“简笔画”在科学探究过程中的应用探索

□朱徐杰

“简笔画”在科学探究过程中的应用探索

□朱徐杰

图形语言是小学科学探究过程中一种重要的表达方式。在科学探究的各个阶段恰当运用简笔画能将学生的思维可视化，可以起到有效揭示学生前概念、形象表达科学假设、清晰记录实验过程、逐步催生思维节点等作用。在教学过程中引导学生学会使用简笔画，可以帮助他们构建科学概念，促进思维发展，为科学素养的提升带来诸多益处。

简笔画 思维 可视化 科学探究

科学探究不仅需要学生动手操作，还需要他们思维的参与。小学生的思维模式以感性经验为主，主要依靠感性记忆，思维发展时需要具象事物做支撑。简笔画是一种图形化语言，能在平面上简洁明了地勾勒出事物的典型特征，具有概括性、示意性等特点，适合学生在科学课上使用。利用简笔画可以让思维可视化，将学生的思维过程显现出来，这有利于他们理解和记忆，提升大脑思维的效率。同时，简笔画还能弥补文本无法记录的探究结果，让学生从丰富的表象中提炼出本质特征，完善探究学习的表达方式。在科学探究的各个阶段（如揭示前概念、提出假设、记录实验过程、分析实验数据等）合理运用简笔画，对于学生理性思维的发展、科学素养的培养都能带来诸多益处。

一、画出教学起点——前概念立体化

“前概念”是学生在学习知识前，对各种现象所形成的经验型认识，它凭借感性经验而建立，往往似是而非，不够准确与科学。但是前概念在学生的脑海里先入为主，它对学科概念的构建会带来严重干扰，其影响力不可低估。课堂中，教师如果能引导学生用简笔画揭示前概念，充分暴露脑海中的思维雏形，有助于教师找准教学起点，引发认知冲突，唤起学习积极性，吸引学生自主地参与到探究活动中来。

如四年级下册《电》单元中《点亮小灯泡》一课旨在引导学生根据小灯泡和电池的结构特点，主动思考，亲手连接电路并点亮小灯泡。在学习之前，学生对这两种元件大多有过接触，甚至亲手玩过。因此一开始，教师就引导学生亲自动手画出两种元件的示意图。图1中（1）（2）（3）是学生对小灯泡三种典型的错误前概念，只知其表，不知其内在结构。当他们看到同伴画的这些“小灯泡”时，产生了强烈的认知冲突，意识到自己对小灯泡的认识是不正确的。这也激发了他们要进一步细致观察的需求。此时，教师适时地提供小灯泡和电池，学生观察的方向就更加明确了。让他们再画一次小灯泡时，都能画出如图1-（4）的正确结构，为后续教学打下了扎实的基础。

图1

将“画小灯泡结构”和“观察小灯泡”这两个活动有机结合起来，直观展示出的前概念为后续教学增添了动力。此时，学生产生的迫切需求，无形中影响了他们观察周围事物的态度和方法。

二、画出科学猜想——实验假设形象化

在小学科学探究活动中，猜想是一种重要的思维方法，也是探究过程中的一个重要环节。学生利用已有的知识与经验，经过思维再加工形成了一种假设性结论。假设的用途在于引导学生寻找证据来证实或者证伪，然而假设是思维的产物，很多时候难以用语言来表述，但简笔画在这个环节中却能发挥重要作用。

如三年级上册《水和空气》单元中《空气占据空间吗》一课，教师为了引导学生认识空气占据空间的性质，让他们开展细致的假设和分析。教师首先进行演示，讲台上的水槽中有一个乒乓球浮在水面上。教师手里拿一个透明的塑料杯，把杯子倒过来罩住乒乓球，直到杯口接触水面时停下来，提问：“如果继续把杯子往下压，直到底部，猜一猜，乒乓球会在杯子的哪个部位？”随后教师引导学生讨论交流，并给每个小组发了一张示意图，让学生把讨论的结果画出来。

讨论结束后，展示出各小组的图画（如图2），请部分学生介绍自己的观点和理由。此时，学生的关注点就会聚焦到水杯中是否有空气、空气有多少等问题上。在学生动手实验前，对空气占据空间这个问题已经有了充分的分析、理性的认识。实验结果证明了一种假设，否定了其他的假设，在学生脑海里形成的概念也更加深刻。

