思维导图和PBL教学模式促进学生深度思维能力培养

◇张 瑜（江苏：南京苏杰学校）

一、引言

思维最初是人脑借助于语言对客观事物的概括和间接的反应过程，综合各方观点，所谓的深度思维就是指学生自主“分析、评价、创造”的思维，是发生在较高认知水平层次上的心智活动或较高层次的认知能力。具有深度思维能力的学生在知识信息加工、概念的理解与运用等方面有着更深刻的见解，能够主动建构个人的知识体系，并且把所拥有的知识迁移到真实的情境中。

虽然思维不可见，但是基于思维导图和PBL教学模式的课程设计，突出用精心设计的问题引导学生深入思考，通过对课程知识点思维导图的绘制，清晰地呈现学生层层深入思考的全过程，让整个深度思维发生的过程可视化。本文基于小学科学课程面向全体学生、倡导探究式学习、突出学生主体地位的基本理念，探究基于思维导图和PBL 教学模式的课程设计如何在小学科学深度思维能力培养中发挥作用。

二、课堂对学生深度思维能力的培养

（一）PBL教学模式引入教学设计的理念

PBL（Project-Based Learning)教学模式是以问题为基础，强调以学生的主动学习为主。该教学模式将学习与问题挂钩，学生能够在围绕问题收集资料，发现问题、分析问题、解决问题的自主探究学习过程中，激发学习兴趣，形成发现问题、分析问题、解决问题的能力和自主学习的能力。在课堂教学设计中引入PBL 教学模式，就是为了在课堂教学过程中，更注重学生通过自己收集材料、分析问题，了解问题解决的思路与过程，从而能够灵活掌握相关概念知识，并利用这些知识解释生活实际问题。结合小学科学目前实际教学情况，教师进行课程教学设计时关于问题的设计需关注以下几个方面。

合理性。课程教学设计需立足于学生的认知特点和知识层面。首先，内容设计要以激发学生学习兴趣和学生取得最大的收获为设计的出发点；其次，问题情境和实例分析应该是真实的、常见的、生活的。学生可以通过分析和解决身边生活中的真实问题，掌握相关的理论知识，并能够在将来遇到类似的问题时准确地分析和解决。这一点紧扣教师备课中的“备学生环节”。

自主性。课程教学设计需立足于学生的主体参与，追求学生的主动发展。内容设计以培养学生自主学习、创新思维、逻辑思维、概括总结、小组合作等能力为出发点，充分发挥学生学习的主观能动性。

科学性。课程教学设计需立足于提高学生的科学素养。内容设计以培养学生乐于观察的能力、用科学术语描述观察事物的能力、逻辑思维能力，以及发现问题、分析问题、解决问题的能力为出发点。

（二）有启发性、逻辑性和梯度性的问题引导

在小学科学课程教学设计中，所谓有启发性、逻辑性、梯度性的问题，就是能引导学生深度思考的问题。通过课堂上学习情境的设计以及教师精心设计的问题，推动课堂教学的发生、发展。整个教学过程，就是学生对一个个问题思考、分析、解决的过程。

我认为问题的设计要遵循以下几点：设计问题要深浅适宜，要有启发性，让多数学生想一想、思维上跳一跳才能得出答案，这样有助于启发和提高学生的思维能力，进行深度思维的培养；设计的问题要有逻辑性和梯度性，也就是由浅入深，降低学习难度，激发学生的学习兴趣，引导学生不断深入思考；设计的问题要符合学生的年龄层次和认知能力。这就需要教师上课前对不同班级学生的知识储备有一个大致了解，教师备学生环节要做到、做好，不能一个教案循环到底。

在情境的创设上要遵循以下两个原则：首先，情境设计要真实，最好是学生熟悉的生活实例；其次，情境设计要符合小学生的年龄层次，这样才能够有效地带领学生进入本节课的学习话题。熟悉的生活实例能够有效引导学生先尝试用生活经验来说明解释问题，进而通过学习，再用学到的科学原理来解释这个现象。如此设计，让学生体会到知识来源于生活、最终应用于生活的道理。这同时也是在引导学生不断连续深入思考，进而培养学生科学思维的逻辑性和养成深入思考问题、科学表达的好习惯。

