運用圖示策略促進科學思維走向深刻

章榮華

摘? ? 要?? ? 科學教學中，圖示的運用能為學生邏輯思維的發生、發展提供一座堅實的橋梁。因此在科學探究中應以“學生是圖示創造、使用、解釋、分享主體”的核心教學理念為指導，深度踐行圖示策略：畫圖觀察，促進主動思維;用圖記錄，促進嚴謹思維;借圖表達，促進清晰思維;比圖分析，促進求真思維;導圖總結，促進全面思維。

關鍵詞? ?圖示策略 科學思維 思維深刻性

思維活動是課堂教學的核心活動，科學思維是科學學科最本質的特征，也是學生核心素養的重要組成部分。在小學科學教學中，培養學生的邏輯思維是學科育人的重要任務之一。科學探究是人腦對觀察過的科學現象、科學事實、科學過程等形成清晰的科學圖景，并反復加工、合理改造、去粗取精，從感性認識上升到理性認識的過程[1]。教師對學生思維深刻性品質的關注與培育對個體思維邏輯水平的發展起著重要作用。

但在現實課堂中，培育學生思維的深刻性并不是一蹴而就的，由于教師對科學思維培養的課程材料建構、處理總是處于一種比較抽象的狀態，造成大多數學生的思維在抽象的情境中得不到發展。認知心理學家認為，思維的發生與發展離不開相應的內容，只有內容以具體而直觀、長久而穩定的方式加以呈現，才能更多層面地鏈接學生的思維斷層，促進學生的思維在直觀的對比中、借鑒中獲得持久的發展。因此，筆者萌生了通過圖示策略來促進學生科學思維走向深刻的想法，并認為圖示的運用能為科學思維提供豐富、穩定、宏觀的可視資源，這種形象的載體能為學生邏輯思維的發生、發展提供一座堅實的橋梁，為科學思維朝著深刻性方向發展提供可能。

一、畫圖觀察，促進主動思維

學生個體主動積極地參與思維是科學思維走向深刻的前提。教學中，為了確保學生能自主調控動腦的頻次，始終處于一種想探究的狀態，除了設置一些進階性提問外，運用邊觀察、邊畫圖的方法是不錯的選擇。特別是對那些思維水平、語言水平發展緩慢的學生來說，圖示的介入不僅讓他們在經驗的呈現上有了載體，而且在思維的過程中有了憑借，學習似乎變得比先前容易多了。因此科學探究中，筆者經常將畫圖作為重要策略引入課堂，建立了“畫圖暴露前概念—參照圖示展開探究—對比修正原有圖示”的教學模式，有效促進學生在學習中邊思考、邊實踐，將思維主動帶入科學探究。

例如在引導學生主動探究“螞蟻的身體結構”教學中，教師以學生對螞蟻的生活認識為起點，引導學生在觀察前畫一畫自己知道的螞蟻樣子。完成后，教師發給每個小組一個裝著螞蟻的觀察盒，讓學生帶著自己的圖畫，觀察活體螞蟻。最后讓學生針對觀察情況修改自己的圖畫。這樣的探究情境，讓學生始終處于一個漩渦式的探究情境中，吸引學生始終帶著真問題、真思考落實觀察行為，幫助學生在不斷修正中建構了螞蟻的身體結構——螞蟻的身體可分為頭、胸、腹三部分，頭部有一對觸角，胸部有三對足。

事實上，小學生與生俱來就有對各類小動物、植物進行描畫的興趣，借助畫圖來推進科學觀察、探究，首先滿足了學生的這份興趣。另外畫圖觀察的教學中，關注了迷糊認識與真實情景的對比，加強了個體之間的差異對比，強化了自我認識的迭代對比，這種層層對比為學生思維向深刻化層面發展奠定了扎實的基礎。

