蓓蕾圖式：幼兒科學啟蒙教育的可視化研究*

金 環 盛于藍 章孫龍

（浙江杭州市京杭幼兒園，浙江杭州，310011）

一、問題的提出

1.現實困境：幼兒科學啟蒙教育的省思

學前階段是個體一生學習與發展的奠基階段，也是進行幼兒科學啟蒙教育的關鍵時機。縱觀目前大部分地區園所的科學啟蒙教育實踐狀況，不難發現，人們更多關注幼兒科學知識和方法的培養，對幼兒科學思維培養的探索不足。我們面對兒童思維的發展過程，就像面對尚未掌握讀取技術的“黑匣子”，一直關注，卻缺乏有效觀察和了解的方法和工具，因而也很難為幼兒的科學思維發展提供精準的、有效的引導和支持。

那么，如何使原本內隱的、難以被觀察的思考過程變得更為直觀，如何使幼兒愿意探究并主動反思科學問題？這些都成為亟待解決的問題。

2.可視支架：科學啟蒙教育的理論啟示

所謂知識可視化，指的是利用人腦超強的視覺表征能力，靈活運用圖形圖像和空間結構來構建和表達復雜的知識體系。〔1，2〕將可視化工具運用到幼兒科學啟蒙教育中，不僅能將原本復雜的科學概念和知識以更加清晰和直觀的方式呈現給幼兒，降低幼兒科學探究中的認知難度，大大激發幼兒的探究興趣和欲望，還能讓幼兒用自己喜歡的方式表達探究的過程和發現，支持幼兒的分享和交流。與此同時，教師還可以通過可視化圖式的解析，打開幼兒思維過程的“黑匣子”，更加清楚地觀察和了解幼兒科學探究中的思考過程，進而為幼兒科學思維的發展提供更加精準的支持策略。

3.蓓蕾圖式：科學啟蒙教育的園本探索

我園的“玩科學”課程自2005年起至今已有近二十年的實踐研究歷程。我們嘗試將可視化理論與“玩科學”課程有機結合起來，通過對可視化理念與工具的內化吸收和園本創新，基于3—6 歲幼兒的表征方式、科學探究的對象和方法，不斷總結、凝練，形成了蓓蕾圖式。其中的“圖式”二字意指“圖”與“式”的結合。從“圖”的角度來說，它是幼兒直觀、多元表達探究過程和發現的圖譜；從“式”的角度來說，它是幼兒在各種情境中表現出來的思維模式，反映了幼兒的認知興趣，體現了幼兒對周圍世界的思考。〔3〕在設計過程中，研究者力圖將分類分解、概括歸納、設計反思等思維策略融入到可視化工具的具體運用中，以幫助幼兒在運用圖式過程中掌握這些思維策略，進而通過蓓蕾圖式的學習與運用，對探究的過程和事物間的關系進行多元感知、思考和表達，為幼兒科學素養的提升和“玩科學”研究的深入推進提供新路徑。可以說，蓓蕾圖式是兒童科學啟蒙教育的新理念、新工具、新策略。

二、蓓蕾圖式的設計思路

1.以圖為介：基于幼兒表征方式的圖式構建

“圖”是幼兒認識世界、表達內心情感與想法的重要媒介。本研究通過對幼兒科學探究中“圖”的收集、整理和解析發現：“涂鴉”是幼兒的重要表達、表征方式，涂鴉中蘊含著幼兒對事物的獨特視角和理解；幼兒的探究和表達總在具體的情境中進行，喜歡用故事來表達和呈現其在探究中的思考和發現；但幼兒在一定程度上缺乏對事物的全方位觀察和對問題的深度解析。基于幼兒的以上表征方式和需求，研究者初步確立了“涂鴉”“空間建構”“故事書”和“問題求解”四種圖式類型，并搜集了各種不同形式的可視化工具，如涂鴉筆記、思維導圖、思考地圖等，用于構建基本圖式庫，再通過實踐對圖式庫中的可視化工具進行篩選、匹配與優化，不斷解析和豐富四種圖式的內涵。例如：涂鴉圖式體現幼兒天馬行空的想象與表達，無固定圖式；空間建構圖式以幼兒對空間的聯想和解析圖式為主；故事書圖式以時間順序和因果關系圖式為主；問題求解圖式以問題的發現和解決圖式為主。

