思維導圖和PBL教學模式促進學生深度思維能力培養

◇張 瑜（江蘇：南京蘇杰學校）

一、引言

思維最初是人腦借助于語言對客觀事物的概括和間接的反應過程，綜合各方觀點，所謂的深度思維就是指學生自主“分析、評價、創造”的思維，是發生在較高認知水平層次上的心智活動或較高層次的認知能力。具有深度思維能力的學生在知識信息加工、概念的理解與運用等方面有著更深刻的見解，能夠主動建構個人的知識體系，并且把所擁有的知識遷移到真實的情境中。

雖然思維不可見，但是基于思維導圖和PBL教學模式的課程設計，突出用精心設計的問題引導學生深入思考，通過對課程知識點思維導圖的繪制，清晰地呈現學生層層深入思考的全過程，讓整個深度思維發生的過程可視化。本文基于小學科學課程面向全體學生、倡導探究式學習、突出學生主體地位的基本理念，探究基于思維導圖和PBL 教學模式的課程設計如何在小學科學深度思維能力培養中發揮作用。

二、課堂對學生深度思維能力的培養

（一）PBL教學模式引入教學設計的理念

PBL（Project-Based Learning)教學模式是以問題為基礎，強調以學生的主動學習為主。該教學模式將學習與問題掛鉤，學生能夠在圍繞問題收集資料，發現問題、分析問題、解決問題的自主探究學習過程中，激發學習興趣，形成發現問題、分析問題、解決問題的能力和自主學習的能力。在課堂教學設計中引入PBL 教學模式，就是為了在課堂教學過程中，更注重學生通過自己收集材料、分析問題，了解問題解決的思路與過程，從而能夠靈活掌握相關概念知識，并利用這些知識解釋生活實際問題。結合小學科學目前實際教學情況，教師進行課程教學設計時關于問題的設計需關注以下幾個方面。

合理性。課程教學設計需立足于學生的認知特點和知識層面。首先，內容設計要以激發學生學習興趣和學生取得最大的收獲為設計的出發點；其次，問題情境和實例分析應該是真實的、常見的、生活的。學生可以通過分析和解決身邊生活中的真實問題，掌握相關的理論知識，并能夠在將來遇到類似的問題時準確地分析和解決。這一點緊扣教師備課中的“備學生環節”。

自主性。課程教學設計需立足于學生的主體參與，追求學生的主動發展。內容設計以培養學生自主學習、創新思維、邏輯思維、概括總結、小組合作等能力為出發點，充分發揮學生學習的主觀能動性。

科學性。課程教學設計需立足于提高學生的科學素養。內容設計以培養學生樂于觀察的能力、用科學術語描述觀察事物的能力、邏輯思維能力，以及發現問題、分析問題、解決問題的能力為出發點。

（二）有啟發性、邏輯性和梯度性的問題引導

在小學科學課程教學設計中，所謂有啟發性、邏輯性、梯度性的問題，就是能引導學生深度思考的問題。通過課堂上學習情境的設計以及教師精心設計的問題，推動課堂教學的發生、發展。整個教學過程，就是學生對一個個問題思考、分析、解決的過程。

我認為問題的設計要遵循以下幾點：設計問題要深淺適宜，要有啟發性，讓多數學生想一想、思維上跳一跳才能得出答案，這樣有助于啟發和提高學生的思維能力，進行深度思維的培養；設計的問題要有邏輯性和梯度性，也就是由淺入深，降低學習難度，激發學生的學習興趣，引導學生不斷深入思考；設計的問題要符合學生的年齡層次和認知能力。這就需要教師上課前對不同班級學生的知識儲備有一個大致了解，教師備學生環節要做到、做好，不能一個教案循環到底。

在情境的創設上要遵循以下兩個原則：首先，情境設計要真實，最好是學生熟悉的生活實例；其次，情境設計要符合小學生的年齡層次，這樣才能夠有效地帶領學生進入本節課的學習話題。熟悉的生活實例能夠有效引導學生先嘗試用生活經驗來說明解釋問題，進而通過學習，再用學到的科學原理來解釋這個現象。如此設計，讓學生體會到知識來源于生活、最終應用于生活的道理。這同時也是在引導學生不斷連續深入思考，進而培養學生科學思維的邏輯性和養成深入思考問題、科學表達的好習慣。

