蓓蕾图式：幼儿科学启蒙教育的可视化研究*

金 环 盛于蓝 章孙龙

（浙江杭州市京杭幼儿园，浙江杭州，310011）

一、问题的提出

1.现实困境：幼儿科学启蒙教育的省思

学前阶段是个体一生学习与发展的奠基阶段，也是进行幼儿科学启蒙教育的关键时机。纵观目前大部分地区园所的科学启蒙教育实践状况，不难发现，人们更多关注幼儿科学知识和方法的培养，对幼儿科学思维培养的探索不足。我们面对儿童思维的发展过程，就像面对尚未掌握读取技术的“黑匣子”，一直关注，却缺乏有效观察和了解的方法和工具，因而也很难为幼儿的科学思维发展提供精准的、有效的引导和支持。

那么，如何使原本内隐的、难以被观察的思考过程变得更为直观，如何使幼儿愿意探究并主动反思科学问题？这些都成为亟待解决的问题。

2.可视支架：科学启蒙教育的理论启示

所谓知识可视化，指的是利用人脑超强的视觉表征能力，灵活运用图形图像和空间结构来构建和表达复杂的知识体系。〔1，2〕将可视化工具运用到幼儿科学启蒙教育中，不仅能将原本复杂的科学概念和知识以更加清晰和直观的方式呈现给幼儿，降低幼儿科学探究中的认知难度，大大激发幼儿的探究兴趣和欲望，还能让幼儿用自己喜欢的方式表达探究的过程和发现，支持幼儿的分享和交流。与此同时，教师还可以通过可视化图式的解析，打开幼儿思维过程的“黑匣子”，更加清楚地观察和了解幼儿科学探究中的思考过程，进而为幼儿科学思维的发展提供更加精准的支持策略。

3.蓓蕾图式：科学启蒙教育的园本探索

我园的“玩科学”课程自2005年起至今已有近二十年的实践研究历程。我们尝试将可视化理论与“玩科学”课程有机结合起来，通过对可视化理念与工具的内化吸收和园本创新，基于3—6 岁幼儿的表征方式、科学探究的对象和方法，不断总结、凝练，形成了蓓蕾图式。其中的“图式”二字意指“图”与“式”的结合。从“图”的角度来说，它是幼儿直观、多元表达探究过程和发现的图谱；从“式”的角度来说，它是幼儿在各种情境中表现出来的思维模式，反映了幼儿的认知兴趣，体现了幼儿对周围世界的思考。〔3〕在设计过程中，研究者力图将分类分解、概括归纳、设计反思等思维策略融入到可视化工具的具体运用中，以帮助幼儿在运用图式过程中掌握这些思维策略，进而通过蓓蕾图式的学习与运用，对探究的过程和事物间的关系进行多元感知、思考和表达，为幼儿科学素养的提升和“玩科学”研究的深入推进提供新路径。可以说，蓓蕾图式是儿童科学启蒙教育的新理念、新工具、新策略。

二、蓓蕾图式的设计思路

1.以图为介：基于幼儿表征方式的图式构建

“图”是幼儿认识世界、表达内心情感与想法的重要媒介。本研究通过对幼儿科学探究中“图”的收集、整理和解析发现：“涂鸦”是幼儿的重要表达、表征方式，涂鸦中蕴含着幼儿对事物的独特视角和理解；幼儿的探究和表达总在具体的情境中进行，喜欢用故事来表达和呈现其在探究中的思考和发现；但幼儿在一定程度上缺乏对事物的全方位观察和对问题的深度解析。基于幼儿的以上表征方式和需求，研究者初步确立了“涂鸦”“空间建构”“故事书”和“问题求解”四种图式类型，并搜集了各种不同形式的可视化工具，如涂鸦笔记、思维导图、思考地图等，用于构建基本图式库，再通过实践对图式库中的可视化工具进行筛选、匹配与优化，不断解析和丰富四种图式的内涵。例如：涂鸦图式体现幼儿天马行空的想象与表达，无固定图式；空间建构图式以幼儿对空间的联想和解析图式为主；故事书图式以时间顺序和因果关系图式为主；问题求解图式以问题的发现和解决图式为主。

2.以图促学：基于幼儿科学探究对象和方法的图式设计

幼儿的科学学习是在探究具体事物和解决实际问题过程中，通过观察、比较、操作、实验等方式，尝试发现事物间的异同和联系，发现问题、分析问题，进而解决问题。因此，研究者基于幼儿科学探究的对象，形成了指向“观察探究具体事物”的涂鸦图式和空间建构图式，以及指向“发现解决实际问题”的故事书图式和问题求解图式。其中，涂鸦图式指向幼儿对观察具体事物所得信息的随意记录和想象；空间建构图式则强调幼儿从不同视角（正视、仰视、俯视）对事物的真实、细致的观察与发现；故事书图式指向幼儿对探究过程与事件的整体感知与了解；问题求解图式则关注幼儿对某一问题的多元、深入探究。从静态到动态，从感性到理性，从广度到深度，这些图式支持幼儿综合运用多种方式进行多元观察和深度探究。

