摘 要：科學(xué)探究是一門讓學(xué)生接觸、了解并探索自然現(xiàn)象與規(guī)律的課程。小學(xué)階段學(xué)生在實(shí)踐探究中主要以形象、直觀思維理解知識，為了解決學(xué)生思維特點(diǎn)與科學(xué)知識抽象性之間的矛盾，教師要優(yōu)化課程教學(xué)，促進(jìn)科學(xué)思維的可視化，推動學(xué)生成長發(fā)展。文章對指向科學(xué)思維的可視化教學(xué)策略進(jìn)行了探究和論述，旨在讓學(xué)生在科學(xué)實(shí)踐學(xué)習(xí)中深入思考，實(shí)現(xiàn)科學(xué)思維從低階向高階的轉(zhuǎn)化。

關(guān)鍵詞：小學(xué)科學(xué)；科學(xué)思維；可視化教學(xué)

作者簡介：李宇（1988—），女，山東省棗莊市實(shí)驗(yàn)小學(xué)。

實(shí)現(xiàn)指向科學(xué)思維的可視化教學(xué)，要求小學(xué)科學(xué)教師嘗試從多個方面、不同角度著手，將教學(xué)內(nèi)容以更為直觀、形象的方式呈現(xiàn)，讓學(xué)生在科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究中實(shí)現(xiàn)多元體驗(yàn)、多元思考、多元表達(dá)，增強(qiáng)學(xué)生的參與感，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的實(shí)效性，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣［1］。

一、指向科學(xué)思維的可視化教學(xué)價(jià)值

（一）有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

實(shí)施可視化教學(xué)，能夠讓學(xué)生立足于自身的觀察及探究參與知識生成的整個過程，也能將科學(xué)的重點(diǎn)與難點(diǎn)知識清晰地展現(xiàn)在學(xué)生面前，使得整個教學(xué)更具魅力與風(fēng)采，從而有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，促進(jìn)學(xué)生的綜合性發(fā)展［2］。

（二）有利于增強(qiáng)學(xué)生科學(xué)能力

實(shí)施可視化教學(xué)，能夠讓學(xué)生的科學(xué)思維生成過程更加系統(tǒng)、科學(xué)，有助于讓學(xué)生以科學(xué)化的思維去發(fā)展自身各方面的科學(xué)能力?？梢暬虒W(xué)關(guān)注學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的細(xì)節(jié)，能使學(xué)生更加深刻地認(rèn)識所學(xué)知識內(nèi)容，深度分析實(shí)驗(yàn)操作的結(jié)果，整體提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作水平，培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)處理能力及操作能力，讓學(xué)生更為直觀地解析相關(guān)的科學(xué)事實(shí)與科學(xué)概念，發(fā)展空間想象能力及邏輯思維能力，以此使學(xué)生實(shí)現(xiàn)更為高效的科學(xué)學(xué)習(xí)及科學(xué)操作［3］。

（三）有利于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維

小學(xué)科學(xué)教師實(shí)施可視化教學(xué)能夠打破傳統(tǒng)的課程教學(xué)模式，讓課堂的教學(xué)朝著縱深的方向發(fā)展。教師將一些有難度的關(guān)鍵知識以可視化的方式呈現(xiàn)，輔助學(xué)生思考并完成一系列的實(shí)踐探究，能夠讓學(xué)生在整個學(xué)習(xí)過程直視自身的所思、所想、所感、所悟，激發(fā)并調(diào)動自身的內(nèi)在驅(qū)動力，主動發(fā)現(xiàn)問題并展開深入的思考，建構(gòu)科學(xué)知識體系，在后續(xù)的實(shí)踐操作中對知識加以應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)科學(xué)思維的拓展及延伸。

