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运用图示 让思维可视
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运用图示 让思维可视 张宁素 (宁波市奉化区锦屏中心小学,浙江省宁波市,315500) 摘要:小学科学课程以培养学生科学素养为宗旨,而科学课堂作为落实该宗旨的主阵地,其核心活动就是思维。通过画图,用图示来呈现想法及思维过程,将本不可视的思维呈现出来,使其清晰可见,使之推动学生的思维向抽象逻辑思维发展。 关键词:图示;思维;可视化

运用图示  思维可视

张宁素

宁波市奉化区锦屏中心小学,浙江省宁波市,315500

摘要小学科学课程以培养学生科学素养为宗旨,而科学课堂作为落实该宗旨的主阵地,其核心活动就是思维。通过画图,用图示来呈现想法及思维过程,将本不可视的思维呈现出来,使其清晰可见,使之推动学生的思维向抽象逻辑思维发展。

关键词图示思维可视化

小学科学课的主要学习方式是科学探究,其中科学思维是科学探究的灵魂,是科学学习的核心。科学思维能力对于学生来说,是一种学习能力,是认识世界的方法,是让学生学会像科学家那样去思考问题、去解决问题。

目前的小学科学教学中,老师们对学生的探究活动较为关注,但缺乏对学生思维发展的训练。而借助图示,可以展示学生思考的场景、思考的步骤及思考的内容,使学生清晰的“看见”自己以及他人的所思所想所学,使思维过程“可视。”

1用图示呈现探究过程

在科学课堂上,我们应围绕科学概念引领学生开展探究活动,让学生亲历猜想、实验、观察、推理、概括等探究过程,主动建构科学概念。在掌握科学概念的同时,学会科学探究的方法,提升科学探究的能力。引导学生用画图的方式呈现探究过程,能加深他们的探究经历,清晰自己的思考过程,留下思维的痕迹。

如:五下《空气的热胀冷缩》一课中,在引导学生讨论“如何观察到空气的体积变化?”后,提供给学生实验探究记录单(如图1、图2所示):先引导学生画“实验想象”将套有气球的锥形瓶分别放入热水、冷水、冰水中,你可能会看到什么现象?这样的现象说明空气发生了什么变化?接着组织学生实验,画下三个不同环境中的气球鼓起的实际情况。通过画“实验想象”图,促进学生深入思考并重点关注所想象的实验现象是否真实发生。对比想象图和现象图,通过分析、推理得出:空气具有热胀冷缩的性质。记录单上留有空白,可以让学生补充自己在实验中的其他发现,也可以补充他人的重要发现,逐步建构完整的科学概念。在后面解释热胀冷缩现象时,运用图示能充分展示学生对空气微粒运动的各种解释:有的同学认为空气微粒遇热距离拉大,遇冷距离缩小;有的认为空气微粒遇热变大,遇冷变小;而有的则认为两者都有。通过展示各种想法图,使学生的思维得以碰撞,在激烈的研讨活动中,形成科学的解释。

课后再观察这份探究记录单,学生的头脑中会立马再现“空气热胀冷缩”的整个探究历程:问题——猜想——实验验证——得出结论——科学解释。

 

2用图示开展科学论证

科学论证是重要的科学活动,其内涵是利用证据建立科学的理由以支持科学主张。在课堂上,学生用图示的方法记录观察到的现象,将这些现象转化为证据,利用证据分析、推理出结论。当他们公布研究成果时,图示能促进学生倾听,方便学生进行比较、审查,利于学生提出质疑指出解释中有悖于事实证据的地方,或者就相同的观察提出不同的解释等,更好地开展科学论证,发展学生的逻辑思维能力。

如在教学《拱形的力量》一课时,学生经历了分别用一块木块、多块木块抵住拱足,使拱的承重能力增强的探究实验,但没有要求学生记录纸拱承重时的形状变化,虽说学生通过亲历实验,也自主得出了结论,但学习过程缺乏分析、比较、逻辑推理、质疑等科学思维的参与,导致在交流中出现表述不清、直奔结论的现象。那如何激发学生在实验中主动思考、实验后积极论证呢?在一次教研活动中,执教老师用图示的方法,师生记录纸拱的三次变化(如图2所示),图示清晰地记录了拱形承重时的形状变化以及逐步增强承重能力的探究过程,为论证的开展提供了素材。

师:当纸拱承重时,大家观察到了什么?

生:我观察到拱足会向两边推出去。

生:拱足是在垫圈放上后,慢慢向外推出去的,感觉有一个力把它往外推。

生:我同意他的观点,如果没有力作用在拱足上的话,我想拱足是不会动的。

师:三位同学很有想法,可见在实验中重点关注了纸拱承重时,各部分的形状变化以及认真思考了引起这种变化的原因。(板画)大家都认为,当拱形承重时,拱足处会产生一个向外推的力,我们把这个力称为外推力。这里的外推力来自哪里?