2.以圖促學：基于幼兒科學探究對象和方法的圖式設計

幼兒的科學學習是在探究具體事物和解決實際問題過程中，通過觀察、比較、操作、實驗等方式，嘗試發現事物間的異同和聯系，發現問題、分析問題，進而解決問題。因此，研究者基于幼兒科學探究的對象，形成了指向“觀察探究具體事物”的涂鴉圖式和空間建構圖式，以及指向“發現解決實際問題”的故事書圖式和問題求解圖式。其中，涂鴉圖式指向幼兒對觀察具體事物所得信息的隨意記錄和想象；空間建構圖式則強調幼兒從不同視角（正視、仰視、俯視）對事物的真實、細致的觀察與發現；故事書圖式指向幼兒對探究過程與事件的整體感知與了解；問題求解圖式則關注幼兒對某一問題的多元、深入探究。從靜態到動態，從感性到理性，從廣度到深度，這些圖式支持幼兒綜合運用多種方式進行多元觀察和深度探究。

3.以圖引思：基于幼兒思維發展方式的圖式創造

《3—6 歲兒童學習與發展指南》指出，在幫助幼兒獲得豐富感性經驗、發展形象思維的基礎上，還應支持幼兒初步嘗試歸類、排序、概括、抽象，逐步發展邏輯思維能力。〔4〕因此，除了運用圖式支持幼兒充分感知和表達探究的經驗，研究者還通過四種圖式類型和特點的對比解析，進一步優化其對幼兒思維能力發展的支持。其中，涂鴉和空間建構圖式主要支持幼兒對信息的梳理與分類，故事書和問題求解圖式則關注幼兒排序、判斷、推理等思維能力的發展。四種圖式以“圖”引思，從點（涂鴉圖式）到面（空間建構圖式），從線（故事書圖式）到體（問題求解圖式），支持幼兒思維從混亂走向有序、從無邏輯向有邏輯發展，幫助幼兒在探究中獲得豐富完整、系統立體的探究經驗。

三、蓓蕾圖式的內容與特點

本研究對四種圖式的內容和典型特征進行梳理，見表1。

表1 蓓蕾圖式的內容與特征解析

1.涂鴉圖式的內容與特點

涂鴉圖式是支持幼兒運用多種可視化工具進行清晰表達的圖式，基于幼兒涂鴉的結構化水平，主要分為隨意性涂鴉圖式、啟發性涂鴉圖式和結構性涂鴉圖式三種。隨意性涂鴉是指幼兒探究中的隨意涂畫和天馬行空想象，反映出幼兒對事物的獨特視角和理解。啟發性涂鴉指幼兒不僅能隨意記錄自己的發現和感受，還能用可視化圖式對信息進行簡單梳理。結構性涂鴉水平的幼兒，不僅能嘗試通過“符號”來表達，還能通過結構化圖式對信息進行聯想創造和分類梳理。涂鴉是圖式中的基礎圖式，具有多樣化和普適性的特點，多在“小游戲”中實踐運用，用以支持幼兒思維的清晰化和結構化發展。

2.空間建構圖式的內容與特點

空間建構圖式支持幼兒在具體情境中對事物的結構展開聯想與想象，依據空間觀察與想象的不同層次可分為空間多視圖、空間解析圖和空間想象圖。其中，空間多視圖引導幼兒從不同視角對物體進行觀察后的記錄，包括正視圖、側視圖、俯視圖等；空間解析圖支持幼兒通過動手操作，如拆解和組裝模型等方式，去觀察、了解物體的結構組成；空間想象圖是幼兒對空間的創意設計過程。空間建構圖式具有聯想性和操作性的特點，實踐中多以“小木工”活動為主要場景，用以支持幼兒空間視覺思維發展。

