“双减”背景下以图形提示提升初中科学学习效率的实践

俞剑锋

一、 探究起源——教学概述复杂冗长,学生不易理解、不易形成整体知识框架

笔者在20多年的初中科学教学中发现,学生对复杂冗长的概述教学较难理清思路,即使通过大量重复练习,也不能理解与应用。初中科学教师对知识点的传授都不感到陌生,在教学过程中都能体现,也能让学生在授课中得到知识,逐步推动学生学习思维的形成。但是在传统教学观念影响下,教师并没有考虑学生抽象思维是否成熟,能否有效掌握知识点,这样就影响了学生学习科学知识的深度。学生缺乏科学知识的网络结构,必须通过大量重复练习加以巩固,这样不仅加重了学生学习负担,浪费了大量时间,而且效果也不是很好。笔者结合多年教学经验总结了以下几个主要问题:

(一)教师以书本为主要载体,概述为流程,知识概念教学太抽象化

在传统的初中科学教学中,教学任务的布置以及教学活动的设计、教学课堂的节奏等都按照教材安排进行,学生通过探究等方式对概念进行掌握,其实很多学生并没有对知识概念真正理解,因为概念知识太抽象化,不是背诵文字就能加以掌握的。

(二)学生学习任务以文字记录为要点,缺乏空间物理思维

在传统的初中科学教学中,学生上课只是关注课堂学习,通过笔记落实知识掌握,这样往往没有将整堂课作为一个整体,导致对知识的网络结构认识不充分,尤其思维薄弱的学生在综合题中不能审清题目、理清思路。

(三)学生学习时间长,注意力不能持续,难以形成知识网络框架

在传统的初中科学教学中,学生对课堂的关注度是有限的,长时间学习和作业易产生疲劳,导致听课注意力不集中,一旦某个重要知识点没有落实,后续知识点便无法深刻理解,进而缺乏整体思维不能形成整个知识网络框架。

二、 具体实践——链接“双减”提升效率,图形是方法

通过长期的教学探索,笔者尝试整理出了一套以图形为知识框架的模式,来链接抽象思维,进而理清思路,简化解题路径,从而达到减负提效的作用。“双减”要提高效率,图形是方法,以下便是笔者在实践中尝试的几种图形:

(一)概念图——化繁为简,理清思路,减轻记忆负担

概念图:利用一个图或一组相似的图,理清一个知识点。

概念知识是学生的一大薄弱点,因为概念知识学生一般都死记硬背,缺乏对深刻含义的理解。为了帮助学生深刻理解概念含义,笔者举出以下几个案例,尝试用概念图方式来对学生进行思维可视化教学。

案例1:血液循环路径

在常规教学中,先了解心脏结构(图1),再结合血管路径熟记体循环、肺循环(图2)。

图1 心脏结构

图2 体循环与肺循环

体循环:左心室→主动脉→各级动脉→全身毛细血管→上、下腔静脉→右心房

肺循环:右心室→肺动脉→肺部毛细血管→肺静脉→左心房

由于心脏结构和血液循环路径烦琐复杂,学生不容易理清也不容易记忆。我尝试着把复杂的血液循环路径和心脏结构转化为简单的概念图(图3),把整个循环系统分为两部分,理清后再重新组合,然后加以应用,要求学生看图说出循环路径名称,并在图中指出口服药物以及挂盐水药物经过路径并到达治疗部位,学生能非常熟练地掌握、记忆、应用。

(a)肺循环

经过多年教学尝试,笔者发现图表更容易让学生记忆并掌握知识,大大提高了学生的理解、记忆和应用能力。

在血液循环学习中存在诸多概念,也可以尝试应用概念图简化一些复杂的教学内容。

在教学过程中,引导学生梳理相关概念之间的联系,能更好地提高其解题能力,同时在平时的教学过程中,尤其是章节内容综合复习时,也应注重对相关概念知识进行整理。

案例2:做功的定义

常规教学中功的定义:一个物体在力的作用下沿力的方向通过一段距离,我们就说这个力对物体做功了。然后看图判断,举例说明是否做功了,比如运动方向和力的方向不一致不做功,一个物体受到力的作用但没有通过一段距离,也不做功等。图4是浙教版科学九年级上册第三章功的定义图片。

