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科研论文

巧用图示,显化思维

作者:浙江教育资源网 来源:浙江教育资源网点击数: 发布时间:2019-08-28 08:55
——小学科学图示记录的运用策略
 
   【摘要】图示记录是科学课堂中进行记录的一种重要的记录方式。本文分别从深入观察、思维隐性、迁移创造三个方面,运用观察图、猜想图、设计图并结合具体的教学案例,阐述图示记录的运用策略。实践证明,恰当地运用图示记录,不仅可以帮助教师透视学生的思维,而且有助于学生科学概念的完整建构和思维的有效发展。
   【关键词】图示记录   思维发展   概念建构
 
    《小学科学课程标准》明确指出:“5.1能用各种感官直接感知自然事物并用语言或图画描述所观察的事物的形态特征 ;5.2 能用简单的工具(放大镜、显微镜等)对物体进行较细致的观察,并能用图和文字表达。”课标的这一要求正是考虑到小学生处于由具体形象思维向抽象逻辑思维过渡的阶段,这个时期的他们仍需要借助一定的认知支架,才能建构完整的科学概念,实现思维的有效发展。
    目前,大家对此已有了足够的认识,在教学中也十分重视科学记录。遗憾的是,实际教学中很多教师往往重视了文字记录,而忽视对图示记录的运用。而小学生年龄小,观察和描述能力相对比较弱,难免会出现观察不全面以及描述不清楚的情况,单一的文字记录在一定程度上禁锢了学生的思维,他们思维的参与度也大打折扣。   
    教学中引入图示记录,不但能帮学生更好地建构科学概念,而且有助于学生从众多的表象中提取抽象的本质。这样的训练次数越多,学生提炼的本质就越多,抽象思维能力也就越强。本文结合具体案例和自己的实践经验,对如何利用图示记录促进学生思维的有效发展、科学概念的完整建构做了一些尝试。
    一、画在深入观察时——观察图
    观察图是指在科学探究的过程中,学生对一个物体、装置或现象进行深入、细致的观察,并将观察的结果以图示的方式展示出来的方法。
    在小学科学的课程中,大部分是显性的观察活动,需要学生选用多种记录方式,其中图示记录有时比纯文字记录更能直观地呈现观察结果,它更关注细节的观察、记录,可以有效地提高学生的观察力。学生的观察一般可分为三种:一种是对物体的观察,一种是对实验装置的观察,一种是对实验现象的观察。
    1.物体观察
    小学生的认知特点决定了:他们很难自发地对一个物体进行全面细致的观察,往往只留意到自己感兴趣的地方,而忽略了一些重要的细节。运用图示记录可以引导学生对特定的物体进行全面、深入的观察,不仅可以有效达成观察目的,而且可以培养学生的观察力。
    如笔者在教学五上《测量力的大小》一课时,考虑到这是学生第一次接触弹簧测力计,兴奋使得他们很难对弹簧测力计进行细致、全面的观察。所以我在观察弹簧测力计的环节中安排了“画一画弹簧测力计”的活动,通过任务驱动让学生对弹簧测力计进行一个全面、细致的观察,并将观察结果画下来,如下图:
       
