1、浅谈思维可视化在科学教学中的运用 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
2、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
3、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“”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“”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、
4、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:
5、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
6、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。、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。、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、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
7、重复运动。、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
8、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
9、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。6