思維可視化在小學(xué)科學(xué)中的運(yùn)用

1、淺談思維可視化在科學(xué)教學(xué)中的運(yùn)用 物體的運(yùn)動(dòng)方式案例蘭本達(dá)認(rèn)為，教師和學(xué)生在整個(gè)科學(xué)活動(dòng)中，思維和行動(dòng)應(yīng)該比語言占優(yōu)勢(shì)。而當(dāng)我們將科學(xué)課和探究活動(dòng)聯(lián)系起來時(shí)，我們的科學(xué)課就變得熱鬧了。教師具有情境化的激情導(dǎo)入，接著就是學(xué)生提出問題，至于問題的背后所隱藏的問題，老師來不及，也沒有去分析的意識(shí)。然后就是分組、實(shí)驗(yàn)、得出結(jié)論，最后是集體交流，匯報(bào)。而多數(shù)實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，缺乏靜思默想中的探究。在熱鬧的探究課堂中學(xué)生是隨波逐流，他們的思維狀態(tài)處于淺層面的活躍。沒有深思熟慮，沒有思維的碰撞，沒有火花，也就是缺失了學(xué)生的激情，課堂的靈動(dòng)。在這樣的思考中，我們關(guān)注了學(xué)生的思維的走向和發(fā)展，我們嘗試著讓學(xué)生

2、將思維過程畫出來，即讓思維可視。運(yùn)動(dòng)的方式是蘇教版四年級(jí)下冊(cè)第三單元物體的運(yùn)動(dòng)中的第三課。本課的預(yù)期學(xué)習(xí)結(jié)果是：1、能按運(yùn)動(dòng)的軌跡給物體的運(yùn)動(dòng)方式分類；2、學(xué)會(huì)分析復(fù)合運(yùn)動(dòng)中包含的運(yùn)動(dòng)方式。我們?cè)诮虒W(xué)的過程中運(yùn)用符號(hào)、集合圖、概念圖幫助學(xué)生將思維顯現(xiàn)，并幫助學(xué)生理清他們之間的邏輯關(guān)系。一、 用符號(hào)畫出物體運(yùn)動(dòng)的路線。1、教師示范：青蛙的運(yùn)動(dòng)路線： 師：同學(xué)們，像這樣用線條表示物體運(yùn)動(dòng)的路線、軌跡，用箭頭表示物體運(yùn)動(dòng)的方向。請(qǐng)同學(xué)們將下列物體的運(yùn)動(dòng)路線用符號(hào)畫出來。2、出示圖片，畫出物體運(yùn)動(dòng)路線圖示：滑滑梯： 風(fēng)車： 皮球：蕩秋千：彈牛皮筋： 直行的火車：蹺蹺板：轉(zhuǎn)椅：水車：拉鋸子：(這樣一畫出

3、來，就發(fā)現(xiàn)了學(xué)生潛意識(shí)中的問題：1、滑滑梯不是垂直的，而是一個(gè)斜面；2、學(xué)生知道怎樣拍皮球，但當(dāng)他用圖式來表示的時(shí)候，就變成了“”型，即皮球是會(huì)拐彎的，而實(shí)際上，即使皮球的運(yùn)動(dòng)改變了方向，也是直線運(yùn)動(dòng)“”型。而這其中，我們還驚喜地發(fā)現(xiàn)，有的學(xué)生竟然在畫蕩秋千的時(shí)候運(yùn)用了虛線來表示物體運(yùn)動(dòng)的往返，為下面認(rèn)識(shí)往復(fù)運(yùn)動(dòng)打下了埋伏。)二、 認(rèn)識(shí)直線運(yùn)動(dòng)和曲線運(yùn)動(dòng)：第一層面：師：請(qǐng)同學(xué)們觀察這些物體運(yùn)動(dòng)的路線，有什么特點(diǎn)嗎：生：它們有的是直線，有的是曲線。師：對(duì)，請(qǐng)將這些物體的運(yùn)動(dòng)方式按直線軌跡和曲線軌跡分成兩類。直線運(yùn)動(dòng)曲線運(yùn)動(dòng)（圖示已經(jīng)將直線運(yùn)動(dòng)和曲線運(yùn)動(dòng)一目了然地呈現(xiàn)在學(xué)生的面前。）第二層面：1、

