让思维可视化

〔摘 要〕 思维可视化是在现代科学领域发展出来的一个新兴内容，就是将常见的知识具象化地呈现在学生眼前，应用视觉描述促进知识的传播和创新。在小学科学教学中，科学教师可以充分利用教学优势，将抽象的概念具象地呈现在学生眼前，激发学生学习兴趣和学习动力的产生，推动小学科学教育工作的顺利开展。基于此，本文就小学科学教学中学生科学思维的培养展开研究。

〔关键词〕 小学科学；思维可视化；策略

〔中图分类号〕 G424 〔文献标识码〕 A 〔文章编号〕 1674-6317 （2024） 22 016-018

可视化工具对于小学科学教学至关重要，能够有效缓解小学生科学学习的压力，切实培养学生的空间感受。故此，为了让小学科学教学得到创新性发展，科学教师就要合理应用思维可视化的教学形式，借助思维导图、项目式学习、数据图表等形式，较为直观、形象地展示科学学科知识，为学生营造出良好的科学学习环境，满足学生充满好奇、善于发现的特性，进一步实现学生科学思维的形成和发展，推动学生对科学学科知识的完整理解和掌握。

一、借助思维导图，让思维可视化

（一）应用思维导图完成知识学习

思维导图是一种实现教与学双赢的学习方法，主要是利用直观的图式来定义小学科学知识结构，便于学生发现科学知识的内在规律。小学科学教师可以借助思维导图完成学科知识的高效教学，将本节课教学目标和教学重难点知识展示其中，让学生的学习兴趣和学习动力获得有效调动，便于学生更加全面地学习科学学科知识。小学科学教师还可以基于思维可视化教学模式的建设，将现代化媒体技术合理应用其中，借助媒体技术的直观展示功能，对学生展开系统讲解，将抽象的科学学科知识以图片或视频形式直观展示出来，为学生营造良好的课堂学习环境，进一步调动学生的视听感觉器官。

例如，“地球的运动”这一单元主要包括“太阳和影子”“昼夜交替”“昼夜是怎样形成的”“一年四季”“四季是怎样形成的”这五项内容，科学教师可以先借助思维导图完成本单元知识体系的展示（如下），带领学生梳理学习思路，让学生对昼夜交替现象有所了解。此后小学科学教师可以借助媒体设备带领学生完成可视化学习，将本节课重难点知识和抽象的昼夜交替现象直观呈现出来。借助实验的直观展示，带领学生了解太阳、影子、温度之间的关系，以及昼夜变化和四季变化对动物、植物的影响，以加深学生对这部分知识的理解和记忆，保证学生在课堂上的学习参与度。

（二）应用思维导图完成知识复习

教师利用思维导图这一可视化工具展开教学，能够充分调动学生的学习积极性和自主性，学生也能体验到思维导图对于“教”与“学”的便利性，逐步学会独立思考和发散思维。小学科学教师可以将思维导图这一可视化工具应用到课堂复习、巩固环节中，利用思维导图搭建起所授知识点的框架结构，带有逻辑性地展现本节课授课内容，带领学生在这种直观化的教学氛围中展开自主学习。学生可以通过思维导图的建立补充知识系统，将学科中的零散知识点系统地归纳。在此过程中，学生将会实现知识点和知识链的灵活转换，帮助学生建立更广阔的三维认知系统，有效储备丰富的知识和自学技能。

例如，对于教科版科学“呼吸与消化”这部分知识，科学教师就可以借助思维导图带领学生直观化地复习，即将“呼吸与消化”作为思维导图的核心词汇，将“呼吸”“消化”两方面作为思维导图的两项分支，在“呼吸”分支上又分出二级分支，即“感受我们的呼吸”“呼吸与健康生活”“测量肺活量”等。三级分支则为对三者的统整，即“通过学习，我们知道了呼吸器官的组成，气体交换的实质，气体成分的变化、肺活量的测量、运动有利于增强呼吸功能”。以此类推，补充“消化”的分支和二级分支，将食物和消化作为二级分支，将“一天的食物、食物中的营养、营养要均衡”和“食物在口腔里的变化、食物在身体里的旅行”作为三级分支。四级分支为汇总讲解，让思维导图在复习、巩固环节发挥最大作用。科学教师在制作思维导图板书时，可以借助有色粉笔勾勒出精彩的思维导图框架，在思维导图中添加一些图画和符号，帮助学生有效识别符号和图画所代表的知识点。

二、借助项目式学习，让思维可视化

（一）借助问题探究完成实验操作

实验是小学科学的重要教学项目之一，能够提高学生知识应用能力和实践探索能力。小学科学教师可以在项目式学习模式的支撑下，立足学生主体地位，布置难度适中的实验探究任务，让学生在科学实验中了解科学规律，发现实验探究的趣味性。科学教师也要积极参与学生的项目式实验探究，指引学生科学地展开问题思考和实验探究，以良好的态度参与实验探究，将自身的实验想法和意见等分享其中。可以感受到的是，经过这样的可视化教学设计，学生的课堂学习参与度变高了，对于科学知识的理解程度也更深了，项目式教学模式的优点凸显出来。

例如，教科版科学中“设计制作小车”这一实验探究项目，主要是让学生在实验项目探究中强化对机械制造的认知和实践操作，进一步锻炼学生的合作精神。首先，小学科学教师可以向学生展示实验涉及的基础知识，并向学生提出本质性问题：小车设计的用途是什么？实验操作中具体有哪些要求？让学生完整经历“提出问题、制订方案、解决问题、实验探究、实验展示和总结”的实验过程。其次，小学科学教师可以将实验所需材料分发给学生，让学生在班级内部自主完成实验操作，自行设计小车的外形和结构，并将小车的稳定性、车速、重量、材料等因素融入其中。最后，教师可以带领学生完成小车测试，提出：为什么小车不能走直线呢？让学生预设“车轴不正”的原因，在问题探究中完成实践操作。