（三）讓知識可視化，以思維導圖的形式呈現

要讓學習真正發生，就要關注知識的結構，需在每一次教學中，把學生這節課所學的知識納入一個框架中。思維導圖主要運用圖文并重的技巧，將知識點編輯成有邏輯、有條理的思維框架，將抽象的理論知識以圖形鏈接的形式具體化展現出來。學生只要掌握其中各個知識點的關鍵詞或者圖片，就可以將所學知識串聯起來，既增強記憶能力，又提高學習效率。思維導圖中體現的知識可視化、思維條理化的特點，在科學課堂教學中，能為學生梳理科學知識、發展科學思維提供有效幫助。

三、思維導圖和PBL 教學模式促進學生深度思維能力培養

為了提高學生的學習效率，培養學生科學思維深度發生的能力，我們以蘇教版小學科學五年級上冊第四單元中的《水滴的“旅行”》這節課為例，結合前面關于課堂教學中小學生科學思維深度培養如何發生中的兩點思路，將思維導圖和PBL教學模式引入課程教學設計中，探究如何在科學課上對學生的深度思維能力進行培養。

（一）教學目標的設計分析

1．教學設計過程

學生從低年級到中年級已有關于水的相關知識儲備（詳見表1）。從表1 中我們可以看出，學生一至三年級主要是從宏觀角度認識和了解水的相關知識，初步了解天氣現象、氣象要素和水有關，以及地球上水資源的分布。四年級了解水的三態變化，從微觀的角度初步了解水是大自然常溫、常壓條件下最神奇的一種物質。

表1 關于水的相關學習內容

《水在自然界的循環》：了解并探究云、霧、露、霜、雨、雪等天氣現象，認識水在自然界的循環。

本節課是第四單元“水在自然界的循環”的最后一節課內容。前三節課內容云和霧、露和霜、雨和雪是水蒸氣在空氣中遇冷變化后，在自然界中呈現的各種宏觀天氣現象，它們之間的聯系見圖1。對于這些宏觀的自然現象，學生并不陌生，但是對它們內在的微觀變化部分（見圖1框出來的部分），學生的描述可能不正確或者不能科學表述，因此教學目標的設定要充分考慮到這一點。教師在課堂教學過程中要注意對這些概念準確、科學地分析表述。

圖1 水蒸氣遇冷的變化和宏觀天氣現象之間關系的導圖

2．基于思維導圖的教學目標設計

在教學目標設計上，采用以思維導圖為載體設計的教學目標導圖（見圖2），可以使各項教學目標層次分明，一目了然，提高教師備課效率。本節課重點是學生能夠在準確表述水蒸氣遇冷后在不同高度變化的基礎上，根據示意圖，描述水在陸地、海洋、大氣之間的循環過程；難點在于學生嘗試用關鍵詞或圖片繪制水循環思維導圖；拓展內容是讓學生初步了解動態平衡概念，建立水循環的動態平衡意識。

圖2 教學目標設計導圖

（二）課堂教學內容設計

1．情境的設計

《水滴的“旅行”》這節課以自然界的降水現象為大背景，由生活中常見的降水現象入手，通過探究水蒸氣遇冷凝結形成云及降水以及降落到地表的水的匯合、儲藏，分析了解“動態平衡”的概念，讓學生知道地球上的水是怎樣不斷循環的。

2．問題的設計

問題設計是本節課教學設計的重點。宗旨是以啟發學生思考為主要目的，層層遞進，逐步過渡到全球水循環模型的建立。本節以“空氣中的水蒸氣來自哪里？”“水蒸氣在地表、低空和高空發生了什么變化？”兩個問題回顧復習水蒸氣和露、霜、霧、云、雨、雪等自然現象的關系，幫助學生初步建立水的形態變化從地面到高空的縱向模型。以“降落到地表的雨和雪哪里去了？”“天上的水為什么降不完？”這兩個話題，激發學生的探究興趣，學生根據自己的生活經驗和儲備知識，通過思考和回答問題進入該情境。

