小学科学教学中思维可视化的运用

武进区李公朴小学  李芳

——《物体的运动方式》案例 兰本达认为，教师和学生在整个科学活动中，思维和行动应该比语言 占优势。而当我们将科学课和探究活动联系起来时，我们的科学课就变得 热闹了。教师具有情境化的激情导入，接着就是学生提出问题，至于问题 的背后所隐藏的问题，老师来不及，也没有去分析的意识。然后就是分组、 实验、得出结论，最后是集体交流，汇报。而多数实验是验证性的实验， 缺乏静思默想中的探究。在热闹的探究课堂中学生是随波逐流，他们的思 维状态处于浅层面的活跃。没有深思熟虑，没有思维的碰撞，没有火花， 也就是缺失了学生的激情，课堂的灵动。在这样的思考中，我们关注了学 生的思维的走向和发展，我们尝试着让学生将思维过程画出来，即让思维 可视。 《运动的方式》是苏教版四年级下册第三单元《物体的运动》中的第 三课。本课的预期学习结果是：1、能按运动的轨迹给物体的运动方式分类； 2、学会分析复合运动中包含的运动方式。我们在教学的过程中运用符号、 集合图、概念图帮助学生将思维显现，并帮助学生理清他们之间的逻辑关 系。

一、 用符号画出物体运动的路线。 1、教师示范：青蛙的运动路线： 师：同学们，像这样用线条表示物体运动的路线、轨迹，用箭头表示 物体运动的方向。请同学们将下列物体的运动路线用符号画出来。 2、出示图片，画出物体运动路线图示： 滑滑梯： 风车：皮球： 荡秋千： 弹牛皮筋： 直行的火车： 跷跷板： 转椅： 水车： 拉锯子： (这样一画出来，就发现了学生潜意识中的问题：1、滑滑梯不是垂直 的，而是一个斜面；2、学生知道怎样拍皮球，但当他用图式来表示的时候， 就变成了“Ｕ”型，即皮球是会拐弯的，而实际上，即使皮球的运动改变 了方向，也是直线运动――“Ｖ”型。而这其中，我们还惊喜地发现，有 的学生竟然在画荡秋千的时候运用了虚线来表示物体运动的往返，为下面 认识往复运动打下了埋伏。)

二、 认识直线运动和曲线运动： 第一层面： 师：请同学们观察这些物体运动的路线，有什么特点吗： 生：它们有的是直线，有的是曲线。 师：对，请将这些物体的运动方式按直线轨迹和曲线轨迹分成两类。 直线运动——曲线运动 （图示已经将直线运动和曲线运动一目了然地呈现在学生的面前。） 第二层面： 1、认识往复运动： 师：在这些直线运动中他们的运动方式都完全一样吗？

生：不，它们有的是一个箭头，有的是两个箭头。 师：好，你观察得真仔细。请你们再认真思考：它们的运动方式有什 么不同？ 生：单箭头的表示物体朝一个方向直线运动。双箭头的表示物体朝一 个方向运动后还要回头。 生：它们是来回的运动。 生：这种运动是重复的。 师：你们真了不起，像这样来回、不断重复的运动，我们称之为“往 复运动”。 （借助于图示中的箭头，学生轻易地理解了往复运动，胜于教师的千 言万语。） 2、认识转动、摆动： 师：再请同学们仔细看曲线运动中的两种运动方式，它们的运动路线 一样吗？ 生：也不一样，一个是围绕一个中心点转圈，一个是在一定范围内来 回摆动。 师：老师真欣赏你的观察能力，你的语言表达也非常得准确。对，它 们虽然都是曲线运动，但它们的运动的运动范围是不一样的，聪明的你们， 能不能给它们起个名字？ 生：围绕一个点转圈的，我们可以叫它“转动”，像钟摆一样来回摆动 的我们叫它“摆动”。 师：非常精彩，老师同意你们的概括。 （图示中是圆形轨迹的就是转动，而圆弧状的就是摆动，这再清晰不 过了。）

