立足图示建构,促进思维发展

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  摘要:低年级学生在科学学习中,需要借助众多的认知支架才能完成科学知识的建构和思维的发展。针对低年级学生的思维特点和学习能力,笔者借助图示法教学让学生清楚地“看见”自己的所思所想,将内隐的思维过程“可视化”,利用图画、情境、实验以及思维导图等思维可视化载体辅助教学。图示法教学能展现抽象的“思维”过程,使讲解有所依托,思考有所指向,从而推动学生的思维走向高阶,实现精准科学思维能力的发展。
  关键词:思维发展;低段科学;图示法
  中图分类号:G4 文献标识码:A
  小学科学是一门以探究为主的课程。科学探究活动中不仅要教会学生基本的科学知识,还要让学生掌握实验操作的基本技能,更重要的是让学生的思维得到发展。低段学生的思维主要存在以下特点:一是单向思维为主导,缺乏思维的结构化;二是体验思维为核心,缺乏长时间观察思维的连续化;三是动手操作思维占优势,语言能力较弱,表述杂乱无章,缺乏形象化;四是片段和模糊化的思维占主导,缺乏整体认知思维的全面性。小学低段科学课程开设时间不长,存在着学校重视度不够,师资配备不全,往往都是一些兼职教师,无法把握整个科学课程的知识逻辑体系,更难以让低段学生运用科学的思维方式分析和解决问题。因此,在低段科学教学中,更应注重培养学生科学探究能力,应该把发展学生的科学思维作为重点。
  针对以上问题,笔者借助图示法教学让学生清楚地“看见”自己的所思所想,将内隐的思维过程“可视化”,通过任务的设置、立足教材等有效途径为重要载体,利用图示法教学将隐形的思维显现出来,有效提升学生科学思维品格,发展学生精准科学思维能力,从而推动学生思维走向高阶。
  一、多维构图,显现思维结构化
  小学低段科学教材的编写主要以图为主文字为辅,基于低段学生识字量有限、生活经验有限和理解能力有限的现状。在低段科学探究活动中,有些实验操作过程和实验现象比较简单和明显,但受学生年龄特点等因素所限,对于低段孩子来说还是很难用语言来描述整个实验过程。笔者通过改进插图和图示记录的方式,进行多维度的构图,帮助学生构建科学思维的框架,让学生的思考和理解过程的思维呈现结构化,从而帮助学生建构正确的科学概念,发展学生的思维。
  (一)巧用插图,化静为动,让思维有序
  对于低段学生刚接触科学,在科学探究活动观察上,大多数是动手在前,思考在后,思维上自然就缺乏锻炼。在活动探究过程中的思维方面,往往缺少目的性和顺序性,尤其在需要规范操作的观察探究实验中,其规范操作难以实行,但是对动图、微视频等这一类直观形象的事物更能产生兴趣,思维的专注度就会随之提高,也更容易被学生接受以及理解和运用。因此在教学中,采用插图这一媒介,巧妙设计,采用动图、微视频等手段,将实验过程展示出来。从而动态化显现规范操作的思维过程,让实验的操作变得更加规范,实验操作也由难变易。
  如一下《它们去哪里了》一课,将食盐、红糖、小石子等物体分别放入等量的清水中会发生什么现象的观察实验中。为了能让整个实验过程更加有序的呈现给学生,让他们能进行有序的思维、有序的操作和有序的记录,教材用静态的插图提示具体的实验操作步骤,第一步放入前先观察,第二步放入水中再观察,第三步搅拌时观察,最后搅拌后再观察,仅仅通过这样静态的图片低段学生很难完成实验操作任务。
  按照上述四个步骤,对每一步探究活动进行逐一分析,发现对于操作能力薄弱的学生来说,容易捉襟见肘,造成思维混乱,缺乏实验探究的顺序性。笔者认为这样还不能很好将实验的操作和记录落到实处,于是将这个实验进行降低难度,让实验操作变得简单。将进行有序拆分后的实验步骤,降低思维难度,搭建低段学生的思维阶梯,借助多媒体设备将放入前先观察—放入水中再观察—搅拌时观察—搅拌后再观察这四个实验步骤制作出动图和微视频的形式。以这种形式将原本静态的思维以动态化呈现,可以进行有效指导。把静态的插图按一定的顺序串联起来,组成一个动态的过程,让思维变得井然有序。
  (二)注重表达,化无为有,让思维外显