3.以图引思：基于幼儿思维发展方式的图式创造

《3—6 岁儿童学习与发展指南》指出，在帮助幼儿获得丰富感性经验、发展形象思维的基础上，还应支持幼儿初步尝试归类、排序、概括、抽象，逐步发展逻辑思维能力。〔4〕因此，除了运用图式支持幼儿充分感知和表达探究的经验，研究者还通过四种图式类型和特点的对比解析，进一步优化其对幼儿思维能力发展的支持。其中，涂鸦和空间建构图式主要支持幼儿对信息的梳理与分类，故事书和问题求解图式则关注幼儿排序、判断、推理等思维能力的发展。四种图式以“图”引思，从点（涂鸦图式）到面（空间建构图式），从线（故事书图式）到体（问题求解图式），支持幼儿思维从混乱走向有序、从无逻辑向有逻辑发展，帮助幼儿在探究中获得丰富完整、系统立体的探究经验。

三、蓓蕾图式的内容与特点

本研究对四种图式的内容和典型特征进行梳理，见表1。

表1 蓓蕾图式的内容与特征解析

1.涂鸦图式的内容与特点

涂鸦图式是支持幼儿运用多种可视化工具进行清晰表达的图式，基于幼儿涂鸦的结构化水平，主要分为随意性涂鸦图式、启发性涂鸦图式和结构性涂鸦图式三种。随意性涂鸦是指幼儿探究中的随意涂画和天马行空想象，反映出幼儿对事物的独特视角和理解。启发性涂鸦指幼儿不仅能随意记录自己的发现和感受，还能用可视化图式对信息进行简单梳理。结构性涂鸦水平的幼儿，不仅能尝试通过“符号”来表达，还能通过结构化图式对信息进行联想创造和分类梳理。涂鸦是图式中的基础图式，具有多样化和普适性的特点，多在“小游戏”中实践运用，用以支持幼儿思维的清晰化和结构化发展。

2.空间建构图式的内容与特点

空间建构图式支持幼儿在具体情境中对事物的结构展开联想与想象，依据空间观察与想象的不同层次可分为空间多视图、空间解析图和空间想象图。其中，空间多视图引导幼儿从不同视角对物体进行观察后的记录，包括正视图、侧视图、俯视图等；空间解析图支持幼儿通过动手操作，如拆解和组装模型等方式，去观察、了解物体的结构组成；空间想象图是幼儿对空间的创意设计过程。空间建构图式具有联想性和操作性的特点，实践中多以“小木工”活动为主要场景，用以支持幼儿空间视觉思维发展。

图1 涂鸦图式

图2 空间建构图式

图3 故事书图式

图4 问题求解图式

3.故事书图式的内容与特点

故事书图式支持幼儿对其经历的整个探究故事进行回顾与梳理，根据故事的不同叙述方式与发展线索可分为顺叙式、倒叙式和拼图式。其中，顺叙式是按照事件发展的时间顺序或空间顺序呈现过程；倒叙式则是前置事件的结果或最终目标，支持幼儿通过事物间因果关系的猜测验证不断构建事件的过程；拼图式是引导幼儿不断回顾关键信息和事件，逐渐丰富和补充探究过程。故事书图式支持幼儿梳理与呈现探究事件的变化，具有过程性和关联性的特点，其实践以“小农场”活动为主要运用情景，关注幼儿逻辑思维的发展。

4.问题求解图式的内容与特点

问题求解图式支持幼儿在多角度发现、解析的“问题求解”过程中，形成对探究关系的清晰理解。基于问题求解的过程可分为发现式、解析式和设计式。其中，发现式是幼儿围绕问题进行经验发散，通过自主提问，从而发现更多问题的过程；解析式是指幼儿从不同角度对问题进行分解，即将一个问题分解成若干相关子问题，是幼儿持续提问的过程；设计式是幼儿对问题解决方案的设计和实践优化过程，是幼儿设计能力发展的过程。问题求解图式是整个图式系统中结构化程度最高的图式，具有系统性和设计性的特点，更多地在“小实验”“小制作”中运用，关注幼儿系统性思维的发展。