（四）有利于優(yōu)化教師教學(xué)方法

在實(shí)施指向科學(xué)思維實(shí)現(xiàn)可視化教學(xué)的整個過程中，教師會專注于學(xué)生高階思維能力的發(fā)展及培養(yǎng)，積極轉(zhuǎn)變自身的教學(xué)模式，以“思維可視化”為抓手，從可視化的角度設(shè)計(jì)一系列的教學(xué)活動，引領(lǐng)學(xué)生展開實(shí)驗(yàn)探究，組織研討，從而全過程、多方位、高力度地打造高質(zhì)量的科學(xué)課堂。這樣不僅有助于全方面地激發(fā)學(xué)生的思維潛能，帶動引領(lǐng)學(xué)生在實(shí)踐操作中挖掘知識，實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)，達(dá)成對相關(guān)科學(xué)知識的綜合性探索，還能夠使教師不斷完善教學(xué)方法，提升專業(yè)能力，從而提升課堂教學(xué)質(zhì)量。

二、指向科學(xué)思維的可視化教學(xué)策略

（一）教學(xué)設(shè)計(jì)可視化

小學(xué)科學(xué)教師在實(shí)施科學(xué)教學(xué)之前，要優(yōu)化課程教學(xué)的設(shè)計(jì)，以可視化的教學(xué)設(shè)計(jì)引領(lǐng)學(xué)生將科學(xué)思維外顯，強(qiáng)化他們的實(shí)踐探究能力，使學(xué)生實(shí)現(xiàn)綜合性的實(shí)踐與探索。

以青島版小學(xué)科學(xué)六年級下冊《小帆船》一課為例，教師在實(shí)施教學(xué)活動之前，應(yīng)明確本課教學(xué)重點(diǎn)在于引導(dǎo)學(xué)生觀察、認(rèn)識風(fēng)的特點(diǎn)。為此，教師可以開展“制作帆船模型”的活動，讓學(xué)生初步認(rèn)知帆船的特點(diǎn)，了解帆的承受力、穩(wěn)定程度等內(nèi)容；隨后借助“帆船是怎樣利用風(fēng)的力量航行”的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生理解帆船的航行方向與風(fēng)之間的關(guān)系?；诖耍處熞鞔_每一個教學(xué)環(huán)節(jié)的可視化操作。比如，在“帆船是怎樣利用風(fēng)的力量航行”這一實(shí)驗(yàn)活動中，教師就可以讓學(xué)生結(jié)合已有認(rèn)知，討論應(yīng)該如何展開實(shí)驗(yàn)，并將自己的想法通過表格的方式展示出來（如表1）。

學(xué)生結(jié)合自己的思考，設(shè)計(jì)不同的放置方案，以書面的方式記錄下來，并通過畫圖的方式來展現(xiàn)自己實(shí)驗(yàn)操作的過程，由此實(shí)現(xiàn)了思維過程的可視化。學(xué)生借助直觀的記錄內(nèi)容，能夠發(fā)現(xiàn)帆船的載重與貨物放置位置之間的關(guān)系，最后總結(jié)得出最佳的放置方式——對稱。整個教學(xué)活動的設(shè)計(jì)充分彰顯了學(xué)生的主體性，學(xué)生能夠自主地參與到整個實(shí)驗(yàn)活動的可操作過程中，也能夠?qū)⒖茖W(xué)思維以可視化的方式呈現(xiàn)，并深入體會預(yù)測的意義，這能促使他們在后續(xù)的科學(xué)實(shí)踐探究活動中主動預(yù)測，在腦海中生成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)活動內(nèi)容，并在實(shí)驗(yàn)操作過程中，參照自己預(yù)設(shè)的內(nèi)容展開進(jìn)一步思考。

（二）教學(xué)過程可視化

1.關(guān)鍵問題可視化

在小學(xué)科學(xué)的教學(xué)過程中，關(guān)鍵問題的設(shè)計(jì)必不可少。學(xué)生借助關(guān)鍵問題，能夠通過多種方式來認(rèn)知，在一系列的探究中獲得科學(xué)思維的綜合性發(fā)展，并朝著外顯的方向推進(jìn)。因此，科學(xué)教師要結(jié)合關(guān)鍵問題引領(lǐng)學(xué)生探究，將學(xué)生的科學(xué)思維可視化。