圖1 涂鴉圖式

圖2 空間建構圖式

圖3 故事書圖式

圖4 問題求解圖式

3.故事書圖式的內容與特點

故事書圖式支持幼兒對其經歷的整個探究故事進行回顧與梳理，根據故事的不同敘述方式與發展線索可分為順敘式、倒敘式和拼圖式。其中，順敘式是按照事件發展的時間順序或空間順序呈現過程；倒敘式則是前置事件的結果或最終目標，支持幼兒通過事物間因果關系的猜測驗證不斷構建事件的過程；拼圖式是引導幼兒不斷回顧關鍵信息和事件，逐漸豐富和補充探究過程。故事書圖式支持幼兒梳理與呈現探究事件的變化，具有過程性和關聯性的特點，其實踐以“小農場”活動為主要運用情景，關注幼兒邏輯思維的發展。

4.問題求解圖式的內容與特點

問題求解圖式支持幼兒在多角度發現、解析的“問題求解”過程中，形成對探究關系的清晰理解。基于問題求解的過程可分為發現式、解析式和設計式。其中，發現式是幼兒圍繞問題進行經驗發散，通過自主提問，從而發現更多問題的過程；解析式是指幼兒從不同角度對問題進行分解，即將一個問題分解成若干相關子問題，是幼兒持續提問的過程；設計式是幼兒對問題解決方案的設計和實踐優化過程，是幼兒設計能力發展的過程。問題求解圖式是整個圖式系統中結構化程度最高的圖式，具有系統性和設計性的特點，更多地在“小實驗”“小制作”中運用，關注幼兒系統性思維的發展。

四、蓓蕾圖式的運用策略

基于幼兒科學教育中的常見活動內容和組織形式，結合本園“玩科學”的多年探索，本研究通過蓓蕾圖式在“五小活動”（小游戲、小木工、小農場、小實驗、小制作）中的具體運用，支持幼兒通過多樣化表達來探究自己的科學。

1.涂鴉圖式的運用：趣味呈現·自然表達

趣味呈現策略是指，涂鴉圖式在運用時要順應幼兒的年齡特點，用游戲化的方式呈現圖式。它支持幼兒在了解圖式背后思維方式的基礎上再嘗試自主運用，一般遵循先讀、后講、再操作的流程。例如，在指導幼兒運用思維導圖時，先和幼兒玩“起名”游戲，問幼兒“這個圖看起來像什么？你給它起什么名字？為什么？”，然后基于幼兒的回答，解讀圖式背后的思維方式。如，幼兒給思維導圖起名“章魚圖”，教師在支持幼兒運用思維導圖時就可以引導他們，“章魚的頭就是我們討論的問題，章魚的觸角就是我們想到的和問題有關的事情”。對于剛開始運用思維導圖的幼兒，可以先提供完整的思維導圖讓幼兒填空，等幼兒逐漸熟悉后，可以只提供中心圖，讓幼兒自主繪制分支圖。

自然表達策略是指，教師在指導幼兒運用圖式時要關注其已有經驗和水平，引導其基于自身水平運用適宜的圖式。例如，幼兒剛開始接觸圖式時，可用隨意性涂鴉進行自由表達。當幼兒對觀察和探究的事物有了更豐富的經驗后，可引導其運用圖式進行啟發性涂鴉，最后再支持其運用結構性涂鴉綜合梳理。例如中班幼兒觀察花時，初期可讓幼兒用隨意性涂鴉記錄其看到的花的顏色和形狀，當幼兒有經驗后，再鼓勵其用啟發性涂鴉從外形、花語角度呈現觀察到的重點信息，最后再支持幼兒用結構性涂鴉，如氣泡圖，對花的名稱、生長條件、花語等方面做清晰表達。對于小班幼兒多建議用隨意性涂鴉，對于中班幼兒可以考慮以啟發性涂鴉為主，對于大班幼兒則可鼓勵其運用結構性涂鴉。

