低年段儿童科学思维可视化策略研究

卢庆

[摘 要] 教育部在2017年2月15日发布了《义务教育小学科学课程标准》，规定2017年秋季小学科学课程调整为一年级起始，小学一、二年级要按照每周不少于一课时安排课程，三至六年级的课时数保持不变。这一改革再次将科学课的地位置于一个新高地。与此同时，众多科学教育人士开始聚焦于一、二年级低年段儿童的科学教学探索。而由于一、二年级儿童的身心发展尚未成熟，动手能力、语言表达能力也有所欠缺，教师在组织课堂教学时难免遇到种种困难。若要攻破师生交流、互动学习的壁垒，必须要将儿童心中对于科学知识、科学概念的理解可视化，让其有效表達心中所想，促进科学思维提升。

[关键词] 低年段科学课程；儿童思维；思考模式

思维可视化是指利用一系列图示技术将原本不可视的思维（思考方法和思考路径）呈现出来，并使其清晰可见的过程。思维可视化的方法更加关注知识表征背后的学生思维规律，被可视化的思维更有利于理解和记忆。相对课堂教与学传统与未来的分界，思维可视化视角的必要性和独特性日益显著，值得塑造。将思维可视化的策略运用到低年段的科学教学中，可以有效促进学生的学习，使学习者主动去建构知识，加深对科学知识、科学概念的理解。低年段儿童由于其身心发展的局限性，对思维可视化有着极大需求，而如何有效运用各种策略促进低年段儿童科学思维可视化，须结合其身心发展特点以及思考模式实践摸索。

一、立足实际——低年段儿童身心发展特点

一、二年级学生，处于小学低年段，其身心发展处于低幼阶段，逻辑思维、语言表达、动手操作能力都尚未成熟。尤其一年级学生，刚从幼儿园走入小学，认知发展从前运算阶段过渡到具体运算阶段，其认知、学习习惯都要进行调整适应。在低年段科学课堂上，我们经常会发现教师在组织学生课堂学习时存在一些困惑：对于心中所想学生时常表述困难、课堂交流陷入僵局，思维难以扩散、碎片化知识学生难以建构体系......而这些难点其实也与学生身心发展水平息息相关。

皮亚杰对于儿童身心发展的研究表明7—11岁儿童（具体运算阶段），其认知机构已经发生了重组和改善，心理发展开始体现自我中心主义，思维也具有可逆性、动态性、守恒性和多维性。这一阶段的儿童虽然掌握了一定的逻辑运算能力，但是其运算离不开具体事物的支持，即难以进行抽象的逻辑运算（运算指内部的智力和操作）。不同学生个体由于其家庭背景、教育环境影响，其身心发展可能会有些许差异，但其整体水平基本符合皮亚杰对儿童身心发展研究的结果。

针对儿童这一阶段身心发展特点，我们也就不难理解，为何低年段儿童在脱离具体物象之后，对一些科学事实、科学原理的表述缺乏逻辑条理。且无论是科学教育还是其他学科教育，教师在实施课堂教学时总要以实验、教具等多种途径、工具辅助：科学实验、动手操作以丰富学生对客观世界的感性认识，继而上升到理性认识；形式各异的教具为学生思维运算提供具象支架，促进其内部知识经验重组。而这一切最根本的目的都是克服低年段学生抽象运算困难，帮助其更好地进行思考以及思维呈现。

二、理论支持——典型思维模式认知

为了帮助低年段儿童更好地将思维结果呈现，理清问题关联，我们需要对人类思考问题的模式有所理解。思考本质上是一个让思维从无序到有序的过程，正常人包括儿童的思维方式大致分为漫思维和聚思维两种模式。

1.漫思维——是大部分人大部分时间的思维方式，通常是从一个想法漫入，然后思绪各种自由地游弋、随意散漫地发散，最终的终点可能距离起点的想法已差之千里、毫不相干了。

这种思维模型看似没有太大作用，但“头脑风暴”这种依赖脑力激荡的思考方式倒是适用于漫思维。在一个差异组合的班级里，在每个孩子无限可能性的思想碰撞中，可以去寻找最佳方向，或挑选最佳路径。例如苏教版一年级下册科学教材《石头》这一课，其中有一个教学环节是让学生思考石头的用途，此时学生思考问题的思维模式就是漫思维了，全班同学围绕石头用途这一点发散思维，学生既可以从已有的知识经验、生活体验出发，也可以结合石头特征对其用途做出猜测构想，总之在这一思维模式下，答案是开放自由的。

2.聚思维——是少量善于逻辑分析的人的思维方式，通常是先自我发散，然后在众多的发散思维点中筛选可能达到目标的点，聚合这些点汇集成靠谱的方向，最后再具体细化以便落实到实践中。

这种聚思维的模型就像一个漏斗，最后沉淀下来的想法是经层层筛选的。当然，聚思维模式的初期也有一个漫思维的过程，不同的是，从思维的起点开始，就应当目标明确，以便于筛选和聚合直接指向目标的思绪点。同样以苏教版一年级下册科学教材为例，在《玩泥巴》这一课，为了捏泥塑，我们需要筛选出黏土，而如何从日常的土壤中筛选出黏土则是一个指向明确、目标清晰的问题，需要我们依靠聚思维来解决。首先从脑海中发散出各种筛选泥土的方法，如用手捡、用镊子捏、用筛子筛等，进而选出可行方法，再将这些方法聚合、排序，找出最佳组合，最终细化到实际操作。