以青島版小學(xué)科學(xué)五年級下冊《電磁鐵》一課為例，其中涉及對電磁鐵磁性強(qiáng)弱因素實(shí)驗(yàn)的探究。為了讓學(xué)生全面地理解電磁鐵磁性強(qiáng)弱與線圈匝數(shù)、電流大小相關(guān)，教師可以設(shè)計(jì)一系列的關(guān)鍵問題引導(dǎo)學(xué)生討論，使學(xué)生的探究思維變得可視化。關(guān)鍵問題如下：

（1）如果要你來探究電磁鐵磁性強(qiáng)弱與哪些因素相關(guān)，你會選擇哪幾種情況來研究和分析呢？

（2）我們在纏繞導(dǎo)線的時(shí)候應(yīng)該怎樣做呢？

（3）我們在實(shí)驗(yàn)過程中吸大頭針的時(shí)候，應(yīng)該注意的地方有哪些？

（4）整個實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是怎樣的？

聚焦這些問題，學(xué)生展開了多元化的討論及交流。比如，第一個問題指向了學(xué)生的判斷科學(xué)思維，他們想到磁性可能與電有關(guān)，便會選擇與電相關(guān)的材料，如電池、線圈等，隨后展開實(shí)驗(yàn)。學(xué)生結(jié)合自己的認(rèn)知進(jìn)行交流與互動，在實(shí)踐操作過程中不斷地思考、推理、分析、概括，激活科學(xué)思維，在一系列的實(shí)驗(yàn)操作中解答問題，獲得良好的課程學(xué)習(xí)效果。

2.主題探究可視化

各種主題探究活動是學(xué)生科學(xué)思維發(fā)展的有效載體，教師應(yīng)該結(jié)合具體的教學(xué)內(nèi)容，積極地設(shè)計(jì)主題探究活動，并且在整個主題探究活動的操作過程中，讓學(xué)生呈現(xiàn)真實(shí)完整的思維過程和探究路徑，讓他們的科學(xué)思維變得可視化。

以青島版小學(xué)科學(xué)三年級上冊《土壤與巖石》一課為例，本課要求學(xué)生了解花崗巖、砂巖、大理巖等幾種常見巖石的不同特征，能夠?qū)@些特征進(jìn)行細(xì)致、科學(xué)的觀察，并如實(shí)記錄自己的觀察結(jié)果。對此，教師可以給學(xué)生設(shè)計(jì)“景區(qū)觀賞石”主題探究活動，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)情境：某旅游景區(qū)想要購買一塊大型的石頭作為觀賞石，同學(xué)們覺得這塊石頭需要滿足哪些要求呢？借助這一特定的情境，引導(dǎo)學(xué)生展開小組合作，完成主題探究。教師可以給學(xué)生提供各種各樣的巖石樣本，讓學(xué)生明確這些巖石的名稱，研究這些巖石的特征，最后確定觀賞石的選擇。學(xué)生在探索過程中會仔細(xì)觀察巖石樣本，通過摸一摸、敲一敲的方式來感受巖石的質(zhì)地，隨后借助放大鏡展開進(jìn)一步的觀察，獲得對巖石的具象化認(rèn)知。同時(shí)，教師可要求各個小組在研究的過程中詳細(xì)記錄觀察結(jié)果，最后全班交流研討，推選出最佳的方案。這樣的方式，能夠讓學(xué)生的思維變得動態(tài)可視。

3.數(shù)據(jù)分析可視化

學(xué)生對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析是科學(xué)活動中必不可少的一環(huán)。在實(shí)施課程教學(xué)時(shí)，教師有必要結(jié)合具體的教學(xué)內(nèi)容，引領(lǐng)學(xué)生展開數(shù)據(jù)分析，以促進(jìn)他們拓展科學(xué)思維，并在數(shù)據(jù)分析中實(shí)現(xiàn)思維的可視化，提升他們的綜合學(xué)習(xí)能力。

