學的教學過程中,關鍵問題的設計必不可少。學生借助關鍵問題,能夠通過多種方式來認知,在一系列的探究中獲得科學思維的綜合性發(fā)展,并朝著外顯的方向推進。因此,科學教師要結合關鍵問題引領學生探究,將學生的科學思維可視化。

以青島版小學科學五年級下冊《電磁鐵》一課為例,其中涉及對電磁鐵磁性強弱因素實驗的探究。為了讓學生全面地理解電磁鐵磁性強弱與線圈匝數、電流大小相關,教師可以設計一系列的關鍵問題引導學生討論,使學生的探究思維變得可視化。關鍵問題如下:

(1)如果要你來探究電磁鐵磁性強弱與哪些因素相關,你會選擇哪幾種情況來研究和分析呢?

(2)我們在纏繞導線的時候應該怎樣做呢?

(3)我們在實驗過程中吸大頭針的時候,應該注意的地方有哪些?

(4)整個實驗的結果是怎樣的?

聚焦這些問題,學生展開了多元化的討論及交流。比如,第一個問題指向了學生的判斷科學思維,他們想到磁性可能與電有關,便會選擇與電相關的材料,如電池、線圈等,隨后展開實驗。學生結合自己的認知進行交流與互動,在實踐操作過程中不斷地思考、推理、分析、概括,激活科學思維,在一系列的實驗操作中解答問題,獲得良好的課程學習效果。

2.主題探究可視化

各種主題探究活動是學生科學思維發(fā)展的有效載體,教師應該結合具體的教學內容,積極地設計主題探究活動,并且在整個主題探究活動的操作過程中,讓學生呈現真實完整的思維過程和探究路徑,讓他們的科學思維變得可視化。

以青島版小學科學三年級上冊《土壤與巖石》一課為例,本課要求學生了解花崗巖、砂巖、大理巖等幾種常見巖石的不同特征,能夠對這些特征進行細致、科學的觀察,并如實記錄自己的觀察結果。對此,教師可以給學生設計“景區(qū)觀賞石”主題探究活動,為學生創(chuàng)設情境:某旅游景區(qū)想要購買一塊大型的石頭作為觀賞石,同學們覺得這塊石頭需要滿足哪些要求呢?借助這一特定的情境,引導學生展開小組合作,完成主題探究。教師可以給學生提供各種各樣的巖石樣本,讓學生明確這些巖石的名稱,研究這些巖石的特征,最后確定觀賞石的選擇。學生在探索過程中會仔細觀察巖石樣本,通過摸一摸、敲一敲的方式來感受巖石的質地,隨后借助放大鏡展開進一步的觀察,獲得對巖石的具象化認知。同時,教師可要求各個小組在研究的過程中詳細記錄觀察結果,最后全班交流研討,推選出最佳的方案。這樣的方式,能夠讓學生的思維變得動態(tài)可視。

3.數據分析可視化

學生對實驗數據的分析是科學活動中必不可少的一環(huán)。在實施課程教學時,教師有必要結合具體的教學內容,引領學生展開數據分析,以促進他們拓展科學思維,并在數據分析中實現思維的可視化,提升他們的綜合學習能力。

以青島版小學科學四年級上冊《冷與熱》一課為例,本課要求學生通過測量獲取數據,根據溫度變化的記錄來制作折線圖,并仔細觀察實驗現象,運用分析、比較、概括等方法得出自己的科學探究結論。這一過程必定涉及相關數據的記錄與分析,教師應該幫助學生完善數據分析操作的整個過程。例如,教師可以在每一個小組的實驗桌上放置一杯涼水、一杯熱水,然后在兩杯水下都用恒溫加熱墊加熱,溫度設置為55℃。讓學生在15分鐘之內的不同時間刻度完成對水溫度的記錄(如表2)。

當學生完成記錄之后,教師還要引導學生繪制折線圖(如圖1),讓學生將數據處理成可視化的圖表,并對這些圖表進行觀察、分析及討論,實現數據分析的可視化,使他們在繪圖、讀圖的過程中升華理性思維。學生能夠從折線圖曲線的變化中探究得出:在最開始的幾分鐘,兩杯水的溫度變化是十分明顯的;在8分鐘之后,兩杯水的溫度差開始逐漸縮小。學生結合相應的圖表,自覺地總結出科學結論,也是學生科學思維的外顯表現,能幫助他們實現高質量的課程學習。

(三)教學結果可視化

在學生完成一系列的科學探究活動之后,教師應該借助思維圖表,引領學生將自身的學習成果可視化。教師可以應用思維導圖等形式,幫助學生構建知識框架,使科學知識內容更容易被理解、被遷移,以此來提升學生的綜合學習能力。教師還可以根據學生反饋的信息調整教學的內容,根據學生掌握知識的不同情況調整教學的側重點,讓學生能夠全方位地學習知識。

例如,教師在引導學生完成“認識巖石”這一節(jié)的知識內容探究后,就可以讓學生通過繪制思維導圖的方式來總結花崗巖、砂巖、大理巖這三種巖石的外部特征,將它們的顏色、堅硬程度、顆粒粗細等以圖表的方式呈現,外顯自己的學習成果。學生在完成這一系列知識網絡建構的過程中,便能夠充分發(fā)揮自身的歸納、概括、推理、分析及綜合等高階思維能力,在可視化的范圍內獲得思維的縱深拓展。

結語

綜上所述,在新時代的教育背景下,小學科學教師在實施課程教學時,應該專注于學生的綜合性探索。教師要以指向科學思維的可視化教學,引領學生完成可視化的操作,使得他們的學習過程更為豐富、多彩,體現動態(tài)、可視的特征。這一教學過程不僅能提升學生的學習積極性,也能夠有效培育其綜合素養(yǎng)。

[參考文獻]

[1]葉蕾.思維可視化:小學科學深度學習的探索[J].教育與裝備研究,2022,38(9):38-42.

[2]王舒涵.思維導圖在小學低年級語文識字教學中的應用研究[D].南昌:南昌大學,2022.

[3]張菁.基于“思維可視化”的小學科學探究教學策略[J].科學咨詢(教育科研),2022(5):254-256.

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