三、出谋划策——趣味“思维工具”促学习

为了更好地将思维结果呈现出来，我们需要借助一定的策略。目前国际通用的、促进思维可视化的有效思维工具主要包含两大类：Mind map （心智图或思维导图）和Thinking map（思考图、思维地图或思维导图）。Mind map特指把“从一个中心点向外发展”的思维进行图示化呈现的方式，Thinking map 则更侧重于呈现我们的思考过程。

而无论Thinking map还是Mind map，其共同点在于：让我们的思维可视化。结合低年段儿童的兴趣点，我们可以将一些思维工具再次加工，使其更加童趣化，学生也能乐于接受。针对科学课不同主题内容，我们可以选择合适的思维工具来促进学生思考学习。

1.气泡图

气泡图是思维可视化工具里面最有意思的一种。首先，它有一个中心主题，然后用线段发散出很多气泡，每个气泡是一个创意，都和中心点有关联。这一思维工具在苏教版小学科学一年级下册教材中也有所体现：“石头”这一课，为了让学生更好地观察总结石头的特点，教材中采用了气泡图。

用气泡图这一思维导图呈现思维过程，其优势在于：可以让学生不断地发散思维，学生会自觉产生增加气泡的动力，但又不能随意添加。这样既能发挥漫思维的优势，又能防止思维结果偏离初衷。在实际授课中，我们曾对水平相当的学生采取过对比教学，一组学生在观察石头时，不提供气泡图这一思维工具，而另一组提供气泡图，学习结果表明，采取气泡图的学生在表述观察结果时更加有条理并且能够发现更多特点。

如若学生在学习过程中已经可以熟练使用气泡图，我们也可以尝试运用进阶版气泡图——双重气泡图。

双重气泡图在气泡图基础之上又多了一个维度以及研究对象，除了可以发散思考某一事物的特征，还可用来比较事物的相同和不同之处，对于学生思维能力的要求也更高。例如，苏教版一年级下册科学教材《动物与人》这一课，教师在引导学生比较动物与人的异同点时，则可以采取双重气泡图的方法。左图中心圈中是研究对象：动物；右图中心圈中是研究对象：人。每一个小气泡代表其特征，而其中交叉部分则代表二者的共同特征。通过双重气泡图的呈现，学生对于人和动物分别有哪些特征以及它们的共同特征就可以一目了然了。

2.树结构图

树结构图主要用来对事物进行分类。其第一层级分支数依事物类型而定，在第一层级以下，学生可继续补充同一类型事物。

树状结构图特别适用于学生解决一些复杂的分类问题，帮助学生从多维度。多层次进行分类归纳。以苏教版小学科学一年级下册《石头》这一课为例，学生在对石头进行分类时，往往会出现这样的状况，学生在一次分类活动中，出现多个标准，结果自己在表述时也道不明白，如果我们依托这样的树结构图来梳理，首先主题是石头，第一层级是各种标准如：颜色、形状、是否有斑纹等，第二层级我们就依托第一层级进行分类，颜色包含深色、淺色，形状包含方形、圆形，依次归类。学生按照第二层级的标准依次进行分类，每完成一项再进行下一项。从纵向看每一个分支代表一个明确的类别，它们有着共同特征。从横向看，不同的分支是不同的分类维度，它们互相区分又有联系。利用这一个树结构图，我们很容易就将学生杂糅的难以言喻的思想条分缕析、界定明确。

3.鱼骨图

鱼骨图，又名因果图，是一种发现问题“根本原因”分析方法，问题标成“鱼头”，鱼骨列出产生问题的可能原因，有助于说明各个原因之间如何相互影响，以及更加理性地分析事物形成的原因。

以苏教版小学科学一年级下册《玩转小水轮》这一课为例，当教师带领学生一起探究哪些原因可以帮助水轮转得更快时，我们可以将学生的实验结论，以鱼骨图的方式进行呈现，小方框内填写：增加水量，将水举高等催生因素，“鱼头”框中即是实验效果：水轮转速提高。如果学生在实验过程中，通过自己的思考又发现了更多可能导致水轮转速提高的方法，那我们就可以继续延长鱼骨，使我们的思维体系更加丰富完善。

综上所述，在日常科学课上，教师可借助以上一些简单的Thinking map或Mind map，带领学生一起加以运用，慢慢地，学生就会知道“在做什么样的事情的时候画什么样的图”，根据不同主题选择合适的解决路径，通过这种习惯来整理自己的思路，让事情变得更简单、更清晰、更有条理，真正实现思维可视化。相信这种思维可视化的方法论迁移到其他学科也一定能使学习事半功倍，而我们一线教师们从低年段的科学课开始进行这样的思维训练，对学生来说可能终身受益。

参考文献

[1]尹晗，张际平.思维可视化视角下的未来课堂架构研究[J].远程教育杂志，2016，（2）：106—112.

[2]徐雯.2016.借助思维可视化，促进知识逻辑化[J].地理教学，2016，（20）：53—55.

[3]赵瑞军.基于未来课堂的思维可视化教与学策略设计[J].广西广播电视大学学报，2016，（2）：19—22.

责任编辑 满令怡