基于“思維可視化\"的小學科學探究教學

在小學科學課堂中運用“思維可視化\"理念，對教學質量提升帶來積極影響。學習材料可視化能增強學生的理解和記憶能力：思維過程可視化能促進學生邏輯思維的發展：知識結構可視化，可激發學生的學習興趣與動力。對此，小學科學教師應加強對思維可視化理念的解讀，立足小學科學學科內容，為學生設計具有趣味性的學習活動，以可視化教學項目激活學生的學習興趣，降低學習難度，并促進教育公平與創新。

一、“思維可視化”理念

（一）基本內涵

“思維可視化\"理念在教育學、心理學、計算機科學、管理學等領域中，都有廣泛的應用和研究，其旨在通過“圖示、表格、脈絡圖\"等形式，將原本不可見的思維結構、思考路徑及方法呈現出來，使其變得清晰可見。具體而言，思維可視化就是將抽象的思維過程變得“具體化”，使項目、學習內容變得直觀、具體、易懂，從而實現深度理解。

（二）在教育中的價值

在教育活動中運用“思維可視化”，大多可采用“思維導圖、概念圖、實驗\"等方法，將零散的知識系統化，易于學生理解與記憶，并提高教學效率。思維可視化能幫助學生理解與記憶所學內容，其以直觀的學習方式，將抽象的思維、知識結構以視覺形式展現出來，使學生對所學知識一目了然，讓其更好地理解與記憶復雜的概念，有效提高其學習效率；而在思維可視化中“圖像\"與“文字\"的有效結合，雙重學習刺激可加深學生對所學知識的理解，幫助其建立更牢固的記憶聯結。除此之外，思維可視化活化課堂氛圍，能夠為學生帶來生動有趣的學習體驗，通過對所學內容的“可視化”，知識內容會比文字描述更加生動有趣，能快速激活學生的學習注意力，讓其感受到學習的樂趣與成就感，從而更加積極地投入學習，還會主動地探索未知領域，學生的學習能力與水平會得到提升。

二、基于“思維可視化\"的小學科學探究教學

（一）口述觀察—看見思維，探究科學原理

小學生年齡小，思維發展呈現具象化的學習特點，抽象、復雜的知識概念、學習內容，對小學生而言理解較為困難，語言說教難以讓學生快速理解所學知識。“口述觀察\"是思維可視化的一種方式，其要求教師在設計教學活動時，通過具體的動作或實驗操作，引導學生觀察、思考，并讓其講述自己的體驗、想法，教師在學生體驗后引出科學知識，進而激活學生的科學探究意識，讓其產生探究科學原理的意愿。這一教學方法能激發學生的好奇心與探究欲，學生能在“口述表達、親身體驗\"中找到科學知識、了解科學原理，充分展現了思維可視化的教育價值。

以教科版小學三年級科學上冊中《水到哪里去了》為例，在本課科學學習中，要求學生了解有關水的知識，讓學生觀察幾種日常生產、生活中的蒸發現象，引出本課要研究的問題，讓學生了解“蒸發\"的概念，得知“蒸發需要吸收熱量\"的科學原理。在課程活動開始前，為讓學生認識“蒸發\"的現象，了解基本科學原理，教師可從身邊人手，以動作示范實現思維可視。比如，教師可引導學生用“濕抹布\"擦拭黑板，讓學生觀察黑板上遺留的水痕，直觀地觀察水痕的變化。在觀察結束后，教師可提出問題：“黑板上的水去哪里了？水為什么會不見了？\"結合具體的動作行為，快速引出本課的科學探究話題，并激活學生的探究興趣，讓其主動尋找相關的科學原理，教師可引出“蒸發\"的概念，讓學生得知“黑板上的水分變成水蒸氣到空中了”。隨后，為讓學生了解“蒸發需要吸收熱量\"的科學原理后，教師可帶領學生體驗“蒸發\"的感覺。比如，教師可讓學生將少量的水涂抹在手背或腦門上，并提出問題：“涂上水的皮膚，帶給你什么感覺？\"引導學生說出“涼涼的、涼快\"等關鍵詞，學生便會得知“蒸發可以吸收表面的熱量，使溫度降低”，教學目標隨之達成。

（二）繪制圖表一思維可視，掌握科學規律

繪制圖表是思維可視化中最基本、最常見的方法，其指通過圖表的形式，將科學規律、實驗數據等做出可視化呈現，讓學生能直觀地理解、觀察科學數據，并讓其掌握較為豐富的科學知識。在小學科學教學中，教師可利用所學內容，讓學生繪制表格，或利用思維導圖形式呈現科學知識，幫助學生發現數據之間關系與規律，以圖表優勢實現思維可視化，讓學生掌握科學規律，全面探究科學知識。

以教科版小學四年級科學上冊《讓小車運動起來》為例，本課學習圍繞著“運動和力\"主題展開，要求學生通過實際操作與觀察，理解“力可以使靜止的物體運動”，初步掌握“拉力大小\"與“小車運動快慢\"之間的關系。在教材中為學生設計“探究拉力大小與小車運動速度的關系”活動，教師可利用該活動，讓學生根據實際操作繪制表格，以表格的形式將實驗數據、思維過程呈現出來。比如，針對活動“拉力大小與小車運動快慢的關系”，教師可指導學生設計以下表格。

