从辩证角度看科学课堂思维可视化教学

沈丹

近年来，思维可视化技术一直处于不断发展变化中，并且应用于多个领域。在教育领域引入思维可视化课堂模型，开辟了教学新理念。目前，不少教师将思维导图等同于思维可视化进行理解，这是一种概念混淆的现象。针对这些现象，本文结合小学科学教程进行相关概念的解读，探讨思维可视化教学的辩证关系，以期获得量变到质变的教学效果。

一、革新：思维可视化教学解读

要想进行课堂教学模式革新，首先应明确思维可视的概念，从概念着手分析思维可视的现状，进而阐述思维可视应用于课堂教学的必要性。

（一）何为思维可视

思维是人脑对客观事物的理解，反映了事物本质和客观规律。思维可视，顾名思义，是让不可见的思维变成可见的内容，这个过程需要借助一系列图示技术，把“思维”过程变得清晰可见。思维可视化的技术一般有两种，一种是图示技术，即思维导图、流程图等，一种是可以生成图示的软件技术。通过技术构造，学习者直观看到思维过程，促进知识的联系和掌握。

（二）思维可视的必要性

传统的教学模式，都是教师板书和口述，学生观察和记忆。片面追求答案效果，忽略思维过程，没有系统的知识结构，没有可视化的思维进程，让课程显得枯燥乏味，这让思维无法长时间集中的小学生，更容易丧失学习兴趣。学生在死学习的过程中，很容易陷入不懂思考也不愿意主动学习思考的恶性循环。教师教学拘泥于课本内容，不利于学生领略科学的真谛，也无法激发学生求知的心态和探索的欲望。所以，思维可视化教学势在必行。

二、辩证：思维可视化教学的价值

思维的核心是大脑对客观事物的思考运动，目的是获得有价值的客观认识，这就需要对客观事物进行分析，而分析就需要“辩证”。通过辩证，可以让思维逻辑缜密，逻辑性更强，认识更加深刻而直观，这也就是思维可视化教学中，辩证所带来的价值。

（一）可视的方法

用图片来表现思维和思维过程是思维可视化最行之有效的方法。在实际教学中，思维可视化是基于引导来实现的，因此，思维可视化要以思维、过程、图片来实现。目前，常用的思维可视化方法包括思维导图、模型图、流程图等非常直观的技术，随着信息技术和计算机技术的发展，思维可视化还涉及呈现、存储、交互、共享等技术。

（二）可视的问题

由于教师对思维可视化缺乏理论基础和实践经验，对“可视”的理解往往停留在“看得见”层面上。因此在思维可视化教学中，一方面存在概念模糊的问题，另一方面存在手段模糊的问题。

一是概念模糊。思维的发展不是答案累积的过程，而是来源于为了求解答案而自发或者引导的思维过程和方法。为了提高小学科学的教学效能，教师应当将原先的结果导向向过程导向转变，避免“经验答题”。然而在实际教学中，由于教师对思维可视化概念理解得不全面或不深入，往往存在将“思维导图”与“学科思维导图”等效以及将“学科思维导图”与思维可视化等效的问题。

二是手段模糊。思维可视化是一个宽泛的概念，在教学中涉及多种多样的知识点、情况以及难度，这就需要不同的思维可视化工具搭配这些情况，以帮助教师引导学生学习自然科学知识。思维可视化在小学科学教学应用中，可以涉及现象到知识（本质）的递进关系、知识与知识的递进关系、知识与知识的并行关系等。对于这些关系，尽管事实上教师在教学中已经意识到了，但实际教学中，却存在“由于可视化方法太多，无从下手”的问题，进而产生用法不当等问题。

（三）非可视的存在

教学中应用思维可视化是培养学生思维能力非常重要且有效的办法，但在实际教学中，还必须尊重一个客观事实：科学知识中存在非可视的部分。非可视是指科学现象中所涉及的知识核心无法用可视化的东西来代替并让学生（受众）直观看到的东西，例如“重力”“能量”。