三、 认识复合运动 1、以易拉罐为例，教师演示。学生很快就能理解：易拉罐的运动包含 了自身的滚动和直行移动，既有曲线运动，又有直线运动。——像这样包 含了一种以上运动方式的运动，我们称之为“复合运动”。 2、让学生图示的方法画出易拉罐滚动中所包含的运动方式。学生没有 障碍。 3、让学生说出并画出飞机、竹蜻蜓、飞碟、直线行走的人所包含的运 动方式。 四、运用集合图理解概念之间的逻辑关系。 1、认识复合运动中的逻辑关系。 Ⅰ、师：同学们，如果老师用一个圆来表示易拉罐的滚动，那么它所 包含的运动方式怎样在圆中表示出来呢 生试画。

Ⅱ、学生运用集合图的方式画出其余复合运动中的逻辑关系。 2、认识直线运动、曲线运动和往复运动之间的逻辑关系 Ⅰ、直线运动和曲线运动中都存在往复运动。 师：同学们，我们刚才知道了来回，不断重复的运动叫往复运动，那 么，是不是只有像这些牛皮筋、拍皮球、跷跷板、拉锯子直线运动中才有 往复运动呢？ 生：不是的，在曲线运动中的摆动也是往复运动。 师：你能说一说你的想法吗？生：因为摆动也是来回、不断地重复运动。 Ⅱ、用集合图方式将直线运动、曲线运动和往复运动的逻辑关系表达 出来。 师：如果老师用交叉的两个圆来表示直线运动和曲线运动，你能将直 线运动、曲线运动和往复运动之间的关系表示出来吗？

生试画。 五、运用概念图理解概念之间的逻辑关系。 师：同学们，刚才你们用图示的方法将我们所学的知识画了出来。现 在，老师给你们一个最大的挑战，能不能将我们今天所学到的内容都画到 一张图表中呢？ 生试画，教师点拨、师生合作。（概念图（Concept Map）是康乃尔大学的诺瓦克(J.D.Novak) 博士根据奥苏贝尔(David P. Ausubel) 的有意义学习理论提出的一种教学 技术，由节点（概念）和连接节点的线段（关系标签）所组成。概念图形 象地表述了一系列的概念含义及其内在的逻辑关系。运用概念图我们可以 将整课的内容都归结到一张图表中，在学生头脑中清晰地印上一张图，永 远都不会忘记。）

小学生由于知识经验不丰富，辨证思维不发达，思维的独立性和批判 性还不成熟，考虑问题容易产生片面性。他们往往会被表面现象所迷惑， 看不到事物的本质，容易产生错误的概念。这些经验型的认识让学生对概 念似懂非懂，常常是学生学习科学知识的拦路虎、绊脚石。老师酷似医生， 更胜于医生。因为医生可以根据患者的体征、仪器来判断病因，作出诊断。 而学生头脑中的东西是看不见，模不着的。但老师必须还得判断出学生的 思维过程和知识概念上出了什么问题，除了判断之外，还要开出个性化的 “药方”进行治疗。而且这一切都是在瞬间作出的。当然，我们可以凭借 出声思维让学生将想的内容说出来，但仅凭出声思维是不行的。其一，出 声思维具有局限性，对表述者的语言表达能力具有一定的要求；其二，语 言具有一定的欺骗性，而前概念和思维过程具有一定的隐蔽性。因此，教 师不能仅仅通过师生之间回答、理答来诊断学生的前概念，判断学生的思 维过程是否正确，而作出合理的评价。我们尝试通过思维可视化的方式捕 捉到学生思维的不缜密，抛锚下来，进行追问，和学生展开充分的对话， 深度了解学生思维的过程中的问题。本节课，我们运用了简笔画、符号、 集合图、概念图等方式将学生的前概念和思维过程直观、形象地显现出来， 将教学内容深入浅出、化繁为简，步步引导学生理解科学的概念以及概念 之间的逻辑关系，培养、训练学生思维的深度和广度，帮助学生进行记忆。