（三）让知识可视化，以思维导图的形式呈现

要让学习真正发生，就要关注知识的结构，需在每一次教学中，把学生这节课所学的知识纳入一个框架中。思维导图主要运用图文并重的技巧，将知识点编辑成有逻辑、有条理的思维框架，将抽象的理论知识以图形链接的形式具体化展现出来。学生只要掌握其中各个知识点的关键词或者图片，就可以将所学知识串联起来，既增强记忆能力，又提高学习效率。思维导图中体现的知识可视化、思维条理化的特点，在科学课堂教学中，能为学生梳理科学知识、发展科学思维提供有效帮助。

三、思维导图和PBL 教学模式促进学生深度思维能力培养

为了提高学生的学习效率，培养学生科学思维深度发生的能力，我们以苏教版小学科学五年级上册第四单元中的《水滴的“旅行”》这节课为例，结合前面关于课堂教学中小学生科学思维深度培养如何发生中的两点思路，将思维导图和PBL教学模式引入课程教学设计中，探究如何在科学课上对学生的深度思维能力进行培养。

（一）教学目标的设计分析

1．教学设计过程

学生从低年级到中年级已有关于水的相关知识储备（详见表1）。从表1 中我们可以看出，学生一至三年级主要是从宏观角度认识和了解水的相关知识，初步了解天气现象、气象要素和水有关，以及地球上水资源的分布。四年级了解水的三态变化，从微观的角度初步了解水是大自然常温、常压条件下最神奇的一种物质。

表1 关于水的相关学习内容

《水在自然界的循环》：了解并探究云、雾、露、霜、雨、雪等天气现象，认识水在自然界的循环。

本节课是第四单元“水在自然界的循环”的最后一节课内容。前三节课内容云和雾、露和霜、雨和雪是水蒸气在空气中遇冷变化后，在自然界中呈现的各种宏观天气现象，它们之间的联系见图1。对于这些宏观的自然现象，学生并不陌生，但是对它们内在的微观变化部分（见图1框出来的部分），学生的描述可能不正确或者不能科学表述，因此教学目标的设定要充分考虑到这一点。教师在课堂教学过程中要注意对这些概念准确、科学地分析表述。

图1 水蒸气遇冷的变化和宏观天气现象之间关系的导图

2．基于思维导图的教学目标设计

在教学目标设计上，采用以思维导图为载体设计的教学目标导图（见图2），可以使各项教学目标层次分明，一目了然，提高教师备课效率。本节课重点是学生能够在准确表述水蒸气遇冷后在不同高度变化的基础上，根据示意图，描述水在陆地、海洋、大气之间的循环过程；难点在于学生尝试用关键词或图片绘制水循环思维导图；拓展内容是让学生初步了解动态平衡概念，建立水循环的动态平衡意识。

图2 教学目标设计导图

（二）课堂教学内容设计

1．情境的设计

《水滴的“旅行”》这节课以自然界的降水现象为大背景，由生活中常见的降水现象入手，通过探究水蒸气遇冷凝结形成云及降水以及降落到地表的水的汇合、储藏，分析了解“动态平衡”的概念，让学生知道地球上的水是怎样不断循环的。

2．问题的设计

问题设计是本节课教学设计的重点。宗旨是以启发学生思考为主要目的，层层递进，逐步过渡到全球水循环模型的建立。本节以“空气中的水蒸气来自哪里？”“水蒸气在地表、低空和高空发生了什么变化？”两个问题回顾复习水蒸气和露、霜、雾、云、雨、雪等自然现象的关系，帮助学生初步建立水的形态变化从地面到高空的纵向模型。以“降落到地表的雨和雪哪里去了？”“天上的水为什么降不完？”这两个话题，激发学生的探究兴趣，学生根据自己的生活经验和储备知识，通过思考和回答问题进入该情境。