以青島版小學(xué)科學(xué)四年級上冊《冷與熱》一課為例，本課要求學(xué)生通過測量獲取數(shù)據(jù)，根據(jù)溫度變化的記錄來制作折線圖，并仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，運(yùn)用分析、比較、概括等方法得出自己的科學(xué)探究結(jié)論。這一過程必定涉及相關(guān)數(shù)據(jù)的記錄與分析，教師應(yīng)該幫助學(xué)生完善數(shù)據(jù)分析操作的整個過程。例如，教師可以在每一個小組的實(shí)驗(yàn)桌上放置一杯涼水、一杯熱水，然后在兩杯水下都用恒溫加熱墊加熱，溫度設(shè)置為55℃。讓學(xué)生在15分鐘之內(nèi)的不同時(shí)間刻度完成對水溫度的記錄（如表2）。

當(dāng)學(xué)生完成記錄之后，教師還要引導(dǎo)學(xué)生繪制折線圖（如圖1），讓學(xué)生將數(shù)據(jù)處理成可視化的圖表，并對這些圖表進(jìn)行觀察、分析及討論，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析的可視化，使他們在繪圖、讀圖的過程中升華理性思維。學(xué)生能夠從折線圖曲線的變化中探究得出：在最開始的幾分鐘，兩杯水的溫度變化是十分明顯的；在8分鐘之后，兩杯水的溫度差開始逐漸縮小。學(xué)生結(jié)合相應(yīng)的圖表，自覺地總結(jié)出科學(xué)結(jié)論，也是學(xué)生科學(xué)思維的外顯表現(xiàn)，能幫助他們實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的課程學(xué)習(xí)。

（三）教學(xué)結(jié)果可視化

在學(xué)生完成一系列的科學(xué)探究活動之后，教師應(yīng)該借助思維圖表，引領(lǐng)學(xué)生將自身的學(xué)習(xí)成果可視化。教師可以應(yīng)用思維導(dǎo)圖等形式，幫助學(xué)生構(gòu)建知識框架，使科學(xué)知識內(nèi)容更容易被理解、被遷移，以此來提升學(xué)生的綜合學(xué)習(xí)能力。教師還可以根據(jù)學(xué)生反饋的信息調(diào)整教學(xué)的內(nèi)容，根據(jù)學(xué)生掌握知識的不同情況調(diào)整教學(xué)的側(cè)重點(diǎn)，讓學(xué)生能夠全方位地學(xué)習(xí)知識。

例如，教師在引導(dǎo)學(xué)生完成“認(rèn)識巖石”這一節(jié)的知識內(nèi)容探究后，就可以讓學(xué)生通過繪制思維導(dǎo)圖的方式來總結(jié)花崗巖、砂巖、大理巖這三種巖石的外部特征，將它們的顏色、堅(jiān)硬程度、顆粒粗細(xì)等以圖表的方式呈現(xiàn)，外顯自己的學(xué)習(xí)成果。學(xué)生在完成這一系列知識網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)的過程中，便能夠充分發(fā)揮自身的歸納、概括、推理、分析及綜合等高階思維能力，在可視化的范圍內(nèi)獲得思維的縱深拓展。

結(jié)語

綜上所述，在新時(shí)代的教育背景下，小學(xué)科學(xué)教師在實(shí)施課程教學(xué)時(shí)，應(yīng)該專注于學(xué)生的綜合性探索。教師要以指向科學(xué)思維的可視化教學(xué)，引領(lǐng)學(xué)生完成可視化的操作，使得他們的學(xué)習(xí)過程更為豐富、多彩，體現(xiàn)動態(tài)、可視的特征。這一教學(xué)過程不僅能提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，也能夠有效培育其綜合素養(yǎng)。

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