從前概念視角探析思維可視化科學(xué)課堂教學(xué)

摘?要：“思維可視化”是促進(jìn)兒童思維發(fā)展的有效認(rèn)知策略。在教學(xué)過程中利用前概念思維可視化、學(xué)生思維可視化、板書設(shè)計可視化、學(xué)習(xí)效果可視化等方法，能夠找準(zhǔn)科學(xué)探究的開端，把握科學(xué)課堂的節(jié)奏，了解科學(xué)探究的效果，促進(jìn)科學(xué)探究活動有效開展，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力，進(jìn)一步提升學(xué)生的科學(xué)思維品質(zhì)，修正學(xué)生的錯誤，構(gòu)建全面完善的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞：前概念;思維可視化;課堂教學(xué);構(gòu)建認(rèn)知

科學(xué)課是對思維邏輯要求較高的一門課。部分課題涉及的內(nèi)容超出現(xiàn)有認(rèn)知水平，因而學(xué)生難以理解。“思維可視化”是針對兒童抽象思維發(fā)展的局限性而提出的認(rèn)知策略，是建立在思維發(fā)展的認(rèn)知心理學(xué)基礎(chǔ)之上的。“思維可視化”包括“可視思維”和“出聲思維”。指的是通過概念調(diào)查、課堂觀察、動作表情、圖表、文字記錄、繪畫、習(xí)作圖示、表演、視頻、演示、實驗、提問、說一說等多種多樣的方式將學(xué)生看不見的思維過程展現(xiàn)出來。

科學(xué)課堂往往開端于一個問題或者一個現(xiàn)象，再通過教師一系列的引導(dǎo)，透過現(xiàn)象看到本質(zhì)，理解現(xiàn)象背后隱藏的原理或者概念。值得注意的是，學(xué)生在接受教育的時候，不是“空著腦袋走進(jìn)教室的”。長久以來自身的生活經(jīng)驗和學(xué)習(xí)經(jīng)驗，學(xué)生的腦袋中已經(jīng)形成了對各種各樣的事物存在部分正確、片面或者是模糊的認(rèn)識和理解，這就是前概念。

前概念是隱藏在學(xué)生腦中的，能否糾正錯誤的認(rèn)知是科學(xué)課堂教學(xué)的關(guān)鍵。因此科學(xué)課堂的開端就要由學(xué)生的前概念入手，將我們的課堂思維可視化，讓整節(jié)課思維邏輯呈現(xiàn)在學(xué)生面前，在掌握學(xué)生的思維狀況的前提下，有針對性地設(shè)計科學(xué)探究活動，組織實施教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生對科學(xué)知識、概念、原理的理解更深入、更透徹、更系統(tǒng)，使學(xué)生的思維能力得到有效發(fā)展，提升學(xué)生的思維品質(zhì)，完善學(xué)生的思維體系，引導(dǎo)學(xué)生解決認(rèn)知沖突，構(gòu)建起系統(tǒng)而全面的正確認(rèn)知。

一、 科學(xué)探究的開端：前概念思維可視化

科學(xué)探究活動的起點應(yīng)以學(xué)生已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，因此采用恰當(dāng)?shù)姆绞秸{(diào)查和呈現(xiàn)學(xué)生的前概念十分必要。當(dāng)學(xué)生用可見的方式形式將隱形的思維呈現(xiàn)出來時，能幫助教師依照學(xué)生的認(rèn)知需要和特征，有效引導(dǎo)學(xué)生的主題探究活動更有針對性，讓學(xué)生主動建構(gòu)對科學(xué)概念的理解。

前概念的調(diào)查方式有多種，如課前：觀察活動、問卷調(diào)查、訪談、習(xí)題等，如課堂：提問、繪畫、填寫記錄等方式。前概念的呈現(xiàn)方式也有多種，如板貼、視頻、投影展示、講演等。前概念的調(diào)查和展示方式應(yīng)當(dāng)依據(jù)教學(xué)內(nèi)容的特點和學(xué)生的學(xué)情來選擇。

如教學(xué)《各種各樣的巖石》一課，課前通過布置學(xué)生在家長的陪同下去野外觀察巖石，并選取一兩塊拍照或者視頻描述巖石的特征。我們再選取典型的視頻和照片制作成視頻集，并在新課課前循環(huán)播放學(xué)生野外采集活動的視頻，讓學(xué)生看到自身和同學(xué)們描述的異同。緊接著在課堂導(dǎo)入環(huán)節(jié)拋出有層次的提問：①經(jīng)歷了野外巖石采集活動，誰來說說你用什么方法找到了巖石的什么特征？比如我用眼睛看到有的巖石是黃色的。②我們找到了各種各樣的巖石這么多的特征，誰能判斷哪些物體是巖石？通過學(xué)生的回答了解學(xué)生現(xiàn)有認(rèn)知水平所采用的觀察方法和所知道的巖石特征，順勢通過學(xué)生和教師的歸納，將口語化的描述轉(zhuǎn)化為專業(yè)術(shù)語。板貼在黑板上，呈現(xiàn)出來。

通過調(diào)查前概念，我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生大多采用“看”和“摸”這兩種觀察方法，對巖石特征的描述多為：到處都有、大小、輕重、硬的。因此我們發(fā)現(xiàn)需要完善學(xué)生對觀察方法的認(rèn)知，意識到多種觀察方法的結(jié)合以及工具使用能夠幫助我們獲得物體更全面豐富的特征。