二、用圖記錄，促進嚴謹思維

在科學探究過程中，嚴謹、細致的科學探究態度是非常重要的，而這種態度的形成需要與其相適應的思維品質來支撐。為了培育學生的嚴謹思維，教師通常會挖掘教材中的中長期探究活動，讓學生開展5～10分鐘的獨立探究、觀察。但對小學生來說，保持長久注意力去探究科學現象，并且做到細致、嚴謹，往往存在一定的難度。此時，如果能借助畫示意圖的方式來記錄現象，則能讓小學生全神貫注地投入到探究中來。認知心理學家認為，“純粹的看”與“一邊記錄一邊看”相比，心理參與機制更完備、更成熟，學生大腦神經系統的聯結發生更頻繁。因此在教學中，引導學生運用圖示策略來記錄探究過程及其現象是促使小學生思維走向嚴謹的一條重要路徑，筆者把這種方法稱為膠片畫圖法，即用一張張靜態的圖片記錄、反映整個探究過程中觀察到的現象。

例如高錳酸鉀的溶解是一個物質逐步變成肉眼看不見的微粒，并在水中像煙霧一樣慢慢擴散的過程，要清晰地觀察到整個溶解過程，需要學生仔細地盯著溶解現象，靜靜地觀察五分鐘以上。通常學生會在觀察一開始表現得很興奮，但一會兒就會不自覺地露出迷茫的眼神，造成對溶解過程的理解一知半解。但如果采用畫圖的方法，讓學生以2分鐘時間為間隔，畫一畫高錳酸鉀剛進入水中，在水中擴散2分鐘、4分鐘、6分鐘四個時段的溶解狀態，學生就能在腦海中建構起一個動態的溶解過程：高錳酸鉀進入水中后，馬上像煙霧一樣散開來，一開始水底的顏色呈現深紫色，水中上部呈現淡紫色，隨著時間的推移，深紫色的地方向淡紫色的地方擴散……最后一杯水各個地方都呈現出同樣的紫顏色。這種形象直觀的認識為后續研討溶解概念奠定了基礎，降低了研討中語言表達的難度。同時，借圖畫來觀察的方式也促使學生積極主動地參與到觀察活動中來，并以一種嚴謹的思維方法專注在溶解現象的描述上。

三、借圖表達，促進清晰思維

在科學探究中，從觀察、記錄科學現象到建構科學認識是一個復雜的思維過程，因為個體對客觀事物的認識都是從原有思維模型出發的，通常帶著濃厚的主觀色彩，混雜了太多的自相矛盾。科學認識的建立就是用清晰的研判梳理糊涂的認識，將其去粗取精、去偽存真。此時，師生互動是一種重要的策略，在互動中，個體會做出深刻反思，同伴也會在研判中梳理因果關系。但互動的發生并不容易，由于小學生語言發展水平有限，往往找不到合適的詞匯來表述自己的想法、發現及其結果，特別是面對一些轉瞬即逝的現象更是如此。如若讓小學生用圖表、繪畫等方式予以記錄，將有利于學生在后續的研討中展開分析、歸納等思維活動，促進學生在抽絲剝繭中清晰表達。

例如對紙的內部結構，學生無法直接觀察到，也不容易表述清楚。如果教學中僅僅以告知的方式呈現紙內部的纖維組織，那學生會覺得索然無趣。因此在教學中，可以引導學生在探究餐巾紙的纖維組織時，結合觀察到的現象（紙表面、里面有細細的絨毛，被攪拌后的紙像絮狀的棉花一樣）畫圖推想紙里面的纖維是怎樣排布的。面對圖示，學生的交流表達就發生了：有的學生認為紙里面有細細的纖維，排布很亂;有的同學認為紙的纖維是有長有短的，但排列沒有規律;還有的學生認為紙里面像網格一樣有很多長短不一的線……此時，教師追問學生：“打印紙和餐巾紙的纖維分布狀況相同嗎？”面對新的問題，學生表現出的不是畏難，而是積極地把想法畫出來，并上臺展現了新假設——認為打印紙里面的纖維會更加粗壯，數量會更多，且分布更為緊密。

從上述案例可以看出，圖示的運用不僅降低了學生用文字記錄現象的難度，而且為后續研討“紙的韌性、吸水性等特點與纖維分布之間是否有關？”這一問題提供了語言交流的支架，為學生厘清和建構“事物特點與結構之間有密切聯系”的科學認識埋下了伏筆。