图3 引入PBL教学模式的教学内容设计思维导图

教师根据学生的回答适时补充，引导学生初步建立“水蒸气从地面上升→高空遇冷形成云（降水云）→云形成降水”这样一个简单的水循环过程。在成云和降水过程中，要明确不是所有的云都会降水，确保概念的科学性和严谨性。通过观看水循环示意图，小组讨论并汇报“水在自然界是如何循环的”。该环节增加了难度，通过小组讨论和表述，学生在自己头脑中初步建立水循环模型。再通过观看水循环视频，加深对水循环的理解，帮助学生丰富和修正头脑中的水循环模型（此环节是通过动态视频情境刺激学生大脑快速接收信息，并完善自己头脑中的水循环模型）。学生在该环节可以通过图片或文字，建立水循环模型导图（图4 为教师设计的例图）。本节课最后一个环节是在了解水循环的基础上，进一步了解“动态平衡”的概念，知道水循环是无时无刻不在进行的，处在一个动态的平衡状态。

图4 自然界水循环思维导图（例图）

问题设计需要具有启发性、逻辑性和梯度性，并且少而精，也就是我们通常说的问到点子上。这样在课堂上才能给予学生充分思考、讨论和建立模型的时间，有效实现本节课学习目标，从而有助于培养学生思维的逻辑性和深度思维能力。

（三）教学效果评价

本节课的课堂评价，分为教师评、小组评和自评三个方面。评价项目、评价内容详见文后附表。

该评价表格主要从学习收获、学习态度和学习体验三个方面来评价。其中学习收获主要针对本节课的重点内容来评价；学习态度主要从认真倾听、主动发言和参与小组活动三个方面来评价，同时这也是培养学生认真倾听、积极思考发言、小组团结协作的好习惯；学习体验评价通过教师和学生两个方面的评价，了解学生整堂课学习过程的心情及接受程度，教师可以通过学生的反馈，及时了解学生的学习体验情况，便于和学生课下沟通以及后期课程设计的改进。

评价项目评价内容自评不能□能□基本可以□小组评价不能□不能□掌握水蒸气的来源基本可以□不能□掌握水蒸气遇冷的变化教师评价能□基本可以□能□不能□基本可以□能□基本可以□能够绘制水循环模型能□不能□学习收获评价了解水循环是动态平衡过程不能□能□基本可以□能□能够认真倾听他人的见解不能□不能□基本可以□认真思考，发表自己的观点基本可以□能□不能□能□基本可以□基本可以□基本可以□不能□能□能□能□基本可以□能□不能□小组讨论过程中积极参与基本可以□不能□基本可以□不能□基本可以□能□学习态度评价能□能□不能□能□基本可以□不能□否□学习体验评价是□一般□是□基本可以□不能□整个学习过程愉悦一般□否□

新的教法和学法的最终目的就是提高学生课堂学习效率。学习效率的考查体现在三个方面：学生对每个知识点能否清晰掌握；学生能否真正了解各知识点之间的联系；学生能否通过所学理论知识，分析和解决生活中的实际问题。这三个过程之间互相联系，层层递进。因此，教师能够每节课从多个角度和梯度引导学生完成学习目标，帮助不同层次的学生学有所得，是课堂教学设计的重点。

基于思维导图和PBL 教学模式的课堂教学设计，对于帮助不同学习层次的学生建立学习模型有着非常大的帮助。它能够通过思维导图帮助学生建立知识点模型意识，通过层层递进的问题设计，深入理解知识点之间的关系。这种基于思维导图和问题引入的设计模式，可以启发学生不断深入思考，发散思维。学生自主创作图文结合的思维导图的过程，将学生对知识点的理解和思考过程清晰地呈现出来，非常有助于培养学生思维的逻辑性和深度思考的能力。同时，在单元复习或者期末复习时，有助于学生快速回顾复习知识重难点，提升学习效率。