四、蓓蕾图式的运用策略

基于幼儿科学教育中的常见活动内容和组织形式，结合本园“玩科学”的多年探索，本研究通过蓓蕾图式在“五小活动”（小游戏、小木工、小农场、小实验、小制作）中的具体运用，支持幼儿通过多样化表达来探究自己的科学。

1.涂鸦图式的运用：趣味呈现·自然表达

趣味呈现策略是指，涂鸦图式在运用时要顺应幼儿的年龄特点，用游戏化的方式呈现图式。它支持幼儿在了解图式背后思维方式的基础上再尝试自主运用，一般遵循先读、后讲、再操作的流程。例如，在指导幼儿运用思维导图时，先和幼儿玩“起名”游戏，问幼儿“这个图看起来像什么？你给它起什么名字？为什么？”，然后基于幼儿的回答，解读图式背后的思维方式。如，幼儿给思维导图起名“章鱼图”，教师在支持幼儿运用思维导图时就可以引导他们，“章鱼的头就是我们讨论的问题，章鱼的触角就是我们想到的和问题有关的事情”。对于刚开始运用思维导图的幼儿，可以先提供完整的思维导图让幼儿填空，等幼儿逐渐熟悉后，可以只提供中心图，让幼儿自主绘制分支图。

自然表达策略是指，教师在指导幼儿运用图式时要关注其已有经验和水平，引导其基于自身水平运用适宜的图式。例如，幼儿刚开始接触图式时，可用随意性涂鸦进行自由表达。当幼儿对观察和探究的事物有了更丰富的经验后，可引导其运用图式进行启发性涂鸦，最后再支持其运用结构性涂鸦综合梳理。例如中班幼儿观察花时，初期可让幼儿用随意性涂鸦记录其看到的花的颜色和形状，当幼儿有经验后，再鼓励其用启发性涂鸦从外形、花语角度呈现观察到的重点信息，最后再支持幼儿用结构性涂鸦，如气泡图，对花的名称、生长条件、花语等方面做清晰表达。对于小班幼儿多建议用随意性涂鸦，对于中班幼儿可以考虑以启发性涂鸦为主，对于大班幼儿则可鼓励其运用结构性涂鸦。

2.空间建构图式的运用：支持观察·自由想象

支持观察策略是指，在运用空间建构图式支持幼儿观察时，教师可先引导幼儿从正面、侧面、仰视、俯视等不同角度对物体进行多次观察，随后提供物体的模型，支持幼儿通过模型的拆解和模仿制作，帮助幼儿从整体到局部清晰地了解物体的结构。例如，在大班幼儿制作小木屋前，教师先和幼儿一起分别从屋顶平台进行俯视观察、在木屋前进行平视观察、进入木屋内部进行细节观察，并用图式记录观察结果，随后教师提供牙签和胶枪，和幼儿一起制作木屋模型，支持幼儿更好地了解木屋中物体的相对位置关系、大小比例关系，为幼儿的木屋制作减少难度。

自由想象策略是指幼儿对具体场景和空间进行自由设计和创想的过程。教师在支持幼儿运用空间建构图式进行自由想象时，可以先带幼儿到具体的空间和场景中去观察和体验，请幼儿在真实情境中对空间布局进行想象，随后再请幼儿通过图式梳理、呈现其设计，最后在小组或集体的共同讨论下，对设计进行优化调整。

3.故事书图式的运用：全过程经历·自主探索

完整记录和呈现探究过程，厘清探究过程中事件的因果关系，是故事书图式的核心。

全过程经历策略是指，教师在运用故事书图式支持幼儿记录、呈现探究过程时，要遵循记录、交流、梳理的流程。先引导幼儿运用随意性涂鸦或结构化图式对探究中的关键事件，如大家感兴趣的问题、具有仪式感的活动等进行记录。随后，教师引导幼儿围绕关键事件进行讨论，并运用结构化的图式一起梳理、呈现讨论结果。最后，按照时间或空间线索将这些关键事件串联在一起，帮助幼儿完整重现探究过程。例如，在中班农场活动中，幼儿发现了花朵上的蜜蜂，随后他们提出了有关蜜蜂的问题，其中“蜜蜂是如何采蜜的”这一问题引起了大家的争论。有幼儿认为蜜蜂是用自己的嘴巴采蜜的，也有幼儿认为蜜蜂是用自己的手采蜜带回蜂巢的。于是教师引导幼儿通过涂鸦和建构游戏的方式表达自己的猜想。随后，教师支持幼儿自主查阅资料，去博物馆寻找答案，再回到班级中集体交流。最后，教师运用蜂巢的六边形基底的循环图，为幼儿完整呈现了蜜蜂采蜜的过程：侦查—跳8 字舞—召集同伴—吸花蜜—收集花粉—回蜂巢。