2.空間建構圖式的運用：支持觀察·自由想象

支持觀察策略是指，在運用空間建構圖式支持幼兒觀察時，教師可先引導幼兒從正面、側面、仰視、俯視等不同角度對物體進行多次觀察，隨后提供物體的模型，支持幼兒通過模型的拆解和模仿制作，幫助幼兒從整體到局部清晰地了解物體的結構。例如，在大班幼兒制作小木屋前，教師先和幼兒一起分別從屋頂平臺進行俯視觀察、在木屋前進行平視觀察、進入木屋內部進行細節觀察，并用圖式記錄觀察結果，隨后教師提供牙簽和膠槍，和幼兒一起制作木屋模型，支持幼兒更好地了解木屋中物體的相對位置關系、大小比例關系，為幼兒的木屋制作減少難度。

自由想象策略是指幼兒對具體場景和空間進行自由設計和創想的過程。教師在支持幼兒運用空間建構圖式進行自由想象時，可以先帶幼兒到具體的空間和場景中去觀察和體驗，請幼兒在真實情境中對空間布局進行想象，隨后再請幼兒通過圖式梳理、呈現其設計，最后在小組或集體的共同討論下，對設計進行優化調整。

3.故事書圖式的運用：全過程經歷·自主探索

完整記錄和呈現探究過程，厘清探究過程中事件的因果關系，是故事書圖式的核心。

全過程經歷策略是指，教師在運用故事書圖式支持幼兒記錄、呈現探究過程時，要遵循記錄、交流、梳理的流程。先引導幼兒運用隨意性涂鴉或結構化圖式對探究中的關鍵事件，如大家感興趣的問題、具有儀式感的活動等進行記錄。隨后，教師引導幼兒圍繞關鍵事件進行討論，并運用結構化的圖式一起梳理、呈現討論結果。最后，按照時間或空間線索將這些關鍵事件串聯在一起，幫助幼兒完整重現探究過程。例如，在中班農場活動中，幼兒發現了花朵上的蜜蜂，隨后他們提出了有關蜜蜂的問題，其中“蜜蜂是如何采蜜的”這一問題引起了大家的爭論。有幼兒認為蜜蜂是用自己的嘴巴采蜜的，也有幼兒認為蜜蜂是用自己的手采蜜帶回蜂巢的。于是教師引導幼兒通過涂鴉和建構游戲的方式表達自己的猜想。隨后，教師支持幼兒自主查閱資料，去博物館尋找答案，再回到班級中集體交流。最后，教師運用蜂巢的六邊形基底的循環圖，為幼兒完整呈現了蜜蜂采蜜的過程：偵查—跳8 字舞—召集同伴—吸花蜜—收集花粉—回蜂巢。

自主探索策略是指，教師通過故事書圖式的運用，支持幼兒對自己的個別化探索過程進行連續記錄，并通過集體討論進行交流分享，將個別幼兒或部分幼兒的探究問題和過程像拼圖一樣連接組合起來，變成一個新的故事。例如，在中班“秘密花園”主題探究中，每個幼兒都有自己想要探究的昆蟲，于是教師建議幼兒組成“昆蟲小隊”，分隊去探究，并鼓勵不同小隊用海報的方式及時記錄、梳理他們的探究發現和過程。最后，幼兒通過“昆蟲博物館”的形式分享發現過程和結果，形成一個新的昆蟲探究故事。

