思维可视化的教学价值

◇曹 汐（江苏：苏州市枫桥中心小学）

对于小学生而言，学习科学探究课程能让其接触、理解、探究自然现象和规律，此门课程在小学中占有十分重要的地位。小学生思维大多偏向于形象、直观型，而科学知识则具有一定的抽象性，如此就与学生思维之间存在矛盾。为了更好地解决这一矛盾，保证学生能够完整、高效地掌握科学知识，教师可以合理运用思维可视化方法，让原本抽象的思维变得直观，让原本内隐的思维变得可视。在此基础上，教师要基于学生实际学习情况，根据学生的思维特点采取各种有效的教学方式，实现思维可视化在课堂教学中的有效渗透，以此推动学生做到对科学知识、概念、原理的全面了解，并促进学生科学思维得到进一步发展。

一、小学科学课堂实现思维可视化的教学价值

所谓思维可视化，即为基于直截了当的教学措施把学生思维表征出来，以此减轻学生学习知识的难度，化解抽象科学知识和学生形象思维二者间的冲突。由于小学生的思维尚处于运算阶段，教师利用思维可视化教学方式可以有效消除学生的思维短板，帮助学生形成完善的科学知识体系。思维可视化运用于小学科学探究教学中有着十分重要的作用，主要表现为：

（一）判断价值

思维无法看得见、摸得着，若把思维通过直观化的形式加以呈现，便能够帮助学生实现准确分辨思维是否正确这一判断目标。比如，在进行“食物消化”相关知识的讲解时，为判断学生对概念的掌握状况，教师可引导学生把自己认为的食物消化流程、消化器官使用图形的方式直接呈现出来。而绘图这种直观性的措施，可以让学生的思维可视化，也能帮助教师更加全面地了解、判断学生的思维水平，清晰掌握当下学情，以此实现“顺学而导”“因材施教”等教学目标，并大幅提升教学效果。

（二）发展价值

在小学科学课堂上，教师采用多种教学方式引导学生思维可视化，可以促进学生的思维由浅层发展至深层、由具体延伸至抽象、由低阶迈向高阶，高质量推动学生的思维实现纵深性发展。例如，在进行“小灯泡”相关知识的教学时，教师安排学生实行可视化自主操作，也就是把灯泡的两个触点与电池正负极连接起来。为帮助学生由动作性思维转为抽象性思维，教师可提醒学生注意思考“将灯泡两个触点与电池正负极连接，为何小灯泡可以亮起来”这个核心问题，以此做到思维的可视化，也就是让学生一边观察电路连接的实物图，一边分析内在原因。这种课堂教学，能让学生的思维发展获得质的提升。

（三）整合价值

利用可视化思维，能够让学生更加直接地把自己的想法和其他学生的加以整合，对观点进行持续完善，促使学生做到更为全面且合理地认识、了解科学现象。比如，在讲解“有生命的物体”的相关内容时，通过要求学生使用思维导图直接表征出人类、动植物的生命特征，再结合自身想法加以补充和辨析，能够让这种思维可视化推动学生实现思维的合成反应，帮助学生的思维品质得到提高。

（四）评价价值

基于思维可视化，能让学生取得更为突出的思维轨迹和成果，有利于教师对学生的思维实施精准评价，也能帮助学生相互间进行评价。

二、实现思维可视化教学的方法

（一）使用思维导图，让学生的思维可视化

思维导图就是利用图片、表格、符号等元素帮助人们探究问题、厘清思路，以此让思维变得可视化。小学生因为具有形象思维特征，因此，思维导图对其日常学习十分重要。同时，思维导图可以把科学知识通过图解的形式直接表现出来，降低学生对文字语言的认知难度，促进学生思维的可视化。比如，教师为学生讲解各种材料的餐具时，就要让学生充分调动眼睛、耳朵、鼻子和手等多种感官，对不同种类的材料（例如金属、陶瓷、木头等）产生更加深刻的认知。若是采取传统的口头、书面讲解方式，则无法让学生对这些材料产生直观、深入的感受。而且，如果教学仅局限在让学生动手“摸一摸”，则也无法让学生对不同材料实现全面的体验。所以，要让学生结合多种感官，利用思维导图，实现思维留痕、可视，不仅能够让学生了解需要分别使用哪种感官进行感受、体验的侧重点与方式是什么，也能促进学生的思维由片段化、模糊化、无序化发展为全面化、清晰化以及可视化。采取这种图文并重的思维导图教学方式，可让学生在科学基础理论知识、关键词、图形等多个方面构建起有效的记忆链条，帮助学生实现学习思维的可视化，让学生具有更高的科学素养。

