思維可視化對教學效果的影響

〔摘""要〕"《義務教育科學課程標準（2022年版）》對學生的核心素養和探究能力提出了更高的要求。思維可視化作為一種教學策略，通過將抽象的思維過程具體化、形象化，幫助學生更好地理解和掌握科學知識。本文從思維導圖、圖表分析和實驗記錄三方面，探討思維可視化在小學科學教學中的應用及其對教學效果的影響。研究表明，思維可視化能夠有效提高學生對課程知識掌握程度，促進科學概念的內化，提升科學探究能力。

〔關鍵詞〕"小學科學；思維可視化；教學效果

〔中圖分類號〕"G424""""""""〔文獻標識碼〕"A"""""〔文章編號〕"1674-6317""（2025）"06""031-033

當前，在教育改革和《義務教育科學課程標準（2022年版）》（以下簡稱《課程標準》）的推動下，小學科學課程更加注重學生科學思維、創新能力和實踐能力的培養。傳統的科學教學模式以知識傳授為主，忽視了學生思維過程的顯性化和個性化發展。思維可視化作為一種新型教學工具，通過將抽象的科學概念和思維過程可視化，學生能夠更加直觀地理解復雜的課程內容。

一、思維導圖在小學科學教學中的應用

（一）思維導圖讓“抽象科學”可視化

科學概念對小學生來說往往是抽象而復雜的，而思維導圖能夠將這些抽象的知識通過圖形和線條的形式展現出來，變得更具象化和直觀化。通過思維導圖，學生可以將繁雜的科學概念、現象以及邏輯關系一目了然地展示出來，有助于他們更好地理解。思維導圖在小學科學教學中不僅僅是一個記憶工具，它還能幫助學生自主構建知識體系。例如，在《植物生長》一課中，學生可以根據課堂所學知識繪制出植物生長的各個階段，如種子發芽、莖葉生長、開花結果等，并用顏色和符號來表示各個階段的特點及其影響因素，如水分、光照和溫度，知識圖示不僅可以加深學生對植物生長過程的理解，還能培養他們的系統性思維。學生在繪制思維導圖的過程中，可以通過添加自己的感受，如用顏色代表不同的情感體驗，或用符號和圖案標注特別難以理解的知識點。這樣，思維導圖不僅能幫助學生可視化科學知識，還能在一定程度上使他們的學習過程個性化，讓他們能夠將科學學習與自己的生活體驗相結合，從而更全面深入地掌握科學概念。

（二）用思維導圖構建科學“蜘蛛網”

小學科學知識體系龐大而復雜，各種概念、現象和理論之間存在著錯綜復雜的聯系，而這些關系往往是教學中的難點。思維導圖就像一張知識“蜘蛛網”，能夠幫助學生梳理和理解這些知識間的關聯。通過思維導圖的結構化展示，學生可以在一個整體框架下把握科學知識網絡，從而在學習中形成清晰的認知結構。例如，在“了解天氣”單元教學中，教師可以引導學生繪制一個綜合的思維導圖，將風速、降雨、溫度、濕度等因素之間的關系直觀地展示出來。通過層級分明的分支圖示，學生能夠清晰地看到影響天氣的各種因素是如何相互作用的，并進一步理解全球氣候變化的成因。學生在繪制思維導圖時，可以根據各個分支的重要性和邏輯關系，利用不同的線條粗細、顏色深淺等視覺元素區分主次知識點和它們之間的聯系。知識網絡化的構建方式能夠幫助學生形成科學的整體認知，提升他們的系統性思維能力。思維導圖還能夠幫助學生將課堂上所學的各個知識模塊聯系起來。例如，教師可以在“觀察小動物”的單元教學中，指導學生將不同的動物習性及其棲息環境相聯系，形成一個全面的生態系統思維導圖。通過將不同的知識點網絡化、體系化，學生不僅能夠更好地掌握單個知識點，還能通過“蜘蛛網”式的知識網絡，靈活運用所學的科學知識進行科學問題的分析，從而大大提升他們的科學素養。