    从图中可以看出,引入图示记录后,刻度板上的每一个小格都被学生成功捕捉到了,无形中让学生对弹簧测力计的构造有了更全面的认识,也为后续探究活动——测量力的大小,提供了技术保障。
    2.装置观察
    对装置的观察一般安排在探究活动后,让学生通过对实验装置的二次观察,并以图示的方式记录,从而达到巩固提升的目的。此外,实验装置图还是对实验过程的一种简单、形象的记录,有助于学生对实验过程的巩固记忆,便于日后的认知唤醒——当学生再次看到自己的记录,通过观察图示能获取相关的有用信息。
    如笔者在教学五下《用水测量时间》一课时,在学生结束滴漏实验、整理数据的环节,有意增加一项“画一画实验装置图”的内容,意在引导学生分析数据,不仅可以从数据本身入手,有时还要反思我们的实验装置本身,从而发现水位的高低、滴孔的大小是影响水滴速度的主要因素,突破本课的认知难点。学生的记录如下图:   
    两个学生的记录清晰明了,在日后的复习、回顾中,当他们再次看到自己的记录,能马上回忆起滴漏实验的装置是怎么搭的、实验的过程是怎样的,进而回忆起影响水滴速度的因素,这是文字记录所替代不了的。
    3.现象观察
    小学生的年龄特点决定了他们的思维有很强的直观性,并存在描述能力相对薄弱的特点。当学生在进行实验观察时,往往会出现不仔细观察实验现象或者无法将自己的发现用文字描述清楚的情况,此时图示记录就起到了很好的“桥梁”作用。
    如笔者在教学五下《沉浮与什么因素有关》一课时,发现如果用教材提供的记录表进行教学,其笼统的要求,导致大部分学生实验现象观察不仔细。因此,在二次教学中,我明确要求学生仔细观察并画出物体在水中的高低位置,学生的记录结果如下:
  
    从图中可以看出,学生的观察更加细致了,不再只是停留于物体沉浮情况的简单记录,而是开始观察、比较不同物体之间浮或沉的程度,这样的观察记录是有重要意义的——正是因为这样的观察记录,才有了后续“物体越重越容易沉;物体越小越容易沉”的发现。然后组织学生将图示结果汇总到大展示板,在直观展示和对比分析中,学生的思维也跟随着记录的足迹一步步修正,一层层推进,进一步提升了他们思维的深刻性和逻辑性。
    二、画在思维隐性时——猜想图
    猜想图是指在学生猜想时,让他们用图示的方式表达自己的思考和想法,让隐性的思维在纸面上一层层展现,进而充分暴露出学生的思维轨迹的方法。猜想图的功能是把学生头脑中的隐性思维展现出来。学生的猜想一般可分为两种:一种是预测环节的猜测,一种是探究、巩固环节的猜想。
    1.预测环节
    在课堂教学中,教师应该运用恰当的方式把学生的前概念充分暴露出来。让学生用图示的方式记录自己的预测,解决了学生语言难以准确表达思维的难题,此举不但能直观展示学生的原认知、前概念,帮助教师准确把握教学起点,而且能够切实提高学生的抽象思维能力。
    如笔者在教学五下《热是怎样传递的》一课时,在“热在金属圆片上的传递”这一环节中,安排学生在实验前先猜测热传递的路线和方向,并用“→”等符号表示热传递的路径。以下是一些学生的猜测图:
    这些猜想图清晰地展现了学生的迁移学习结果,可以看出,尽管有热在铁棒上传递的实验基础,学生对热在圆片上的传递认知还是丰富多样的:有些学生认为热在金属圆片上的传递是线性的,而有的学生则认为热传递可能是一个由线到面量变累积过程,还有的学生则认为热传递是点对点的传递过程。
    引入图示记录,不仅可以帮助教师透视学生的思维,了解学生关于热传导方面的前概念,为后续有针对性的教学提供有力的支架,而且也为学生建构完整的热传导概念埋下伏笔。
    2.探究、巩固环节
    在科学探究的过程中,当学生用语言表述实验现象及结果有困难时,或有一些内容无法通过实验现象直接展现出来时,怎样把隐性的内容显现出来,猜想图就起了至关重要的作用。运用图示记录能将学生隐性思维外显出来,实现学生的思维由感性认知向理性认知转变,从而建构完整的科学概念,提升他们思维的深刻性。
    如笔者在教学五下《空气的热胀冷缩》一课时,在“怎样解释热胀冷缩现象”环节中,教科书设计了一个游戏活动:将“微观世界”放大,让学生扮演一个个的空气微粒,模拟空气微粒的热运动。把一种看不见,摸不着,但又真实存在的现象用一种模拟的方式展现在学生面前,这是一个很有意义的活动——学生只有实践过、体验过,才能明白其中的意义所在。按照成人的思维,学生已经建构了对热胀冷缩现象的微观解释,但是仅仅这样,学生的科学概念真的完整建构了吗?我在班级游戏后,安排学生画一画“不同状态(热水/冷水)下,空气微粒的分布图”,并提示学生可以用“”表示空气微粒,以下是一些学生的猜想图:
   