4、認(rèn)識(shí)往復(fù)運(yùn)動(dòng)：師：在這些直線運(yùn)動(dòng)中他們的運(yùn)動(dòng)方式都完全一樣嗎？生：不，它們有的是一個(gè)箭頭，有的是兩個(gè)箭頭。師：好，你觀察得真仔細(xì)。請(qǐng)你們?cè)僬J(rèn)真思考：它們的運(yùn)動(dòng)方式有什么不同？生：?jiǎn)渭^的表示物體朝一個(gè)方向直線運(yùn)動(dòng)。雙箭頭的表示物體朝一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)后還要回頭。生：它們是來回的運(yùn)動(dòng)。生：這種運(yùn)動(dòng)是重復(fù)的。師：你們真了不起，像這樣來回、不斷重復(fù)的運(yùn)動(dòng)，我們稱之為“往復(fù)運(yùn)動(dòng)”。（借助于圖示中的箭頭，學(xué)生輕易地理解了往復(fù)運(yùn)動(dòng)，勝于教師的千言萬語。）2、認(rèn)識(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)、擺動(dòng)：師：再請(qǐng)同學(xué)們仔細(xì)看曲線運(yùn)動(dòng)中的兩種運(yùn)動(dòng)方式，它們的運(yùn)動(dòng)路線一樣嗎？生：也不一樣，一個(gè)是圍繞一個(gè)中心點(diǎn)轉(zhuǎn)圈，一個(gè)是在一定范圍內(nèi)來回?cái)[動(dòng)。師：

5、老師真欣賞你的觀察能力，你的語言表達(dá)也非常得準(zhǔn)確。對(duì)，它們雖然都是曲線運(yùn)動(dòng)，但它們的運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)范圍是不一樣的，聰明的你們，能不能給它們起個(gè)名字？生：圍繞一個(gè)點(diǎn)轉(zhuǎn)圈的，我們可以叫它“轉(zhuǎn)動(dòng)”，像鐘擺一樣來回?cái)[動(dòng)的我們叫它“擺動(dòng)”。師：非常精彩，老師同意你們的概括。（圖示中是圓形軌跡的就是轉(zhuǎn)動(dòng)，而圓弧狀的就是擺動(dòng)，這再清晰不過了。）三、 認(rèn)識(shí)復(fù)合運(yùn)動(dòng)1、以易拉罐為例，教師演示。學(xué)生很快就能理解：易拉罐的運(yùn)動(dòng)包含了自身的滾動(dòng)和直行移動(dòng)，既有曲線運(yùn)動(dòng)，又有直線運(yùn)動(dòng)。像這樣包含了一種以上運(yùn)動(dòng)方式的運(yùn)動(dòng)，我們稱之為“復(fù)合運(yùn)動(dòng)”。2、讓學(xué)生圖示的方法畫出易拉罐滾動(dòng)中所包含的運(yùn)動(dòng)方式。學(xué)生沒有障礙。3、讓學(xué)生說

6、出并畫出飛機(jī)、竹蜻蜓、飛碟、直線行走的人所包含的運(yùn)動(dòng)方式。四、運(yùn)用集合圖理解概念之間的邏輯關(guān)系。1、認(rèn)識(shí)復(fù)合運(yùn)動(dòng)中的邏輯關(guān)系。、師：同學(xué)們，如果老師用一個(gè)圓來表示易拉罐的滾動(dòng)，那么它所包含的運(yùn)動(dòng)方式怎樣在圓中表示出來呢生試畫。、學(xué)生運(yùn)用集合圖的方式畫出其余復(fù)合運(yùn)動(dòng)中的邏輯關(guān)系。2、認(rèn)識(shí)直線運(yùn)動(dòng)、曲線運(yùn)動(dòng)和往復(fù)運(yùn)動(dòng)之間的邏輯關(guān)系、直線運(yùn)動(dòng)和曲線運(yùn)動(dòng)中都存在往復(fù)運(yùn)動(dòng)。師：同學(xué)們，我們剛才知道了來回，不斷重復(fù)的運(yùn)動(dòng)叫往復(fù)運(yùn)動(dòng)，那么，是不是只有像這些牛皮筋、拍皮球、蹺蹺板、拉鋸子直線運(yùn)動(dòng)中才有往復(fù)運(yùn)動(dòng)呢？生：不是的，在曲線運(yùn)動(dòng)中的擺動(dòng)也是往復(fù)運(yùn)動(dòng)。師：你能說一說你的想法嗎？生：因?yàn)閿[動(dòng)也是來回、不斷地