（二）进行探究性实验，让思维看得见

实验是小学科学课堂上的重要一环，小学科学探究教学无法脱离实验单独实施。因此，教师在教学活动中，需更注重实验活动的组织、设计，以此让学生对知识产生更深刻的理解，以让学生更为直观地接触了解科学知识，实施科学探究，提升学习效果。另外，学生在参与实验时，通过自主动手操作即为“思维可视化”的直接体现，因为学生的操作行为需依赖思维的驱动才能实施，因此，学生进行实验活动就是自身思维的体现。比如，教师在以磁铁为教学材料为学生组织科学实验活动时，准备了多种形状的磁铁；对于实验内容的设计则可在征求学生想法与意见的基础上，得到能令大部分学生感兴趣的实验方案。而在实验过程中，学生开动脑筋、自主思考，并在教师预设好的实验流程下有序开展实验。通过这种实验活动，不仅学生的思维获得了良好的发展，他们还能在动手实践中表现其思维过程，由此就间接地实现了“思维可视化”。在学生实验结束以后，教师应当与学生一起对本次实验活动加以总结，还要为学生的实验成果进行公正、合理、准确的评价。并且，评价并非只是教师面向学生，也可以是学生对教师设计的实验内容、教学组织等进行评价。由于学生在对教师展开评价时会对该堂课的内容进行思考、回忆，体现了学生的思维，这也就实现了思维可视化的教学目标。因此，教师在实验活动中应当注意引导学生将自己的思维尽量发散，在实验完成以后还要及时加以总结、评价。这些，均为实现科学课堂上思维可视化的重要措施，更是推动教学效果有效提升的核心基础。

（三）使用探究式学习单，实现“关键问题”的思维可视化

在讲解电磁铁磁性强弱程度影响因素的知识时，学生大多集中于分析铁芯粗细与长度、电池大小、线圈数目等。为了促进教学效果的提高，教师可设计探究式学习单，让学生在关键问题的引导下实现思维可视化。学习单的设计如下：①确定合适的研究对象，如部分学生考虑到磁性和电能存在关联，而和电有关的材料为电池、线圈，由此就决定将电池与线圈作为研究对象；②正确地缠绕导线，能锻炼学生的指向性比较与判断思维，需要由起始端留出合适的一段导线，缓慢缠绕，最后在两端打结固定，并注意控制好前后两次吸附大头针环节的细节内容；③得出实验结果，基于关键问题的引导，要求学生用自己的语言归纳总结个人的思维逻辑，而且要在倾听、讨论过程中积极思考、推测，从而激活思维，优化探究实验流程，提高学生的科学思维水平。

（四）加强学生的互动交流和自主思考，让思维摸得着

要想在小学科学课堂上实施思维可视化教学，就要强化学生的自主思考，增进师生间的互动关系，以此让学生在学习过程中更好地发挥主观能动性。教师也能更为全面地掌握学生的内心想法和学习中碰到的难题，还能在师生互动的基础上构建良好氛围，让课堂教学更加轻松、和谐。更为关键的是，学生的自主思考和师生的互动，能让学生的思维直观表现出来，由此教师就能根据学生的思维特征改进教学方案，取得更好的教学效果。例如，在讲解植物环境的相关知识时，教师可先让学生分析植物生长与环境间存在何种内在联系，在学生思考分析结束后，再随机抽点几位学生回答问题。比如可提出以下问题：“为何冬季许多树木的叶子都掉下来了，却还有小部分树木的叶子依旧保持绿色呢？”学生会相继对此陷入思考，此时教师也要和学生一同思考、分析，在适当时机对其进行点拨、启发，用这种方式引导学生自主思考和掌握学生的具体思维情况。还可以在学生思考问题的环节，让学生以小组为单位进行合作学习，这不仅能增进学生之间的关系，还能让学生的思维相互碰撞，得到有效激活，更好地调动学生的自主学习、思考意识，也让学生的思维从更多的维度呈现，帮助教师掌握学生实际学习情况，真正实现思维可视化教学。

（五）基于特定探究情境的课后评价，实现思维可视化教学评测

著名心理学家西蒙提出，思维可看作是由问题空间层面实施的搜索过程，科学探究通常是由提出问题为起点、解决问题为重点，如此便形成了一个完整的科学思维过程。同时，不论何种科学问题的提出都要以已知知识体系作为基础，所以，对学生科学思维的评价，应侧重于学生在特定探究情境中是否可按照已掌握的知识内容、结合实际条件提出具备研究价值的科学问题和可行的研究方案。因此，在具体课后评价环节，可利用情境化探究活动“再现”，以此观察学生的思考、研究、实践、操作、总结的科学探究全过程。可依照PISA 科学素养测试题，为学生设计在实际生活中有可能碰到的台风、山洪、地震、温室效应、大气、细菌等一系列情境化、多元化、主题化的阅读理解素材，且其涵盖图文、表格等多种形式，能直接评估学生对相关自然界与科学理论知识的运用能力、面对科学事物的真实态度，尤其是掌握学生对科学实验数据、图表的分析和推断水平，评估学生的批判性思考能力。

三、结语

思维可视化教学应用于小学科学探究课堂上，主要需针对小学生的思维特征设计合理的教学方案，教师也要意识到此教学方式对于提高学生核心素养的重要意义。要在教学中合理运用思维导图、实验活动、学习单、师生与生生互动等方式推动学生思维可视化，提高教学有效性。让学生在深度完成科学概念学习的同时，促进自身科学思维的养成，将学生培养成为当前教学理念下的综合型高素质人才。