（三）用思維導圖記錄科學成長足跡

思維導圖不僅是學生掌握知識的工具，還是他們學習軌跡的記錄載體。通過繪制思維導圖，學生可以將自己在科學學習中的進步過程清晰地展現出來，從而更好地反思學習成果。可視化的成長記錄可以讓學生直觀地看到自己在科學學習中的努力，增強他們的學習自信心。例如在教學《水在自然界的循環》一課時，學生可以在每個知識點的理解過程中，隨時更新他們的思維導圖，從一開始簡單的“水、冰、蒸汽”三態圖示，到逐漸豐富的包括物理變化、溫度影響、分子運動等詳細內容的復雜思維導圖。這樣，學生的學習軌跡被清晰地記錄下來，通過對思維導圖的持續完善，學生能夠一目了然地看到自己的知識體系是如何逐漸構建起來的。思維導圖的動態記錄方式能夠幫助學生在回顧和復習時更有針對性地查漏補缺。例如，教師可以根據學生的思維導圖了解他們對知識的掌握情況，及時調整教學策略，為不同學習水平的學生提供指導。思維導圖還能幫助家長更好地了解學生的學習情況，促進家庭與學校之間的有效溝通，共同推動學生的科學學習。

二、圖表分析在小學科學實驗中的應用

（一）數據可視化：讓科學實驗數據一目了然

小學科學實驗通常會涉及一些基礎的測量和數據記錄，如溫度變化、植物生長高度等，這些數據雖然簡單，但對小學生來說，理解這些數據仍有一定的難度。在這種情況下，圖表分析能夠將抽象的數字轉化為直觀的視覺信息，幫助學生更好地理解和應用實驗結果。例如，在“植物的生長”實驗中，學生需要記錄不同光照條件下植物生長高度的變化數據，若僅通過表格展示，學生可能難以直觀地比較不同光照下植物的生長差異，而通過柱狀圖或者折線圖，學生能夠清晰地看到不同光照條件下植物生長的趨勢和變化。數據的可視化不僅幫助學生直觀地理解實驗結果，還能夠培養他們的數據分析能力。圖表分析還能幫助學生理解變量之間的關系。例如，在“水的蒸發”實驗中，學生需要記錄水在不同溫度、風速和表面積條件下的蒸發量，通過繪制多組對比折線圖，學生能夠清晰地看到溫度、風速和表面積與蒸發量之間的關系，并從中總結出影響蒸發速度的主要因素。

（二）量化思維：從圖表中發現科學規律

圖表不僅僅是展示實驗數據的工具，更是培養學生量化思維的有效方式。在小學科學實驗中，許多現象和規律需要通過定量的數據分析來揭示，而圖表則可以幫助學生將這些定量數據轉化為易于理解的視覺信息，進而在圖表中發現和總結科學規律。例如，在“溶解與分離”的實驗中，學生需要測量不同溫度下鹽在水中的溶解度，若僅通過文字和數字記錄，學生很難直觀地感受到溫度對溶解度的影響，而通過繪制溫度與溶解量的折線圖，學生能夠清晰地看到隨著溫度升高，鹽的溶解度逐漸增加的趨勢。直觀的視覺呈現，讓學生能夠更容易地從數據中發現科學規律，并且在此基礎上進行規律的總結和應用。

（三）探究問題：圖表分析中的科學思辨

圖表分析不僅能幫助學生展示和理解實驗數據，還能引導他們發現問題、提出假設，并通過進一步的實驗和探究來驗證這些假設。在小學科學教學中，利用圖表分析來引導學生進行科學思辨，是培養他們科學探究能力的重要途徑。例如，在“光合作用”實驗中，學生測量不同光強下植物的氧氣釋放量，并將數據繪制成曲線圖，通過觀察圖表，學生可能會發現，光強增加時氧氣釋放量逐漸增大，但到達某一光強時，氧氣釋放量不再增加。這時，學生可以根據圖表提出假設：光合作用速率是否受到其他因素的影響，如溫度、二氧化碳濃度等？這種基于圖表的科學探究過程，能夠激發學生的好奇心，并引導他們進一步設計實驗來驗證自己的假設。