图2

简笔画可以形象、立体地展示学生脑海中的猜测假设，而且绘出的图画又可以作为继续讨论和思考的载体。这样充分的假设有利于后期实验方案的设计和操作，对学生的动手实验起到引领作用。

三、画出实验记录——实验过程有形化

实验操作实际上是根据假设开展论证，为结论的得出寻找证据的过程。因此，在实验过程中需要把观察到的现象、动手操作的结果、思维发展的过程记录下来，简笔画是学生再现实验过程、记载实验证据的最佳表现手段之一。形象的图画在后期的交流探讨中，为明析事实提供了思辨的基础，使学生思维更具逻辑性，其对信息的处理也会更到位。

如六年级下册《宇宙》单元中《月相变化》一课重在引导学生理解“月相变化与月球公转”的关系，主要的模拟实验是：让学生把自己的眼睛当成地球上的观察者，让黑白球按照特定的状态围绕头部做公转运动，学生亲眼观察到月相的变化。在实验过程中，教师设计了一份观察记录表，引导学生把看到的现象记录下来。

图3是学生画的月球在四个位置的不同月相。这些月相形状虽然是静态的，但有着很明显的规律性变化，学生很容易在脑海中建立动态的变化过程。同时，这些图画为分析月相与农历时间的关系提供了载体：这四个点把月球公转的轨道分成了四个部分，等于把一个月分成了四份，每一段代表大约一周时间，这为学生理解朔月、上弦月、满月、下弦月的形状和时间点提供了形象的参照物。

图3

学生在实验的过程中做好记录，简要地把实验结果反映在简笔画上，这是一个信息内化的过程。在实验过程中，教师应该把握机会，及时引导学生利用图画表达实验过程和结果，促进学生的主动思考，有效构建科学概念。

四、画出思维节点——隐性思维显性化

会主动应用科学结论是学生真正构建科学概念的标志。科学作业本上许多题目都涉及结论的应用，但有些题目内容无法通过实验现象清晰地展示出来，给学生的理解造成了很大困难。那么，如何将抽象的内容展现出来，将隐性的思维过程显性化，给学生提供思维发展的节点呢？简笔画在这个方面有着不可替代的作用。

如五年级下册《热》单元的《给冷水加热》一课中有一个思考题：“相同体积的50℃的热水和10℃的冷水比较，哪个重？”这个题目的意义是在学生构建了冷水变热水时体积变大、质量不变的科学概念后，帮助他们学会应用概念。大部分学生第一次接触此题不知如何解答，此时教师不能只给学生一个答案，而要引导他们分析问题，利用简笔画的方式，画出题目内容，把题目大意形象化，给学生创建一个思维节点。

图4-（1）和图4-（2）绘出了题目大意，此时教师可引导学生比较（1）（2）两杯水的轻重。许多学生能够根据图示自主展开思考：假设把（1）杯的水加热到50℃，那么根据先前的概念，可以继续用简笔画画图4-（3）展示其中的变化：体积变大，重量不变。此时（3）（2）的水温度相同，可以直接比较重量，最终得出结论。这个绘图过程代表了思维发展的过程，并且把复杂隐性的思维显现出来，让学生在分析过程中主动思考。

图4

学生在进行理性思维时是需要实际事物做支撑的。引导学生在解题的过程中，用图画展示题目意思，实际上也是一个思维加工的过程，说明学生正在理解题目内容，把题目内化为思维的起点。同时这些形象的图画又成了新的节点，为思维深入发展提供了有力的支撑，画图的过程其实就是思维发展的过程。

学生画简笔画，画出的是一个个形象，表达的是一个个认识的过程，体现的是一个由直观认知到抽象再现的思维加工过程。教师应基于对整个教材体系的把握，在教学的各个环节中引导学生恰当地运用简笔画。长此以往，学生不但能画出清晰的图画，更能画出清晰的思维。这不仅完善了学生探究性学习中记录和表达的方式，更培养了学生综合学习的能力，对他们来说是终身受益的。

（浙江省桐乡市濮院小学教育集团翔云小学 314500）