低年段兒童科學思維可視化策略研究

盧 慶

（南京師范大學附屬中學新城小學北校區(qū)，江蘇南京 210019）

思維可視化是指利用一系列圖示技術將原本不可視的思維（思考方法和思考路徑）呈現(xiàn)出來，并使其清晰可見的過程。思維可視化的方法更加關注知識表征背后的學生思維規(guī)律，被可視化的思維更有利于理解和記憶。相對課堂教與學傳統(tǒng)與未來的分界，思維可視化視角的必要性和獨特性日益顯著，值得塑造。將思維可視化的策略運用到低年段的科學教學中，可以有效促進學生的學習，使學習者主動去建構(gòu)知識，加深對科學知識、科學概念的理解。低年段兒童由于其身心發(fā)展的局限性，對思維可視化有著極大需求，而如何有效運用各種策略促進低年段兒童科學思維可視化，須結(jié)合其身心發(fā)展特點以及思考模式實踐摸索。

一、立足實際——低年段兒童身心發(fā)展特點

一、二年級學生，處于小學低年段，其身心發(fā)展處于低幼階段，邏輯思維、語言表達、動手操作能力都尚未成熟。尤其一年級學生，剛從幼兒園走入小學，認知發(fā)展從前運算階段過渡到具體運算階段，其認知、學習習慣都要進行調(diào)整適應。在低年段科學課堂上，我們經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)教師在組織學生課堂學習時存在一些困惑：對于心中所想學生時常表述困難、課堂交流陷入僵局，思維難以擴散、碎片化知識學生難以建構(gòu)體系......而這些難點其實也與學生身心發(fā)展水平息息相關。

皮亞杰對于兒童身心發(fā)展的研究表明7—11歲兒童（具體運算階段），其認知機構(gòu)已經(jīng)發(fā)生了重組和改善，心理發(fā)展開始體現(xiàn)自我中心主義，思維也具有可逆性、動態(tài)性、守恒性和多維性。這一階段的兒童雖然掌握了一定的邏輯運算能力，但是其運算離不開具體事物的支持，即難以進行抽象的邏輯運算（運算指內(nèi)部的智力和操作）。不同學生個體由于其家庭背景、教育環(huán)境影響，其身心發(fā)展可能會有些許差異，但其整體水平基本符合皮亞杰對兒童身心發(fā)展研究的結(jié)果。

針對兒童這一階段身心發(fā)展特點，我們也就不難理解，為何低年段兒童在脫離具體物象之后，對一些科學事實、科學原理的表述缺乏邏輯條理。且無論是科學教育還是其他學科教育，教師在實施課堂教學時總要以實驗、教具等多種途徑、工具輔助：科學實驗、動手操作以豐富學生對客觀世界的感性認識，繼而上升到理性認識；形式各異的教具為學生思維運算提供具象支架，促進其內(nèi)部知識經(jīng)驗重組。而這一切最根本的目的都是克服低年段學生抽象運算困難，幫助其更好地進行思考以及思維呈現(xiàn)。

二、理論支持——典型思維模式認知

為了幫助低年段兒童更好地將思維結(jié)果呈現(xiàn)，理清問題關聯(lián)，我們需要對人類思考問題的模式有所理解。思考本質(zhì)上是一個讓思維從無序到有序的過程，正常人包括兒童的思維方式大致分為漫思維和聚思維兩種模式。

1.漫思維——是大部分人大部分時間的思維方式，通常是從一個想法漫入，然后思緒各種自由地游弋、隨意散漫地發(fā)散，最終的終點可能距離起點的想法已差之千里、毫不相干了。

圖1 漫思維模型（圖片來自網(wǎng)絡）

這種思維模型看似沒有太大作用，但“頭腦風暴”這種依賴腦力激蕩的思考方式倒是適用于漫思維。在一個差異組合的班級里，在每個孩子無限可能性的思想碰撞中，可以去尋找最佳方向，或挑選最佳路徑。例如蘇教版一年級下冊科學教材《石頭》這一課，其中有一個教學環(huán)節(jié)是讓學生思考石頭的用途，此時學生思考問題的思維模式就是漫思維了，全班同學圍繞石頭用途這一點發(fā)散思維，學生既可以從已有的知識經(jīng)驗、生活體驗出發(fā)，也可以結(jié)合石頭特征對其用途做出猜測構(gòu)想，總之在這一思維模式下，答案是開放自由的。

2.聚思維——是少量善于邏輯分析的人的思維方式，通常是先自我發(fā)散，然后在眾多的發(fā)散思維點中篩選可能達到目標的點，聚合這些點匯集成靠譜的方向，最后再具體細化以便落實到實踐中。

圖2 聚思維模型（圖片來自網(wǎng)絡）

這種聚思維的模型就像一個漏斗，最后沉淀下來的想法是經(jīng)層層篩選的。當然，聚思維模式的初期也有一個漫思維的過程，不同的是，從思維的起點開始，就應當目標明確，以便于篩選和聚合直接指向目標的思緒點。同樣以蘇教版一年級下冊科學教材為例，在《玩泥巴》這一課，為了捏泥塑，我們需要篩選出黏土，而如何從日常的土壤中篩選出黏土則是一個指向明確、目標清晰的問題，需要我們依靠聚思維來解決。首先從腦海中發(fā)散出各種篩選泥土的方法，如用手撿、用鑷子捏、用篩子篩等，進而選出可行方法，再將這些方法聚合、排序，找出最佳組合，最終細化到實際操作。