（二）借助问题探究完成创意实践

项目式学习主要是依托教学环节的一个或者若干个项目展开教学，引导学生对项目进行分析、探索、讨论和展示。小学科学教学中合理应用项目式学习模式展开思维可视化教学，便于突出学生的主体地位，让学生在动手实践中释放出自身学习潜能。教师要结合科学教学内容向学生提出合理化的项目问题，先让学生就问题在合作小组内展开讨论，明确本节课项目式学习方向，使学生在问题驱动下展开实践，找到解决实际问题的方法。这一过程也是学生自主建构知识体系的过程。此后小学科学教师可以学生的生活情况为落脚点，为学生布置生活化的项目内容，让学生乐于参与其中。

例如，针对教科版科学“制作我的小乐器”这部分知识，科学教师可以设计出“创意小乐器”这一项目任务，让学生经历“设计、制作、调整、展示”完整的小乐器制作过程。先由科学教师讲解“改变物体属性可以使它发出不同的声音”这一概念，将科学和技术紧密结合起来。此后教师可以向学生提出项目式探究问题：“玻璃瓶内的水量对音高是否有影响？当玻璃瓶内水量相同时，采用的敲击方式不同，为什么音高也会有所不同？二胡不同于其他乐器，它只有两根琴弦，但依然能发出不同的高音，这是为什么？”启发学生的项目式探究思维，让学生从科学角度研究乐器的构造和制作方法，借助吸管制作吸管琴、借助气球和塑料杯制作小鼓、借助皮筋和空盒子制作皮筋琴等，让学生在可视化项目探究中感受到学习的快乐。

三、借助数据图表，让思维可视化

（一）应用数据图表展示实验成果

可视化工具能够让学生对所学知识的理解更加深刻，也能够帮助教师在教学中提高课堂效率。小学科学教师可以合理应用数据图表完善实验教学环节，给予学生自主发展和展示的平台，让学生积极参与其中，总结自身实验成果。或者可以借助实验数据图表，将本组实验探究过程以及实验探究思路等分享出来，带领学生回顾实验探究中出现的实质性错误，在与班级其他学生的互动交流中及时改进。同时对于一些科学概念知识，由于小学生的思维认知较为抽象化，无法在脑海中形成清晰认知，小学科学教师就可以借助数据图表，为学生展示科学概念知识的具体变化过程，让学生从数据和图表两方面理解。

例如，针对“导体与绝缘体”这一实验探究任务，教师可以让学生在实验操作中，将“实验主题、实验材料、实验器材、实验方案、实验记录、实验结果和感想”等，以图表的形式写出来，并记录下实验操作的完整过程。由教师将各组的实验图表展示出来，并将各组实验数据“实验时间、实验成果、实验问题”等展示出来。各组依次展示，让学生清楚本组实验中出现的不足，在这样可视化教学中调整实验方向和思路，进一步推动学生实验操作能力的提升。针对“水结冰了”这部分知识，教师可以借助“数据图表”，将“液态水变成固态”的变化过程展示出来，在温度变化过程中绘制各种温度折线，让学生通过观察图表了解：水在0℃时结冰，并且凝固成冰温度保持在0℃左右是一项科学定律。

（二）应用数据图表完成课堂讲评

可视化学习，除了重视学生对知识的学习、探索外，还关注学生对所学知识的合理掌握和巩固，以及可视化教学成果的总结。也就是说，小学科学教师在借助各种可视化工具展开知识教学后，可以利用可视化工具完成课堂总结和评价，并详细展示出每名学生在课堂小测验中的成绩，借助数据图表展示班级每名学生的课堂学习情况和学习变化。不能以学习成绩为单一的评判方式，学生的学习积极性、参与度、绘图思路、思维发展等都要综合考虑在KTlNgwF+/rLI0F4KJJ+RiQ==内，让学生在自主反思和相互评价中，发现自身不足和闪光之处，学会更加全面地认识自己。

例如，小学科学教师可以借助数据图表形式，将学生的学习过程、教师的教学过程展示出来。鼓励学生在课堂上展开“可视化”自评，并由教师在此后展开综合讲评和反思，对学生表示鼓励和支持。教师可对“思维可视化”教学优点和问题展开总结，汇总反思结果填入“数据图表”中，与同学科其他教师相互商讨，制订更加完善、有针对性的“思维可视化”科学教学模式。同时，小学科学教师还可以借助图表形式，将班级每一位学生、每一次的课堂小测验成绩展示出来，让学生在对比和分析中发现自己的进步，认真反思自己学习中的变化，于自信建立中调动思维可视化学习的动力，构建起属于自己的学习计划表，以清晰的表格形式指明自己今后的学习方向。

总而言之，思维可视化是一种符合新课程改革要求的新型教学法，顺应了新课程改革的教育目标和发展战略。因此小学科学教师在开展教学活动时，要从小学生的实际学习情况和学习需求出发，科学、合理地使用各类可视化教学工具，为学生营造出良好的教学氛围，让学生实现从直观现象到逻辑思维、从感性知觉到理性分析的跨越，帮助学生更好地突破学习中存在的思维难点，稳步发展学生的科学思维。

参考文献

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