  思维是无形的,不易被我们看见,但可以借助图示来传达和反馈信息。基于低段学生正处于形象思维阶段,往往不能用精确的科学的词汇来描述事物的特征。但是低段学生喜欢不受拘束的画图,对图示进行有效加工,他们更是乐此不疲。因而,科学探究中引导学生借助图示将自己所观察到的、所想到的进行充分的思考、记录与表达。
  比如在《它们去哪里了》这张实验活动记录中,笔者将记录结果进行详细的分步。设计了结构化记录单,分别观察记录放入前、放入后、搅拌、搅拌后的现象并通过图示来记录呈现学生观察的思维。让学生用画图的方式记录食盐、红糖、小石子在水中的变化过程,将观察到的真实现象记录下来(如图)。图示可以呈现学生的思维过程,从而多维立体地呈现变化过程,促使学生显性思维逐步结构化。
  运用图示表达学生的思维轨迹,便于师生和生生之间的有效学习与交流。图示的记录所呈现的看是一张简单的作品,但却是学生的思维经过激烈的碰撞之后呈现的结果,表达交流过程中因势利导,他们会根据自己所画的“图画”进行交流。相比杂乱无章的粗略描述,运用这种方式则更能吸引学生的注意力,同时也更具趣味性,更易于学生接受。
  二、“接务”成图,呈现思维连续化
  在小学科学探究活动中,学生对于长时间观察事物缺少连贯性,思维专注度不够,缺乏连续性。尤其是低段学生更为明显,思维就不能连续化的将抽象、模糊的概念具体、清晰地呈现出来,更难以形成科学概念,在任务的驱动下能够有效的帮助学生持续观察。因而,在低段的科学教学过程中,教师有目的地引导和创设具有一定情境色彩和真实的科学探究任务,可以激发学生的探究热情,从而帮助学生理解观察的内容,并使学生的探究思维和能力得到发展。
  (一)设置任务,聚焦问题,让思维进阶
  观察记录是认知和思维发展的基础,由于年龄和心理特点的限制,低段学生的观察记录往往流于形式,而且容易半途而废。在“生命科学”领域中,低段教材也安排了植物种植、饲养等活动模块,让学生通过亲自动手完成观察记录任务,期望通过一个长周期的观察活动,培养学生收集、加工处理信息的能力,在這个过程中有体验、有发现、有思考。   比如一上《植物》单元中《我们知道的植物》这一课,笔者通过聚焦科学种植活动,并通过图画的方式,进行长周期的观察记录。创设一个种植大蒜的真实科学探究情境,在这个科学探究任务过程中学生通过较长周期的观察记录,认真观察大蒜生长的变化过程,通过画图的形式,让真实的情境呈现出可视化的思维特点。一个连续、长周期的科学观察探究情境,对于低年级学生来说大蒜的种植这项活动是没有任何生活经验的。只有这样的情境才能够让孩子的思维呈现,借助绘图方式,达到精准记录,让本来不连续的思维,通过连续的方式呈现。只有通过这样的生活情境才能让学生体会到其中的奥秘,让他们的思维随着大蒜的生长变化的改变而生动展现。
  在设置的真实的情境任务时,立足课堂,适当融入一些便于学生接受的动画角色,再加上一些辅助教具,使学生身临其境,让学生愿意主动参与,、主动学习和主动探究,同时,更具连续的思维也在这连贯的观察任务中被激活了,进而打开了不容易被发觉的植物生长过程的科学探究之门。
  (二)立足教材,适当拓展,让思维绽放
  从一年级的观察树叶,到高年级的生态系统学习和植物的识别分类,校园中的一草一木都是一本本活教材。在学生掌握基础的观察方法和技能后,可以尝试适当拓展,将课堂搬进大自然。正如阿尔贝特·施韦泽(Albert Schweitzer,1952年诺贝尔和平奖获得者)所言:“如果我们开始探索事物,认真地追本溯源,就会发现其最深层次的奥秘,生命及生命相关的一切,有着无穷的乐趣。”
  比如在一上册“植物”单元中的《观察一颗植物》的活动中,笔者让学生走出教室来观察一课树,而不是对着书本的植物凭空瞎想,在观察大自然真实的植物中,用画图来记录大自然,充分表达自己的思维过程(如右图)。在这个观察自然笔记这样的任务驱动下,让学生多维度的对植物根、茎、叶这些特点的认识,借助放大镜加深对植物的细节的观察和认识,了解植物各部分的颜色、形态、粗糙程度等方面的认识。这样开放的教学模式,可以让孩子的思维更好的绽放出来,将内隐的思维方式、思维过程通过图形、符号、动作等方式呈现出来,老师可以根据学生表达出的语言理解学生的思维,进而让学生的形象思维可视化。