圖3 引入PBL教學模式的教學內容設計思維導圖

教師根據學生的回答適時補充，引導學生初步建立“水蒸氣從地面上升→高空遇冷形成云（降水云）→云形成降水”這樣一個簡單的水循環過程。在成云和降水過程中，要明確不是所有的云都會降水，確保概念的科學性和嚴謹性。通過觀看水循環示意圖，小組討論并匯報“水在自然界是如何循環的”。該環節增加了難度，通過小組討論和表述，學生在自己頭腦中初步建立水循環模型。再通過觀看水循環視頻，加深對水循環的理解，幫助學生豐富和修正頭腦中的水循環模型（此環節是通過動態視頻情境刺激學生大腦快速接收信息，并完善自己頭腦中的水循環模型）。學生在該環節可以通過圖片或文字，建立水循環模型導圖（圖4 為教師設計的例圖）。本節課最后一個環節是在了解水循環的基礎上，進一步了解“動態平衡”的概念，知道水循環是無時無刻不在進行的，處在一個動態的平衡狀態。

圖4 自然界水循環思維導圖（例圖）

問題設計需要具有啟發性、邏輯性和梯度性，并且少而精，也就是我們通常說的問到點子上。這樣在課堂上才能給予學生充分思考、討論和建立模型的時間，有效實現本節課學習目標，從而有助于培養學生思維的邏輯性和深度思維能力。

（三）教學效果評價

本節課的課堂評價，分為教師評、小組評和自評三個方面。評價項目、評價內容詳見文后附表。

該評價表格主要從學習收獲、學習態度和學習體驗三個方面來評價。其中學習收獲主要針對本節課的重點內容來評價；學習態度主要從認真傾聽、主動發言和參與小組活動三個方面來評價，同時這也是培養學生認真傾聽、積極思考發言、小組團結協作的好習慣；學習體驗評價通過教師和學生兩個方面的評價，了解學生整堂課學習過程的心情及接受程度，教師可以通過學生的反饋，及時了解學生的學習體驗情況，便于和學生課下溝通以及后期課程設計的改進。

評價項目評價內容自評不能□能□基本可以□小組評價不能□不能□掌握水蒸氣的來源基本可以□不能□掌握水蒸氣遇冷的變化教師評價能□基本可以□能□不能□基本可以□能□基本可以□能夠繪制水循環模型能□不能□學習收獲評價了解水循環是動態平衡過程不能□能□基本可以□能□能夠認真傾聽他人的見解不能□不能□基本可以□認真思考，發表自己的觀點基本可以□能□不能□能□基本可以□基本可以□基本可以□不能□能□能□能□基本可以□能□不能□小組討論過程中積極參與基本可以□不能□基本可以□不能□基本可以□能□學習態度評價能□能□不能□能□基本可以□不能□否□學習體驗評價是□一般□是□基本可以□不能□整個學習過程愉悅一般□否□

新的教法和學法的最終目的就是提高學生課堂學習效率。學習效率的考查體現在三個方面：學生對每個知識點能否清晰掌握；學生能否真正了解各知識點之間的聯系；學生能否通過所學理論知識，分析和解決生活中的實際問題。這三個過程之間互相聯系，層層遞進。因此，教師能夠每節課從多個角度和梯度引導學生完成學習目標，幫助不同層次的學生學有所得，是課堂教學設計的重點。

基于思維導圖和PBL 教學模式的課堂教學設計，對于幫助不同學習層次的學生建立學習模型有著非常大的幫助。它能夠通過思維導圖幫助學生建立知識點模型意識，通過層層遞進的問題設計，深入理解知識點之間的關系。這種基于思維導圖和問題引入的設計模式，可以啟發學生不斷深入思考，發散思維。學生自主創作圖文結合的思維導圖的過程，將學生對知識點的理解和思考過程清晰地呈現出來，非常有助于培養學生思維的邏輯性和深度思考的能力。同時，在單元復習或者期末復習時，有助于學生快速回顧復習知識重難點，提升學習效率。