三、實驗記錄促進學生科學思維的發展

實驗記錄在小學科學教學中不僅是數據和現象的簡單記錄，更是學生科學思維發展的重要途徑。在實驗過程中，學生需要仔細觀察、記錄實驗現象和數據，并對實驗過程中的各種變量進行分析和總結。通過系統地記錄和整理，學生能夠對實驗中復雜的過程和結果進行條理化思考，逐漸形成科學的分析能力和邏輯思維能力。實驗記錄還可以幫助學生總結實驗過程中的變量關系。例如，在“植物的光合作用”實驗中，學生需要記錄不同光照強度下植物葉片的顏色變化和氧氣產生量，通過對實驗數據的記錄，學生能夠逐漸理解光合作用與光照強度之間的關系。數據記錄和分析過程不僅能培養學生的數據處理能力，還能幫助他們形成用科學方法解釋自然現象的思維模式。

（一）實驗記錄提高學生的探究能力

實驗記錄不僅能幫助學生理解和掌握科學知識，還能激發他們的探究能力。在科學實驗中，學生通過記錄實驗現象，可以主動參與到實驗的每一個環節，從而增強他們學習科學知識的主動性。實驗記錄還能幫助學生在科學學習中發現和提出問題。在實驗過程中，學生往往會遇到一些意想不到的現象或異常數據，通過記錄這些現象和數據，學生可以深入思考實驗中的問題，并嘗試提出合理的解釋。例如，在“酸堿溶液對植物生長的影響”實驗中，學生可能會發現某種酸性溶液在低濃度時對植物生長有促進作用，而高濃度時卻抑制了植物的生長。通過記錄這些現象，學生可以提出新的問題，如“是否不同植物對酸堿溶液的耐受性不同？”“是否酸堿濃度對植物生長的影響有臨界點？”這些問題的提出和探究，是學生自主學習能力和科學探究能力的體現。實驗記錄還能夠幫助學生在科學學習中進行自主評價。學生可以通過對比自己的實驗記錄和課本中的標準答案，找出實驗中的不足之處，并進行自我反思和改進。例如，在“電路出了什么故障”實驗中，學生通過記錄不同電路連接方式下電燈的亮度變化，可以發現電路連接是否正確、是否存在短路或斷路現象。通過自主評價和反思，學生能夠逐漸掌握科學實驗的基本方法，提高自主學習的效果。

（二）實驗記錄作為評價反饋的有效工具

實驗記錄不僅是學生學習過程的記錄，也是教師評估學生學習效果和提供反饋的重要工具。在小學科學教學中，實驗記錄能夠幫助教師全面了解學生在實驗中的表現、學習進度和理解水平，為后續教學提供重要的依據。實驗記錄能夠客觀反映學生的學習情況。在實驗過程中，學生通過文字、數據和圖表的形式記錄實驗過程和結果，教師可以通過這些記錄了解學生對實驗內容的掌握情況。實驗記錄能夠幫助教師發現教學中的問題，并及時調整教學策略。通過學生的實驗記錄，教師可以發現一些普遍存在的問題，如學生對實驗步驟的理解不夠、實驗數據的記錄不規范、實驗結論與實驗現象不一致等。針對這些問題，教師可以在課堂上進行有針對性的講解和指導，提高學生的實驗能力和科學素養。

四、結語

思維可視化作為一種有效的教學策略，在貫徹《課程標準》的背景下，對小學科學教學效果具有顯著的提升作用，能夠幫助學生更好地理解和掌握科學概念，提高他們的科學探究能力。教師要靈活應用思維可視化工具，根據學生的實際情況和課程要求，制定科學合理的教學策略，只有這樣，才能充分發揮思維可視化在科學教育中的優勢。

【本文系福建省教育科學“十四五”規劃2023年度課題“新課標背景下探究思維可視化在小學科學教學中的應用與效果研究”，課題編號：FJJKZX23-28】

參考文獻

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