4.問題求解圖式的運用：整合思維·深度學習

支持幼兒圍繞問題，通過對問題的自主提問、持續追問，在解決問題中形成對問題的系統理解和深度探索，是問題求解圖式運用的核心。

整合思維策略是指，教師在問題求解圖式運用中的首要任務是支持幼兒通過多渠道、多角度去發現和解析問題，從一個問題出發逐漸發散、聯系，并最終構建問題系統。首先，可建構“問題樹”，通過“問題樹”呈現問題，鼓勵幼兒隨時提問并添加到“樹”上，豐富“問題樹”；隨后要及時通過適宜圖式對“樹”上的問題進行梳理分類，呈現問題之間的關系；最后，通過對“問題樹”的階段性展示，鼓勵幼兒交流討論，在多元評價中支持幼兒思維的整合。如在“做一把會動的傘”項目中，幼兒基于設計圖進行傘的制作，在對“傘面圓不圓？傘骨架太難做怎么辦？怎么讓傘動起來？”等問題的持續探究中，幼兒在“制作一把立體傘—制作一把有骨架的傘—制作一把會動的傘”這一探究過程中，對物體的結構、結構與功能之間的關系的理解更深刻，也逐步形成了關于“傘”的系統認知（見圖5）。〔5〕

圖5 “做一把會動的傘”問題系統

深度學習策略是指，教師通過問題求解圖式支持幼兒從自主學習、持續學習到深度探索的過程。教師在指導幼兒運用圖式時，首先要引導幼兒設計問題解決方案，并結合實踐進行對比觀察，讓幼兒在思考中操作，在操作中自主發現問題；其次，要引導幼兒對問題解決方案進行優化調整，支持幼兒在對方案的前后對比和優化中持續探究、深入思考。

五、建議

本研究以圖式為紐帶，在兒童經驗、操作與思考之間架構橋梁，用四種圖式八個策略解讀了蓓蕾圖式在科學啟蒙教育中的具體運用方式和要點。那么，實踐中還需要哪些支持和保障，方能更好地支持教師開發和運用蓓蕾圖式呢？

1.以園所課程資源為基點，積極構建園本圖式庫

幼兒園要從自己原有的課程資源中尋找、挖掘適宜內容作為圖式開發和運用的載體。如我園的“玩科學”課程中的“五小活動”，通過可視化圖式的有效運用，不僅解決了原先“五小活動”中存在的科學思維支持不夠精準的問題，又為教師的圖式研究提供了良好的實踐土壤。幼兒園要積極構建具有自身特色的園本圖式庫，除了從網絡和文獻中尋找可視化工具進行篩選和優化外，更要鼓勵支持幼兒和教師在教育實踐中基于自身需要創造新的圖式，為原有圖式的進一步優化提供基礎素材和樣本。

2.以教師研訓為支撐，促進教師的可視化思維與素養發展

教師的理解直接影響了蓓蕾圖式研究和實施的深度和成效。因此，要將可視化理論和工具引入幼兒園研訓活動中，對“研修環境—研修過程—研修結果”全程進行可視化改造。在增強研修內容趣味性的同時，還要清晰呈現研修過程與結果，支持教師在日常教育教學實踐中廣泛運用蓓蕾圖式，從而幫助教師逐漸掌握概括、推理、分析、綜合等邏輯思考方法，為教師思維水平的提升打下良好基礎，也為教師指導、研究和推進整個圖式系統的創新提供助力。

3.以多元技術賦能可視化展現，支持幼兒科學思維的發展

現代信息技術是實現可視化的重要方式和工具之一。除了幼兒和教師手繪的圖式外，我們可以以可視化理論為指導，在蓓蕾圖式開發和運用中靈活利用增強現實、網絡虛擬現實等技術，在虛擬的沉浸式學習空間中，通過虛實結合的立體知識情景，為教師和幼兒的科學探究學習提供真實的生活化場景，如幼兒園、熟悉的公園、餐廳等。在空間建構中，可通過圖式的結構化呈現，運用圖、文、音等不同符號進行疊加和建構，幫助幼兒和教師有效整理、分類、記憶、加工自己的經驗和資源，進而實現思維從平面到立體可視化的轉換，為其視覺和空間思維的發展提供助力。