    四张记录纸呈现的是学生头脑中对于空气微粒热运动时,空气微粒分布的隐性思维结果,通过其他的记录形式,可能无法清晰地表达出来。从图中可以看出尽管有了前面活动的基础,学生对空气微粒在容器中分布的感性认知还是丰富多彩的:有人认为空气微粒是完全分散在容器中,也有人认为空气微粒是紧贴着容器分布的,还有认为空气微粒主要集中在下面的锥形瓶中,上面的气球中是没有空气微粒的。通过图示记录,学生的所思所想被充分展示在纸上,师生再一起分析这些示意图,共同修正彼此的想法,带领学生经历一个思维修正的过程,加深他们对空气微粒热运动以及分布特点的理解。
    有了将隐性的思维绘制成一个个抽象示意图的经历,学生再看到这些示意图,他们的头脑中就不仅仅有这些形象,更有了抽象的思维,会用图示分析空气微粒的运动,他们的概念建构也将更加深刻。
    三、画在迁移创造时——设计图
    设计图是指在学生原有认知的基础上,引导他们自主地进行创造性活动,“设计”富有创意的图示。它侧重培养学生思维的创造性,通常被安排在单元教学的末尾,引导学生运用所学知识,触类旁通,创新设计,提高学生的动手能力和综合运用知识的能力,同时也是对学生思维迁移能力的训练。
如五下《2.8设计制作一个保温杯》一课,是对整个单元热知识的综合应用。笔者在“保藏冰块比赛”环节中,安排学生先画一画保温杯的设计图,让他们将自己对保温杯的设想用图示记录的方式展现出来,这样的迁移设计是有意义的:是对上一环节——哪种方法保温效果更好的实践应用,是对学生综合运用知识的能力的培养。学生的设计图如下:
           
     从这些图中,可以看出学生设计的保温杯在原理上不谋而合:有人想到用泡沫保温,有人则想到用加盖、包毛巾、外加泡沫等“全副武装”,只是每个学生在细节处各有自己的想法。正是图示记录,给了学生一个安静的思考时间,将自己的所见所思进行整理,形成完整的、合乎逻辑的思维,这些设计图是学生深思熟虑的结果,是他们迁移思维的自然流淌。紧接着,我组织学生借助设计图进行交流汇报,小组内再根据交流结果对自己小组的设计图进行改进,最后各小组根据设计图组装自己的保温杯并测试保温效果。
    整个过程学生的思维得到高度参与,无形中巩固了热单元的知识内容。这也要求教师运用设计图之前,一定要对整个单元的知识体系有一个全面系统的把握,惟有这样,图示记录才能够真正发挥完善学生头脑中的知识系统,提升他们的思维迁移力、创造力的作用。
    总之,恰当地运用图示记录,不仅可以帮助教师透视学生的思维,发现其中的错误,正确把握教学起点;而且可以促进学生的思维发展,包括思维整理和提炼抽象思维的能力,以及建构完整的科学概念。久而久之,我们的学生不仅能画出一个个清晰的图像,更能勾勒出一层层清晰的思维,教给学生一种科学有效的记录方式,这将让孩子们终身受益。
 
 
参考文献

  1. 科学(3~6年级)课程标准.北京师范大学出版社.2001年7月第1版
  2. 吕文焕. 运用“图示记录”促使学生隐性思维显性化[J]. 教学月刊:小学版, 2013,(5):32-34.
  3. 郁波. 义务教育课程标准实验教科书.科学.六年级.下册[M].{H}北京教育科学出版社,2003.
 
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