图4 关于是否做功的实例

这样的教学其实是很抽象的,学生很难体会真正做功的含义。我尝试着用概念图的方法去讲述做功的原理,学生较以往更容易接受和理解。

要讲清楚做功的定义,其实只要从任何一个事例当中找到是否有一种能量在力的作用下转化成另外一种能量。以上三图都有力的作用,都消耗了人或机器的能量,但是否转化成对应物体的能量呢?如果没有转化成物体所增加的能量,那我们说这个力对物体不做功。如果这个物体获得了增加的能量,那我们说这个人或机器对物体就做功了。见图5。

图5 从能量角度理解是否做功

首先确定能量是否转化,再结合教科书的定义找到力的大小和相应的距离,得以判断、应用、计算。

在教学中利用概念图的形式稍作提示,就可大大提高学生的理解能力。这一概念图模式,可以应用于更广泛的教学中,具有较强的可操作性。

(二)模型图——更清晰呈现剖解知识难点,化难为易

模型图:建立实物模型,理清内部结构,掌握工作原理。

教学中某些知识点存在较大的难度,学生往往课上学会,课后就忘。依据教学内容可以灵活运用模型图方法,降低学生理解负担。

案例3:在泌尿系统常规教学中,我们把泌尿系统四大器官(图6(a))肾脏、输尿管、膀胱、尿道与肾单位形成尿液(图6(b))是分开描述的,不利于学生形成整体的观念,无法把肾单位形成尿液与泌尿系统结合,容易把肾小管与输尿管混淆。

图6 泌尿系统结构与功能

如果把肾单位加载到肾脏模型图上(图6(c)),思维薄弱的学生通过可视化教学,就能形成整体结构。看似小小的变化,却有事半功倍的作用,更有利于学生理解掌握尿液形成的过程并记忆。

案例4:在初中八年级下第一章第5节磁生电中,常规教学是设计一个探究实验(图7),通过纵向比较,概述了电磁感应原理。空间思维敏捷的学生理解能力强,掌握得好,但空间思维弱的学生一片茫然,难以掌握。

图7 磁生电实验装置

常规教学如图,通过探究实验找到其规律:

电磁感应原理:在闭合的电路中,部分导体在磁场中做切割磁感线运动会产生感应电流。

电磁感应原理是一个重点知识,掌握有一定的难度,学生总会出现这样那样的错误。为了更好地呈现,便于理解记忆,我在教学过程中,放弃了教科书上的探究方法,设置了多个模型图(图8),在教学过程中,通过模型图找不同的游戏方式,找到了许多特点,最后总结,得出结论。然后通过实验验证的方法,证明结论的真实性。这样学生更容易理解电磁感应原理现象。

图8 磁生电模型图

通过模型图的改进,使得原本抽象的内容转变成可视化图形,学生对知识从纯粹的机械记忆,到图像可视化一目了然式的理解性记忆,避免了因记忆效果不佳而产生烦躁情绪。利用模型图形式不仅利于学生的理解,更利于培养学生对知识进行系统整理的意识。

(三)流程图——提供清晰解题思路,减轻学生阅读疲劳

流程图:一个知识点变化到下一个知识点,再推导出下一个知识点的过程,也即从小知识点演绎到大知识点,或从大知识点演绎到小知识点的过程。

在常规教学中,我们总是利用教材内容按部就班,一块一块的知识讲解下来,由于内容较多,学生很难知识系统化。笔者在多年教学中发现如果先给学生一个系统知识,然后一块一块地授课,结果学习效果大增。所以我大胆放弃了一些探究式授课,改为验证性教学,达到了事半功倍的效果。以初中科学九年级上册第一章第三节内容为例:

案例5:探究酸的通性

通过探究实验归纳出酸的五条通性:

本人放弃探究性教学,如图9所示,先给出酸的五条通性,通过实验加以验证,总结出特点,再进行举一反三找规律。

图9 举一反三找规律

采取这样的一种图片呈现方式授课,不仅能很好地记忆酸的五条通性,也能很好地促进对实验验证和探究的理解。流程图能明确相关知识之间的联系,知识脉络显现得更为清晰。同时将教材中大段的探究式文字进行有效删减,也便于学习。通过多年教学加以对照,发现利用图形呈现方式学生对酸的通性掌握程度更好。

(四)思维导图——让学生学会自主学习、整理知识

思维导图:由一个概念推导出多个性质,由一个性质推导出用途。

在常规教学中,通过实验探究,发现规律,推导应用,逐条推导,归纳总结,造成注意力不集中的同学不能全面归纳。思维导图的方式相较于知识框架,能更好地体现知识之间的联系,通过关键词能更快地让学生找到相关知识点之间的联系,使知识更直观地体现。

思维导图模式很多,可让学生自己动手进行整理,多样化图形具有直观的效果,能更快速地寻找到相关知识所在的位置。文字标注能进一步细化图形所要表达的知识内涵,简洁、明了。把学生抽象思维落实到有框架的路径可循,把零散的知识在复习阶段归纳整理,理清知识框架,构建知识系统。

三、 评价反思——践行“双减”减负学生,提升课堂效率

图形“思维可视化”的教学,对学生具有促进作用,践行了“双减”政策,减轻了学生的负担,学生的思维也不断开阔。

(一)教由“图”变——变被动为主动,增强了课堂互动

教与学是教学行为中互相依存、彼此制约、互相影响、对教学具有支架作用的两个因素。传统的科学课堂教学在具体实施时大都是围绕教师“讲”来进行的,学生的“学”从属于教师的“教”,在这样的课堂上,图形“思维可视化”教代替了学,教师的讲解代替了学生的探究,图形可视化教学使课堂上的互动更多了。

在培养和提升学生分析、解决问题的能力前期,学生从模仿教师开始。教师教会了学生建立思维模式,学生就能从容应对各种解题技能。

(二)课由“图”动——变静态为动态,提高了教学效率

课堂教学过程不是教师单向的知识传授和线性参与,而是“师生共学”。俗话说:“得法者事半功倍,不得法者事倍功半。”学生的能力最终体现在解题应用上,教学策略应从解题入手,调动学生学习的主动性,让学生独立思考,形成自己的解题思维模式。尊重学生的先期学习体验,避免教师大一统的主宰,避免教学的盲目性和跟随性,建立教师自己的教学方法,提高课堂效率。为了更好地锻炼学生,在平时的教学过程中,教师应避免一言堂,在课堂中可以让学生尝试表达,从而使其充分地暴露思维障碍,同时让其他学生尝试评价,让学生进行归纳总结,这样也能更好地促进学生对知识的理解,促进学生的发展。

(三)趣由“图”生——变枯燥为有趣,激发了学习热情

有些学生对美术绘画有着极大的热情,教师可以尽量发挥学生的专业特长,鼓励学生用美术图形的方法归纳科学知识,从而激发学习兴趣,使课堂教学获得良性的发展。

除了在课堂教学中模仿教师的解题思路呈现,教师还可要求学生在平时的作业过程中,不断强化这一学习习惯和能力,从而更好地促进学生的学习,促进学生学习能力的培养。只有在平时的练习中不断地运用和强化,才能更好地培养学生的学习兴趣和发展学生解决问题的能力。

四、 结语

“图形提示”教学法实施以来,虽然这样的教学也取得了一点效果,但是这还远远不够的。在“图形提示”教学中,我们看到了通过图形梳理对科学学科的催化和激活作用,把图形引入科学教学,激活了课堂,简化了教学。在这样的教学实践中,学生的学习兴趣和效率得到了很大的提升。践行教育部提出“双减”政策,从根本上改变现有的教育生态模式,减轻学生负担,提高学习效率,这一切将是笔者继续探寻的方向。