隨著實驗活動的開展，學生會根據自己觀察到的情況，將實驗數據記錄在表格中，隨著多次實驗的展開，學生會對本課活動產生更加清晰的認識，表格中的數據也呈現了科學學習的過程。學生用實驗數據證明自己的推測，并總結實驗結論，科學學習的思維過程也會直觀、形象地顯現出來，促進學生對科學概念的理解。

（三）實踐驗證 動手動腦，發展邏輯思維

“實踐驗證”不僅實現了思維可視化，其還能通過具體的實踐項目，讓學生將思維呈現在具體的活動中，以實際操作、實驗驗證為主，更全面地了解科學知識，并檢驗科學假設與理論。在這一教學活動中，學生需根據對所學科學知識，基于科學問題提出假設、猜想，根據猜想提出自己的活動方案，最終通過實踐驗證的途徑，讓學生學會解決問題，將思維呈現在實際操作中。在這一過程中，學生能夠切身體驗到科學探究的樂趣，通過實踐檢驗進一步了解科學知識，并獲取較高的學習成就感，以思維可視化促進其邏輯思維的發展。

以教科版小學四年級科學上冊中《用橡皮筋驅動小車》為例，本課通過組裝橡皮筋小車，讓學生通過實驗探究\"小車行駛距離與橡皮筋纏繞圈數的關系”，進一步深化學習主題\"運動和力”，讓學生理解\"彈力\"的概念，了解彈力如何驅動小車運動的原理。基于本課學習內容，為落實思維可視化的教育理念，教師可立足學生儲備的學習經驗，向學生提出問題：“如何使小車行駛得更遠？橡皮筋纏繞的圈數越多，小車行駛的距離越遠嗎？\"引導學生結合本課學習內容大膽想象，并提出自己的假設。隨后，教師可引導學生在紙上繪制實驗草圖，并讓其以小組為單位，設計一個完成的實驗計劃，要求小組成員結合設計圖完成科學驗證。在這一過程中，學生通過繪制圖表、設計計劃，其思維逐漸呈現在圖像、表格、實驗中，學生會對科學知識產生更加全面的認識，學生的科學思維及探究能力得到提升，教育目標也隨之達成。

（四）模型講解 分析現象，強化科學思維

“模型講解\"是指通過構建物理模型、數學模型，通過模擬場景的方式，向學生解釋科學現象。在這一教學方法中，其突出了思維可視化的特點，模型能夠讓學生直觀地了解科學知識，通過對各種問題的演繹、模擬，學生能快速找到解決問題的方法以及造成問題現象的原因，使其更好地理解復雜的科學現象，幫助學生把握科學規律，有效強化學生的科學思維。對此，在小學科學探究教學中，教師可解讀教材中的內容，采用“模型講解\"的方法，將重點知識滲透在科學學習中，通過對模擬現象的分析，進一步發揮思維可視化的教育優勢

以教科版小學五年級科學上冊《身體的運動》為例，本課圍繞著“骨、關節、肌肉\"等身體部位，讓學生了解“運動系統的組成”，通過對教材內的解讀，學生需掌握“關節是怎樣完成運動的\"與“需要怎么保護關節并促進關節的生長\"兩方面知識。對此，基于“人體科學\"知識，在思維可視化背景下，教師可利用人體模型進行講解，通過模型探索科學知識。首先，教師可讓學生拿起自己的水杯，并利用手臂舉起水杯，讓學生觀察自己大臂、小臂、手掌、手腕發生的變化。在這一基礎上，教師可出示人體骨骼模型，模仿學生剛做過的動作，讓學生直觀地觀察到\"手指、手腕、手肘關節”的運動狀態。學生通過觀察現象，描述“骨、關節和肌肉是如何相互配合，完成舉起水杯的動作的”。以直觀的模型講解，學生領悟本課的科學知識，落實思維可視化理念。在這一基礎上，教師可引出話題“需要怎么保護關節并促進關節的生長”，并利用模型向學生模仿\"外力損傷、突然發力、缺乏鍛煉\"等對關節、肌肉造成的影響，讓學生了解身體成長、發育的特點，使其掌握相關的知識，得知“發育和運動又緊密地關聯著，經常參加運動，并科學展開運動，可讓身體變得更加強壯，身體的免疫力也會增強\"等知識。在這一學習課程中，模型的直觀講解及問題情境的模擬，讓學生快速、直觀地了解到所學內容，并能根據觀察到的現象做出解決問題的方法，思維可視化理念的教育優勢得以充分發揮，學生科學探究學習質量也會得到提升。

三、結束語

綜上所述，本文基于“思維可視化\"理念，探討小學科學探究教學活動，結合教科版小學科學教材，結合具體案例對教學活動提出幾點可行之策。思維可視化理念在小學科學的運用，增強學生對科學現象的理解能力，通過圖形、圖表和思維導圖的運用，思維可視化將復雜的科學概念變得生動易懂，讓學生充分體驗了科學知識的魅力，并加深學生對科學知識的理解與記憶。對此，教師應加強對“思維可視化\"理念的探究，創新科學教學活動，降低學生學習難度，促進學生邏輯思維能力及創新能力的提升，為學生未來科學學習奠定堅實的基礎。

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