生:应该是垫圈。垫圈放在拱顶处,产生了向下的压力。

师:压力是向下的,而拱足是向两边推出去的,这怎么解释?

生:我想压力一部分直接向下,一部分沿着纸拱两边传递到了拱足。

生:对的,拱足是被这个压力推出去的。

师继续板画:当拱形受压时,压力会向下向外传递,产生外推力。刚才,纸拱只承受了一个垫圈的力,有办法能让纸拱承受更大的力吗?

生:可以用书本抵住拱足,这样外推力就不能把拱足往外推了。

师:今天给大家准备的抵住拱足的材料是木块。先给大家提供两块,实验时注意观察拱形的变化并画在记录单上,然后思考为什么会出现这样的变化?你们组有什么办法可以继续增强纸拱的承重能力?如果需要材料,可以找我。开始吧!

(实验后,展示图示记录并研讨)

生:用一块木块抵住拱足,纸拱能承受6个垫圈,说明用抵住外推力的方法是对的。我发现当垫圈增加后,拱的形状变成了这样,说明这些地方也受到外推力。后来,我们用更多的木块抵住外推力,结果纸拱承受了13个垫圈,承重能力大大增加。

生:我们的发现跟他们组基本一样,但我们木块的放法不同,我们是这样斜着放的,结果承受了21个垫圈。说明同样多的木块,放法会影响纸拱的承重力。

师:我们看图示,大家用三种方法抵住拱足,结果发现竖直放比横着放效果好,而斜放又比直放时的承重效果强,大家有什么想法?

生:横放,实际上跟一块木块时的效果差不多,只能抵住最下面的拱足;直放时,木块和纸拱之间还有一点点缝隙,说明外推力没有被完全抵住;而斜放时,木块紧紧地贴住纸拱,这样外推力被牢牢抵住,所以承重能力会特别强。

师:通过上面的研究和讨论,大家觉得拱形承重的秘密是什么?

生:拱形承重时,拱足会产生外推力,只要抵住这些外推力,拱形的承重能力就会变得很强

 

从上面的教学片断看,在教师的引导下,学生基于观察到的现象,结合图示,认真分析,不断求证,运用逻辑推理得出科学结论。因此用图示开展论证,既形成了科学概念,又锻炼了思维能力

3用图示明晰解题思路

课堂上,学生通过一个个的探究活动,建构了一个个的科学概念后,适当的练习可以帮助学生巩固知识,加深理解。当学生面对比较抽象、难以理解的练习题时,引导学生根据题的内容画图,把题的条件、问题在图上标明,这样有助于学生正确审题,理解题意,从而确解题,提高分析和解决问题的能力。

五年级下册《沉和浮》单元测试中,有一道应用浮力解释现象的题:

把同样大小的木块和铁块放入水中,木块浮在水面上,铁块沉在水底,    受到的浮力大。

A.木块大     B. 铁块大    C.一样

 

从图3的答题情况看,选择A的学生很多,学生的解释是“木块是浮的,所以受到的浮力也是大的”;选择C的同学也较多,他们的解释是“木块和铁块体积一样,所以浮力也一样。”由此可见,大部分的学生对于浮力的理解还是停留在物体沉浮的表面现象上,追问他们:浮力的大小跟什么因素有关?他们都能说:“浮力的大小与排开的水量有关,排开的水量大,浮力大。”学生知道浮力这一概念,但不能加以灵活运用,由此可见,学生对浮力的理解是浅层次的,不够深入。

而运用图示将抽象的文字题转化为直观的图形题,能有效地展示实验现象和思维的结果(如图4)。学生借助关键词和核心概念,以及物体在水中的状态,厘清解题思路,科学准确地作出解释:木块浸入水中的体积小,排开的水量小,所以受到的浮力也小。铁块完全浸没在水中,排开的水量大,所以受到的浮力也大。

 

图示法作为一种思维支架,能将隐性的思考变显性,有助于学生将抽象思维转化为形象思维,促进学生的探究、深层理解和建构科学概念。在科学学习中,学生常用图示记录现象、分析信息、解决问题等活动,能较好地发展学生的分析、比较、推理、论证等各种思维能力,最终指向学生的科学素养。

参考文献:

[1]中华人民共和国教育部.义务教育小学科学课程标准[M].北京:北京师范大学出版社,2017.

[2]金娜.科学论证的课堂实践[R].北京:教育学院宣武分院,2014.

[3]沈丽萍.概念图示法:从意会到言传的嬗变[J].教学月刊(综合)201512.

[4]朱潮海.科学课堂巧用图示法[J].科学课20205-6.

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