7、重復(fù)運(yùn)動(dòng)。、用集合圖方式將直線運(yùn)動(dòng)、曲線運(yùn)動(dòng)和往復(fù)運(yùn)動(dòng)的邏輯關(guān)系表達(dá)出來。師：如果老師用交叉的兩個(gè)圓來表示直線運(yùn)動(dòng)和曲線運(yùn)動(dòng)，你能將直線運(yùn)動(dòng)、曲線運(yùn)動(dòng)和往復(fù)運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系表示出來嗎？生試畫。五、運(yùn)用概念圖理解概念之間的邏輯關(guān)系。師：同學(xué)們，剛才你們用圖示的方法將我們所學(xué)的知識(shí)畫了出來?，F(xiàn)在，老師給你們一個(gè)最大的挑戰(zhàn)，能不能將我們今天所學(xué)到的內(nèi)容都畫到一張圖表中呢？生試畫，教師點(diǎn)撥、師生合作。（概念圖（Concept Map）是康乃爾大學(xué)的諾瓦克(J.D.Novak) 博士根據(jù)奧蘇貝爾(David P. Ausubel) 的有意義學(xué)習(xí)理論提出的一種教學(xué)技術(shù)，由節(jié)點(diǎn)（概念）和連接節(jié)點(diǎn)的線段（關(guān)系標(biāo)

8、簽）所組成。概念圖形象地表述了一系列的概念含義及其內(nèi)在的邏輯關(guān)系。運(yùn)用概念圖我們可以將整課的內(nèi)容都?xì)w結(jié)到一張圖表中，在學(xué)生頭腦中清晰地印上一張圖，永遠(yuǎn)都不會(huì)忘記。）小學(xué)生由于知識(shí)經(jīng)驗(yàn)不豐富，辨證思維不發(fā)達(dá)，思維的獨(dú)立性和批判性還不成熟，考慮問題容易產(chǎn)生片面性。他們往往會(huì)被表面現(xiàn)象所迷惑，看不到事物的本質(zhì)，容易產(chǎn)生錯(cuò)誤的概念。這些經(jīng)驗(yàn)型的認(rèn)識(shí)讓學(xué)生對(duì)概念似懂非懂，常常是學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)的攔路虎、絆腳石。老師酷似醫(yī)生，更勝于醫(yī)生。因?yàn)獒t(yī)生可以根據(jù)患者的體征、儀器來判斷病因，作出診斷。而學(xué)生頭腦中的東西是看不見，模不著的。但老師必須還得判斷出學(xué)生的思維過程和知識(shí)概念上出了什么問題，除了判斷之外，還要開出個(gè)性化的“藥方”進(jìn)行治療。而且這一切都是在瞬間作出的。當(dāng)然，我們可以憑借出聲思維讓學(xué)生將想的內(nèi)容說出來，但僅憑出聲思維是不行的。其一，出聲思維具有局限性，對(duì)表述者的語言表達(dá)能力具有一定的要求；其二，語言具有一定的欺騙性，而前概念和思維過程具有一定的隱蔽性。因此，教師不能僅僅通過師生之間回答、理答來診斷學(xué)生的前概念，判斷學(xué)生的思維過程是否正確，而作出合理的評(píng)價(jià)。我們嘗試通過思維可視化的方式捕捉到學(xué)生思維的不縝密，拋錨下來，進(jìn)行追問，和學(xué)生展