  三、實践绘图,展现思维形象化
  在科学探究开始之前,教师往往要先进行实验前的指导,通过师生交流设计实验方案,接着让学生进行精准和有效的开展实践探究活动,最后,实验结果的汇报交流。皮亚杰说过:“思维是从实践开始,切断思维和实践的联系,思维就得不到发展”。笔者认为实验操作是思维发展的有效途径,并将实验操作的过程通过绘图的形式展现出来。随着科学探究实验的深入,活动过程中通过做标记等形式体现思维活动过程,把抽象的科学问题转变为动态的思维过程,形成连贯的思维特征。为了在实践过程中帮助学生把隐性的前概念表达出来,笔者采用让学生绘制图像的方式把自己头脑中的实践操作中的前概念暴露出来。
  比如一上《起点和终点》,实验前进行了充分的交流和讨论设计出实验方案,要求学生在同伴合作的情况下,完成青蛙跳远的起点和终点,并标出它们的位置。这看似简单的青蛙跳远比赛,但是在实际教学过程中却困难重重。于是,我们通过角色互换的形式,让学生在同一纸测量纸袋上标出两个不同角色的青蛙的跳远距离,并记录下两人比赛的结果。比赛时分别用不同的颜色进行标记。通过在纸条上标出起点和终点每个小组都能成功的完成探究,由此激活了学生的思维。
  学生在科学实践操作过程中会出现偏差的思维过程,再逐一进行适当的指导,在做标记的这一教学过程中,给足充分的时间让学生通过实践。虽然低段学生的认知能力是有限的,但是他们创造性的思维是无限的。因此,在进行结果展示汇报的过程中,低段学生的词汇有限,知识面不够,很难清晰表达,笔者通过让学生以画图、做标记的形式来解释探究的结果,让他们的思维得到提升,逐步让学生的思维可视。
  四、归纳导图,体现思维全面化
  学生在经历了一个完整的科学探究活动后,如何进行有效的测评学生在整个单元的探究效度,让其学习效果和思维呈现可视化呢?英国著名教育家托尼·巴赞提出的“思维导图”是表达思维过程的有效图示思维工具。思维导图作为一种知识可视化的工具,能将知识以图解的方式表示出来,并通过把核心概念、关键词与图像、颜色、形状等建立相应的记忆性链接,从而有效的降低了语言认知的通道负荷,加速思维的有效建构与学习的真正发生。当探究活动完成后,教师可引导学生利用思维导图将所学概念表达出来,并根据思维导图分析学生对科学概念的掌握情况,从而让学生学习效果可视化。
  比如一上《植物》单元,需要学生学会运用眼、耳、口、鼻、手等多种感觉器官来观察植物的特征(如图)。经历整个单元的学习,学生基本会运用多种感官对身边的植物进行初步观察,并能运用这些感觉器官观察和描述植物的特点。但是具体运用时还存在着一些问题,什么样的情况运用什么样的方法来观察,如用眼睛看什么,用手摸什么等。在观察活动中,学生也会有意识地运用各种感觉器官去观察,主要存在以片段式、模糊化为主,缺乏全面有效整体的观察。
  因此,为了全面具体地运用上述感觉器官进行观察,并用科学词汇对植物的特征进行表述是整个单元的重点,更是教学的难点。笔者借助思维导图作为知识梳理工具,抓住植物特征的关键词、关键形状以及特殊时段的植物的颜色作为观察的脚手架,帮助学生分析问题,促进思维全方位扩散,使他们的思维在归纳整理能力和想象能力上得到锻炼及提高。
  综上所述,低段科学是刚起步的启蒙课程,此时关注学生的思维至关重要。结合低段学生的思维特点,运用图示法的教学的策略,可以充分的挖掘学生潜在的思维能力,将学生看不见的思维,以图示的方式可视化呈现,从而跟进学生的思维,师生共同思考,进行高效的思维碰撞,迸发出思维的火花,并得到持续性地锻炼与系统性地发展。期望能通过图示法教学让思维可视化的学习,将抽象的科学概念,不可言说的观点充分的显现出来,在科学探究活动能够积极主动参与其中,从而在活动中培养学生的科学思维能力。
  参考文献
  [1]顾建锋. 运用图示法让科学学习走向思维可视[D].海宁市教师进修学校附属小学, 2020.
  [2]盛佳颖. 小学低年级科学教学中思维可视化的应用策略[D]. 教学月刊小学版(综合), 2019.
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