通過進(jìn)一步要求學(xué)生在多張圖片中找出巖石的時候，發(fā)現(xiàn)大部分學(xué)生都能找到并說出不是巖石的如磚頭、瓦片是人為制造的。因此在該環(huán)節(jié)我們可以順著學(xué)生的認(rèn)知直接給出結(jié)論，即人工合成的不是巖石。巖石是天然形成的、廣泛分布的，天然、廣泛分布是所有巖石的基本特征。

二、 科學(xué)探究的推進(jìn)：學(xué)生認(rèn)知的思維可視化

前概念可視化后，我們找準(zhǔn)了課堂的起點，把握好了課堂的命脈所在。緊接著課堂中需要將后續(xù)學(xué)生認(rèn)知的變化呈現(xiàn)出來，分析學(xué)生在探究過程中的思維痕跡，推測他們的思維過程和思維狀態(tài)，了解其思維變化特點，及時發(fā)現(xiàn)問題所在，針對性地調(diào)整科學(xué)探究的節(jié)奏，促成學(xué)生向著積極的思維方向發(fā)展，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建正確的認(rèn)知。因此課堂教學(xué)中我們要采用各種可視化的手段實現(xiàn)學(xué)生認(rèn)知的思維可視化。

（一） 實驗記錄單思維可視化

實驗記錄單是了解學(xué)生腦中隱性思維非常關(guān)鍵的工具，因而實驗單可采用各種類型圖表、圖形、寫繪、勾畫等多種方式進(jìn)行設(shè)計，要起到引導(dǎo)學(xué)生開展探究活動以及呈現(xiàn)思維的作用。

如《各種各樣的巖石》一課，在觀察巖石特征的環(huán)節(jié)中，我們設(shè)計了附有工具使用指引的維恩圖記錄單，旨在學(xué)生在觀察的時候不僅發(fā)現(xiàn)正確的使用工具能夠幫助我們獲得更多的巖石特征，還可以通過維恩圖發(fā)現(xiàn)不同巖石具有異同特征。

（二） 集體表征思維可視化

集體表征指的是將集體揭示和闡明的觀點、立場呈現(xiàn)出來。對同一個實驗或者原理、不同人或不同小組之間的認(rèn)知過程或結(jié)論會有異同，往往這些異同就是我們應(yīng)當(dāng)抓住加以利用的閃光點，因此將個人與個人、組間的異同在全班進(jìn)行展示十分必要。因而可以在重要實驗結(jié)束后設(shè)計集體表征環(huán)節(jié)，將組間實驗得出的結(jié)論思維可視化，便于生生互動、師生互動，利用集體的智慧找出思維的漏洞、認(rèn)知的錯誤，解決疑難，完善認(rèn)知。

如《各種各樣的巖石》一課，在巖石分類的環(huán)節(jié)，為了讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)分類標(biāo)準(zhǔn)的多樣性以及不同的分類標(biāo)準(zhǔn)下會有不同的分類結(jié)果，我們設(shè)置了可視化的集體表征，每個小組將分類的標(biāo)準(zhǔn)和分類結(jié)果圖片板貼在黑板，因而學(xué)生能夠通過自身的觀察和思考就能得出正確的結(jié)論，突破教學(xué)重難點。

三、 科學(xué)探究的升華：板書設(shè)計的思維可視化

板書是伴隨課堂始終，記錄課堂重難點的最佳載體。善用板書能夠最大限度地展現(xiàn)思維的變化過程，幫助學(xué)生正確理解和記憶原理。我們可以針對不同課題的特點合理設(shè)計板書，如：思維導(dǎo)圖、圓圈圖、氣泡圖、雙氣泡圖、流程圖、復(fù)流程圖、樹形圖、括號圖、橋型圖、物體原型圖、示意圖以及各類表格等。在每個環(huán)節(jié)需要的地方，及時板演和記錄，呈現(xiàn)思維由淺入深、由簡單到復(fù)雜的過程，最后形成本課完整的認(rèn)知。

如《各種各樣的巖石》一課，首先在前概念調(diào)查環(huán)節(jié)將學(xué)生提及的觀察方法和巖石特征及時板貼，緊接著在巖石的特征環(huán)節(jié)，急需補(bǔ)充工具和觀察到的特征，最后通過最后一個環(huán)節(jié)的集體表征把利用巖石不同特征進(jìn)行分類的結(jié)果展現(xiàn)出來，形成由前概念——工具幫助下獲得更多的巖石特征——利用特征進(jìn)行分類——分類標(biāo)準(zhǔn)不同導(dǎo)致結(jié)果不同，繪制本課完整的思維邏輯。

學(xué)與教的思維可視化策略，是能夠?qū)崿F(xiàn)科學(xué)探究有效開展的一種重要途徑。通過前概念的思維可視化、學(xué)生的思維可視化、板書設(shè)計的思維可視化等的方法來展示科學(xué)探究實驗的設(shè)計、操作、記錄、交流等行為，讓學(xué)習(xí)方式真正走向“主動參與、探究發(fā)現(xiàn)、合作交流”，能夠有效培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，使思維的品質(zhì)得以提升，突破教學(xué)重難點，達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。

作者簡介：

湛海穎，廣東省深圳市，華南師范大學(xué)附屬龍崗樂城小學(xué)。