三、出謀劃策——趣味“思維工具”促學習

為了更好地將思維結(jié)果呈現(xiàn)出來，我們需要借助一定的策略。目前國際通用的、促進思維可視化的有效思維工具主要包含兩大類：Mind map（心智圖或思維導圖）和Thinking map（思考圖、思維地圖或思維導圖）。Mind map特指把“從一個中心點向外發(fā)展”的思維進行圖示化呈現(xiàn)的方式，Thinking map則更側(cè)重于呈現(xiàn)我們的思考過程。

而無論Thinking map還是Mind map，其共同點在于：讓我們的思維可視化。結(jié)合低年段兒童的興趣點，我們可以將一些思維工具再次加工，使其更加童趣化，學生也能樂于接受。針對科學課不同主題內(nèi)容，我們可以選擇合適的思維工具來促進學生思考學習。

1.氣泡圖

氣泡圖是思維可視化工具里面最有意思的一種。首先，它有一個中心主題，然后用線段發(fā)散出很多氣泡，每個氣泡是一個創(chuàng)意，都和中心點有關聯(lián)。這一思維工具在蘇教版小學科學一年級下冊教材中也有所體現(xiàn)：“石頭”這一課，為了讓學生更好地觀察總結(jié)石頭的特點，教材中采用了氣泡圖。

圖3“觀察石頭”氣泡圖（圖片來自蘇教版一年級下冊科學教材）

用氣泡圖這一思維導圖呈現(xiàn)思維過程，其優(yōu)勢在于：可以讓學生不斷地發(fā)散思維，學生會自覺產(chǎn)生增加氣泡的動力，但又不能隨意添加。這樣既能發(fā)揮漫思維的優(yōu)勢，又能防止思維結(jié)果偏離初衷。在實際授課中，我們曾對水平相當?shù)膶W生采取過對比教學，一組學生在觀察石頭時，不提供氣泡圖這一思維工具，而另一組提供氣泡圖，學習結(jié)果表明，采取氣泡圖的學生在表述觀察結(jié)果時更加有條理并且能夠發(fā)現(xiàn)更多特點。

如若學生在學習過程中已經(jīng)可以熟練使用氣泡圖，我們也可以嘗試運用進階版氣泡圖——雙重氣泡圖。

雙重氣泡圖在氣泡圖基礎之上又多了一個維度以及研究對象，除了可以發(fā)散思考某一事物的特征，還可用來比較事物的相同和不同之處，對于學生思維能力的要求也更高。例如，蘇教版一年級下冊科學教材《動物與人》這一課，教師在引導學生比較動物與人的異同點時，則可以采取雙重氣泡圖的方法。左圖中心圈中是研究對象：動物；右圖中心圈中是研究對象：人。每一個小氣泡代表其特征，而其中交叉部分則代表二者的共同特征。通過雙重氣泡圖的呈現(xiàn)，學生對于人和動物分別有哪些特征以及它們的共同特征就可以一目了然了。

圖4 雙重氣泡圖

2.樹結(jié)構(gòu)圖

樹結(jié)構(gòu)圖主要用來對事物進行分類。其第一層級分支數(shù)依事物類型而定，在第一層級以下，學生可繼續(xù)補充同一類型事物。

樹狀結(jié)構(gòu)圖特別適用于學生解決一些復雜的分類問題，幫助學生從多維度。多層次進行分類歸納。以蘇教版小學科學一年級下冊《石頭》這一課為例，學生在對石頭進行分類時，往往會出現(xiàn)這樣的狀況，學生在一次分類活動中，出現(xiàn)多個標準，結(jié)果自己在表述時也道不明白，如果我們依托這樣的樹結(jié)構(gòu)圖來梳理，首先主題是石頭，第一層級是各種標準如：顏色、形狀、是否有斑紋等，第二層級我們就依托第一層級進行分類，顏色包含深色、淺色，形狀包含方形、圓形，依次歸類。學生按照第二層級的標準依次進行分類，每完成一項再進行下一項。從縱向看每一個分支代表一個明確的類別，它們有著共同特征。從橫向看，不同的分支是不同的分類維度，它們互相區(qū)分又有聯(lián)系。利用這一個樹結(jié)構(gòu)圖，我們很容易就將學生雜糅的難以言喻的思想條分縷析、界定明確。

圖5 樹結(jié)構(gòu)圖

3.魚骨圖

魚骨圖，又名因果圖，是一種發(fā)現(xiàn)問題“根本原因”分析方法，問題標成“魚頭”，魚骨列出產(chǎn)生問題的可能原因，有助于說明各個原因之間如何相互影響，以及更加理性地分析事物形成的原因。

圖6 魚骨圖

以蘇教版小學科學一年級下冊《玩轉(zhuǎn)小水輪》這一課為例，當教師帶領學生一起探究哪些原因可以幫助水輪轉(zhuǎn)得更快時，我們可以將學生的實驗結(jié)論，以魚骨圖的方式進行呈現(xiàn)，小方框內(nèi)填寫：增加水量，將水舉高等催生因素，“魚頭”框中即是實驗效果：水輪轉(zhuǎn)速提高。如果學生在實驗過程中，通過自己的思考又發(fā)現(xiàn)了更多可能導致水輪轉(zhuǎn)速提高的方法，那我們就可以繼續(xù)延長魚骨，使我們的思維體系更加豐富完善。

綜上所述，在日常科學課上，教師可借助以上一些簡單的Thinking map或Mind map，帶領學生一起加以運用，慢慢地，學生就會知道“在做什么樣的事情的時候畫什么樣的圖”，根據(jù)不同主題選擇合適的解決路徑，通過這種習慣來整理自己的思路，讓事情變得更簡單、更清晰、更有條理，真正實現(xiàn)思維可視化。相信這種思維可視化的方法論遷移到其他學科也一定能使學習事半功倍，而我們一線教師們從低年段的科學課開始進行這樣的思維訓練，對學生來說可能終身受益。