四、比圖分析，促進求真思維

求真思維是一種由表及里、觸及事物本質的認知方式，它是思維深刻性品質的核心反映，也是科學學科核心素養所在。因此，教師要把培育學生的求真思維作為小學科學教學的重要任務之一，既要明晰求真思維是沿著從淺到深的路線發展的，又要讀懂學生，認清學生在探究真理的路途中所遭遇的障礙、難點，進而在教學中尋找支架促進學生養成求真的習慣。

對以感性認識為主的十幾歲兒童來說，他們會因為人體接入簡單電路后，小燈泡不亮就推斷人體是絕緣體;他們也會因為看到杯子中是空的而認為豎直倒扣入水中，水會充滿整個杯子……當然要摒除知覺中的誤區，光靠提問來引發思辨是不夠的，還須要用圖示手段來呈現學生的第一感覺，并在對比思辨中撥云見日，形成真理。

例如，在探究熱氣球升空的原因中，學生總是停留在“熱氣球上升是因為空氣受熱膨脹，體積變大造成的”粗淺認識中，而對“熱空氣比同體積的冷空氣輕是造成熱氣球升空的本質原因”的理解則非常困難。但如果讓學生用畫圓圈的方式記錄一袋空氣在加熱前、加熱后、冷卻后的狀態（圖1），并讓學生畫出同樣多的空氣，比較它們的質量大小，學生的認識則會在直觀圖示的視覺沖擊中，馬上建立同體積的熱空氣比冷空氣輕的科學認識。

圖示的介入，為事實轉向意義（或結論）搭建了一座橋梁，圖示是一個半具象、半抽象的介質，它的呈現，不僅將那些觀察、體驗獲得的直接信息予以存儲，為小學生的思維探究提供了具象內容，而且為思維朝著有秩序、有深度的方向發展提供了路徑[2]。

五、導圖總結，促進全面思維

善于開展系統、全面的科學思維活動，善于從整體上用聯系的觀點認識事物是深刻性思維的重要表現之一。思維導圖的運用是培育學生全面、系統思維的重要方法，它能以直觀形象的方式對知識信息進行描繪，建構整體性的大腦認知。教學中，學生可在建立事物聯系、建構概念圖式、剖析實驗影響因素等任務時充分運用思維導圖，首先自主說說在學習中獲得了哪些認識（或知識），從中摘取關鍵詞記錄下來，然后使用線條、顏色、符號、詞匯、圖像形成氣泡圖、魚骨圖、維恩圖、網狀圖等，把支離破碎的認知形成有結構、有聯系的思維圖式。

制定“物體溶解快慢與哪些因素有關”的實驗計劃是一項有一定難度的探究任務，學生對實驗中保持相同條件的分析經常考慮不全、丟三落四，以致實驗在進行過程中常遭失敗。思維導圖的介入是保障實驗因素分析全面的好方法。教學中，給學生提供一些白紙，然后讓學生分小組用思維導圖畫出實驗影響因素，集體的研討、導圖的記錄會大大降低學習難度，促進學生多角度、全方位地展開思考（圖2），進而認識到物體溶解快慢的影響因素有物體顆粒大小、水的溫度、是否攪拌、鹽的多少、水的多少、攪拌速度等。在導圖的支撐下，學生準確而快速地認清每一次實驗中要保持的相同因素。

能取得好的效果，是因為思維導圖與人腦的認知結構是一致的，與小學科學教材的知識發展脈絡是吻合的，因此教學中應多結合教材設計一些用思維導圖支撐學習的活動，促進學生的思維走向深刻。

教育家杜威認為：“思維從直接經驗的情境而起。”[3]圖示是記錄經驗情境的具體載體，是促進科學思維走向深刻的具體內容。因此，圖示策略的運用能促進學生思維的發生、發展乃至深化。實施中教師要盡可能地鼓勵學生自我創造、運用圖示，彰顯圖示運用的自我價值，同時注意強化圖示與語言表達的雙向轉化過程，促進學生在“圖”和“文”的反復磨合中深化思維。

參考文獻

[1] 張紅霞.科學究竟是什么[M].北京：教育科學出版社，2010.

[2] 蔡鐵權，姜旭英.科學課程與教學研究[M].杭州：浙江大學出版社，2008.

[3] 杜威.思維與教學[M]. 孟憲承，俞慶棠，譯.上海：華東師范大學出版社，2010.

[責任編輯：陳國慶]