借助思维导图有效开展科学课堂探究活动

姚伟峰

[摘 要]学生学习科学的过程就是学科核心概念建构、探究能力形成的过程。科学课堂教学融科学现象、学科概念、探究能力于一体，具有独特的课程结构体系，组成了无形而又相互支撑的“网络”。主要在科学课堂教学中，做了利用思维导图方式开展科学课堂探究活动，帮助学生建构学科核心概念、发展学生思维能力的实践尝试。

[关键词]思维导图 科学课堂 探究活动

[中图分类号] G623.6 [文献标识码] A [文章编号] 1007-9068（2015）33-071

学生学习科学知识的信息来源可能有所不同，但学习都是一个建构的过程，都是通过已有概念和前概念之间的相互作用而形成学科概念，在这种相互作用中，存在着两种相反的作用方式：同化和顺应。科学课堂教学融科学现象、学科核心概念、探究能力于一体，具有独特的课程结构体系，组成了无形的“知识网络”，科学概念就是这个“知识网络”中的节点。学生在进行科学探究时，必须把这样一个网络系统即知识结构转化为头脑中的认知结构。也就是说，学习科学的过程，实际上就是学生对科学知识有效建构的过程。

一、思维导图是促进知识建构的有效工具

思维导图将科学课程中的各个概念及其关系以层级结构的形式排列，清晰地揭示知识建构学习的实质。教师可以将思维导图引入科学课堂教学活动中，运用深入浅出、简明扼要的形式引导学生对前概念与科学概念进行交融和整合，以提高学生应用知识的能力。学生绘制思维导图时，教师可以让学生主动参与科学知识与科学概念的提炼过程，对各阶段科学知识、科学概念进行检查、修正和完善，以达到灵活迁移的目标。学生的知识建构是通过学生的自我反省和自我调节来完成的。学生根据自己对所学知识的理解及对概念科学意义的把握而建构的思维导图虽然很多时候是不完整的，而且各不相同，但却可以如实地反映每一个学生头脑中的认知结构和概念意义的转化。通过学生构建的思维导图，教师可以了解学生对科学概念的理解程度，分析学生的逻辑思维能力，获知学生对学科概念的内涵和外延理解的清晰度和广阔性，从而得到学生对知识内容和组织形式有价值的信息，及时修正教与学的活动，给予学生有效的指导与帮助。

二、思维导图有利于科学探究中的概念建构

下面以“岩石的变化”教学过程为例，谈谈学生在科学课堂学习中，如何利用思维导图高效地建构科学概念。

1.头脑风暴，在探究中产生思维的碰撞

引导：在自然界中，是什么力量让岩石发生变化呢？你们认为岩石变化的原因可能会是什么呢？用思维导图把你们认为岩石变化的可能原因表示出来。

活动：学生利用教师提供的思维导图原始触点进行绘制，提出自己的假设。

2.显现思维痕迹，学生主动进行探究活动

研究一：流水对岩石变化的作用。

提问：你们有办法模拟流水吗？怎么设计实验研究流水是否对岩石变化产生作用呢？

讨论：学生讨论，提出研究问题以及模拟实验需要的材料、实验方法。

活动：利用概念图绘制研究问题，模拟实验方法。

点拨：怎么说明流水是否让岩石发生变化呢？要与没有研究前的岩石相比较，那么是不是需要先对没有研究前的岩石进行观察、记录呢？

活动：学生进行实验，研究证据收集的方法，记录岩石的状态；进行小组合作模拟探究实验，并观察现象。

记录：利用思维导图的方式进行模拟实验现象的记录。

研讨：我们模拟实验中的现象是什么？对于实验现象，你做出的解释是什么？

交流：学生全班交流，思维碰撞形成共同认知，从而构建概念体系。

研究二：冷热（温度）对岩石变化的作用。

谈话：冷热作用（温度变化）会让岩石发生变化，你们有办法利用模拟实验来研究吗？

活动：小组提出研究问题，进行讨论，并利用思维导图进行研究方法的设计。

点拨：怎样让岩石的受热温度变高呢？用什么办法让受热的岩石马上又受冷呢？只让岩石受热、受冷一次就可以了吗？为什么？需要反复实验研究几次？

谈话：那我们怎么观察、记录才能说明岩石在冷热作用下是否发生变化？

活动：学生提出观察、记录方法，用思维导图做好记录准备，再进行模拟实验研究，并如实记录自己看到的实验现象。

研讨：研究冷热对岩石的作用，你们是怎樣研究的？有什么发现呢？你们的实验发现能说明什么问题呢？

思考：学生利用思维导图的方式进行实验现象的记录与交流，并作出自己的解释。

引导：你们研究的岩石有没有变成像鹅卵石那样光滑、圆整呢？为什么？

谈话：看看科学家的解释与我们的研究情况是否相似。

视频：白天和夜晚的冷热差别造成岩石变化。

讲述：你们的研究与科学家的解释是完全一致的，真了不起，都是小小科学家啊！同学们，刚才你们的研究中让岩石发生了一些变化，但是岩石有没有完全破碎呢？为什么有些岩石变化了却没有破碎得很厉害呢？

感悟：冷热作用让岩石发生变化需要长期反复的过程；自然界的岩石变化需要长年累月、长期变化的过程。

引导：对于你们刚才的实验研究，你们还有什么想说的吗？

活动：学生对实验研究提出新的问题以及其他假设因素的后续研究。

诚然，有效利用思维导图有利于开展高效的科学课堂，发展学生的思维能力与实践创新的能力。

（责编 钟伟芳）