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小学低年级科学教学思维可视化研究

【摘要】思维可视化是将隐形的思维用显性的方式展现出来。在小学科学教学中，

着眼于学生思维能力的培养是毋庸置疑的。基于低段小学生的思维特点，教师可

以通过图形直观显现学生的思维，通过情境生动呈现学生的思维，通过操作动态

复现学生的思维，通过思维导图完整展现学生的思维。这些学与教的思维可视化

策略，将学生看不见的思维过程、不可言说的思考方法和思考路径等清晰地呈现

出来，从而促进学生科学思维能力的养成，不断提升他们的科学素养。

【关键词】思维可视化；科学教学；应用策略

小学科学是一门以探究为主的课程。探究活动不仅要让学生学会基本的科学

知识，掌握一定的操作技能，更要让学生的科学思维得到进一步的发展。低年级

的科学课作为科学教育的启蒙课，早期的思维习惯影响着他们今后的科学学习，

也影响着他们科学素养的形成。因此，低年级科学教学的重点应该放在促进学生

科学思维的发展和科学探究能力的养成上。在实际教学中，我们发现低年级学生

的思维主要有以下四个特点：一是单向思维占主导，只有直观的现象才能引起他

们的注意；二是感知思维占主导，思维的发展受限于生活经验，对于生活经验以

外的知识难以理解；三是呈现出开拓性和跳跃性的思维特点，再加上抽象概括和

语言能力较弱，表达常常杂乱无章；四是具有片段化和模糊化的思维特点，思考

难以全面、深入。因此，学生的思维犹如“黑匣子”般不可见。针对以上问题，

教师可以借助“可视化”方式，如利用图形、情境、实验以及思维导图，直观、

生动、动态、完整地表征学生的思维，将隐形的思维显现出来，从而促进科学探

究活动有效开展，培养学生的科学思维能力，提升学生的科学思维品质。[1]

一、“可视化”图形，直观显现学生的思维

小学低年级科学教材具有图多、字少的编写特点，这是基于学生有限的识字

量、有限的生活经验和有限的理解能力的现状。图形作为一种直观、形象的表达

方式，有助于学生呈现清晰的思维过程，有助于学生建构正确的科学概念。（一）

巧用动图，让思维有序。刚接触科学实验的低年级学生，往往是行动力先于思考

力。在思维层面，他们不懂得有目的、有步骤地进行科学探究，尤其难以理解科

学实验中的“操作规范”，但对图形、视频、实物等形象的东西更感兴趣，更容

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易理解。若能让图形“动”起来，利用“动图”逐一呈现思维的过程，便能将科

学实验中的“操作规范”形象化、具体化，使操作由难变易。如一年级下册《它

们去哪里了》一课的课堂活动是：将食盐、红糖、小石子分别放入水中，观察并

记录现象。为了指导学生更好地观察现象，教材用图提示了操作步骤：放入前的

观察—放入水中的观察—搅拌—再观察（见图1）。图1教材要求将食盐、红糖、

小石子分别按照四个步骤逐一进行实验，这对于操作能力较弱的一年级学生来

说，容易顾此失彼，造成思维混乱。教师有必要分解实验步骤，降低思维难度，

可将观察记录分成“放入前”和“放入后”两个部分，再用四个动图分解物体放

入水中后的操作步骤（见图2）。借助动图的形式有效地指导学生完成活动，在学

生掌握“放入盐后的观察”实验步骤后，再通过小组合作分别进行红糖和小石子

放入水中后的实验。以动图的形式将片段化的思维按一定的顺序串联起来，思维

因此变得井然有序。（二）图形记录，让思维外显。由于低年级学生年龄小，还

处于形象思维阶段，往往不能用准确的语言描述自己的发现或事物的特征。而

“图形记录”有助于学生将隐性的思维显性化，把学生的思维过程一层层地暴露

和展现出来。[2]因此，引导学生在探究活动中借助图形进行思考，并将自己所

观察到的、所想到的用图形记录下来，是处于具体运算阶段的儿童最常用的思维

可视化策略，尤其适用于小学低年级科学教学。比起文字的书写，低年级学生更

喜欢不受拘束的绘画，无论是简单的画图，还是涂色，他们都乐此不疲。同时，

他们也喜欢展示自己的作品，并用作品进行交流。如在二年级上册“我们的地球

家园”单元的活动手册中有一个活动：将一张白纸分成四个区域，分别标上“春、

夏、秋、冬”四个季节，将描写季节特点的词语剪下并贴在相应的区域中。这是

一项很简单的活动，但学生却把半节课甚至更多的时间花在了剪贴词语等对思维

发展意义不大的活动上，况且词语还在一定程度上限制了学生的表达能力、想象

能力，实在是得不偿失（见图3）。既然如此，不如将作业改成绘制季节变化图，

并根据这些有事实依据的“图画”进行交流（图4）。事实证明，学生基本能在教

师的