除了非可视的知识点，在小学科学教学中，还存在一些非必要的可视化。在教学中，随着学生对科学的认知逐步增加，前面的知识点已经形成了思维脉络。这个时候如果再将前面的思维可视化加入现在进行的教学中，一方面会影响教学效率，产生冗余的“无效”教学价值，另一方面会将思维可视化过程加长、复杂化，进而导致学生对知识点脉络产生混淆，降低教学质量。因此，对学生已有的思维脉络，教学中可以简化，以便于后续教学的深入，降低课堂教学负荷。

在小学科学教学中，需要辩证地看待思维可视化。首先，教学前需要辩证地认识“可视化”和“非可视化”。其次，在教学实践中需要辩证地看待思维可视化方法与知识点的关系。最后，需要辩证地看待思维可视化难度与“可视化”对象能力之间的匹配度。

三、兼容：可视与非可视并存发展

通过上文分析，我们知道，现在课堂中同时存在可视化教学和非可视化教学，可视化教学正在快速崛起，直接存在一种想要摒弃非可视化教学的思想。这种思想是不正确的，“可视”为学生提供了具体的形态和模板，而“非可视”则可以激发学生的想象和创造力。所以，在发展“可视”的同时，也应该关注非可视的发展。

（一）如何发展非可视

非可视的发展，需要教师在课程讲述中为学生提供充分的思考时间和自由发挥时间，鼓励学生大胆创作和创新思维，在可视的带领下继续沿用非可视的教学引导，实现非可视的可控发展和定量发展。

例如学生学习了相关的力，也知道力可以改变物体的运动轨迹和形状，并且都知道牛顿通过苹果落地现象发现了万有引力，同时也知道，在大自然的环境条件下，不管我们向哪个方向扔东西，物体最终都会落向地面。这些都说明，在自然界中存在着一种力，这种力我们看不到也摸不着，但却是实实在在存在的。在地球上，因为有引力的存在，所以苹果会落到地面，我们会在地面行走，那么太空中是否存在引力呢？学生联想到太空舱中宇航员随处飞的样子，指出太空中不存在引力。

（二）两者为何兼容

可视教学和非可视教学为什么要兼容？兼容之后对学生有什么样的影响？

通过上文分析可知，通过各种技术搭建的可视教学，可以帮助学生直观地看到知识体系，便于知识的衔接，而通过可视化的教学能够帮助学生看懂思维的流动过程，明确思维的发展形态和应该具有的思维模式。同时，思维可视化作为一种教学工具，在突出教学重点和难点的同时，也帮助学生发现储备知识的不足之处，以不断完善自己的知识结构，增加学习的导向性，也引导学生认识到学习中自我反思的重要性，从而提高教学效率。所以，思维可视化对学生思维模式和思维方向的发展起到决定性的促进作用。

在肯定思维可视化教学效果的同时，不能否认非可视条件下带来的思维发散和创新。而非可视的教学模式，更能增加课堂的灵动色彩，激活学生的想象和创造性思维。

（三）两者如何兼容

思维可视和非可视的兼容，是一项既艰难而又轻松的工作。艱难，指的是教师授课中需要有足够多的教学资源，以支撑可视化的模型;而轻松，指的是学生在充分掌握了课本相关知识后，进行知识点的联系和知识面的拓展，就成了轻松的非可视模型。

例如学习“生物的遗传现象”。经常有人看到我们就知道我们的父母是谁，通过展示的系列照片，我们也能轻松识别父母子女，这说明子女遗传了父母的某些面部特征，或者眼睛，或者鼻子。熊猫的孩子还是熊猫，南瓜的种子结出的果实还是南瓜，这体现了生物的遗传规律。但我们也从课外知识阅读中知道，骡子是不能生育的，这是为什么？教师请学生结合遗传规律进行分析，学生分析的过程，就是可视教学和非可视教学结合的过程。

综上所述，思维可视化和非可视化结合，实现了科学教学从形到质的改变，提高了课堂效率，建立了学生的逻辑思维。