自主探索策略是指，教师通过故事书图式的运用，支持幼儿对自己的个别化探索过程进行连续记录，并通过集体讨论进行交流分享，将个别幼儿或部分幼儿的探究问题和过程像拼图一样连接组合起来，变成一个新的故事。例如，在中班“秘密花园”主题探究中，每个幼儿都有自己想要探究的昆虫，于是教师建议幼儿组成“昆虫小队”，分队去探究，并鼓励不同小队用海报的方式及时记录、梳理他们的探究发现和过程。最后，幼儿通过“昆虫博物馆”的形式分享发现过程和结果，形成一个新的昆虫探究故事。

4.问题求解图式的运用：整合思维·深度学习

支持幼儿围绕问题，通过对问题的自主提问、持续追问，在解决问题中形成对问题的系统理解和深度探索，是问题求解图式运用的核心。

整合思维策略是指，教师在问题求解图式运用中的首要任务是支持幼儿通过多渠道、多角度去发现和解析问题，从一个问题出发逐渐发散、联系，并最终构建问题系统。首先，可建构“问题树”，通过“问题树”呈现问题，鼓励幼儿随时提问并添加到“树”上，丰富“问题树”；随后要及时通过适宜图式对“树”上的问题进行梳理分类，呈现问题之间的关系；最后，通过对“问题树”的阶段性展示，鼓励幼儿交流讨论，在多元评价中支持幼儿思维的整合。如在“做一把会动的伞”项目中，幼儿基于设计图进行伞的制作，在对“伞面圆不圆？伞骨架太难做怎么办？怎么让伞动起来？”等问题的持续探究中，幼儿在“制作一把立体伞—制作一把有骨架的伞—制作一把会动的伞”这一探究过程中，对物体的结构、结构与功能之间的关系的理解更深刻，也逐步形成了关于“伞”的系统认知（见图5）。〔5〕

图5 “做一把会动的伞”问题系统

深度学习策略是指，教师通过问题求解图式支持幼儿从自主学习、持续学习到深度探索的过程。教师在指导幼儿运用图式时，首先要引导幼儿设计问题解决方案，并结合实践进行对比观察，让幼儿在思考中操作，在操作中自主发现问题；其次，要引导幼儿对问题解决方案进行优化调整，支持幼儿在对方案的前后对比和优化中持续探究、深入思考。

五、建议

本研究以图式为纽带，在儿童经验、操作与思考之间架构桥梁，用四种图式八个策略解读了蓓蕾图式在科学启蒙教育中的具体运用方式和要点。那么，实践中还需要哪些支持和保障，方能更好地支持教师开发和运用蓓蕾图式呢？

1.以园所课程资源为基点，积极构建园本图式库

幼儿园要从自己原有的课程资源中寻找、挖掘适宜内容作为图式开发和运用的载体。如我园的“玩科学”课程中的“五小活动”，通过可视化图式的有效运用，不仅解决了原先“五小活动”中存在的科学思维支持不够精准的问题，又为教师的图式研究提供了良好的实践土壤。幼儿园要积极构建具有自身特色的园本图式库，除了从网络和文献中寻找可视化工具进行筛选和优化外，更要鼓励支持幼儿和教师在教育实践中基于自身需要创造新的图式，为原有图式的进一步优化提供基础素材和样本。

2.以教师研训为支撑，促进教师的可视化思维与素养发展

教师的理解直接影响了蓓蕾图式研究和实施的深度和成效。因此，要将可视化理论和工具引入幼儿园研训活动中，对“研修环境—研修过程—研修结果”全程进行可视化改造。在增强研修内容趣味性的同时，还要清晰呈现研修过程与结果，支持教师在日常教育教学实践中广泛运用蓓蕾图式，从而帮助教师逐渐掌握概括、推理、分析、综合等逻辑思考方法，为教师思维水平的提升打下良好基础，也为教师指导、研究和推进整个图式系统的创新提供助力。

3.以多元技术赋能可视化展现，支持幼儿科学思维的发展

现代信息技术是实现可视化的重要方式和工具之一。除了幼儿和教师手绘的图式外，我们可以以可视化理论为指导，在蓓蕾图式开发和运用中灵活利用增强现实、网络虚拟现实等技术，在虚拟的沉浸式学习空间中，通过虚实结合的立体知识情景，为教师和幼儿的科学探究学习提供真实的生活化场景，如幼儿园、熟悉的公园、餐厅等。在空间建构中，可通过图式的结构化呈现，运用图、文、音等不同符号进行叠加和建构，帮助幼儿和教师有效整理、分类、记忆、加工自己的经验和资源，进而实现思维从平面到立体可视化的转换，为其视觉和空间思维的发展提供助力。