【课标实践】教学可视化，思维看得见 [复制链接]

   《义务教育科学课程标准（2022 年版）》将科学思维纳入核心素养体系，明确其包含模型建构、推理论证、创新思维等维度，强调通过系统性教学推动学生思维从具象到抽象、从零散到系统的认知进阶。科学思维的本质是个体以科学方法论为指导，对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系进行理性认知与探究的思维范式，其培养需依托具象化的教学载体实现认知的外显与内化。​

    可视化教学作为建构主义学习理论指导下的有效教学策略，通过将抽象的科学概念、思维过程转化为可感知的视觉符号，为小学科学思维培养提供了具象化路径。下面我将结合自身的教学从实践操作的视角，阐述可视化教学在科学思维培养中的应用策略。

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    一、具象感知：依托材料实现可视化

    1.在五年级下册《哪个传热快》一课中，比较三种材质勺子的传热快慢是教学重点，但实际教学中仅靠手摸难以精准判断。为解决这一问题，可利用感温油墨实现传热快慢的可视化——这种材料在电商平台（如淘宝）易于购买，且有多种颜色可选。操作时，将感温油墨均匀涂在不同材质的小棒上，静置10分钟左右晾干即可使用。当对小棒一端加热时，油墨会随温度升高呈现明显的颜色变化，原本抽象的传热差异便转化为肉眼可见的视觉信号，使学生能直观比较不同材质的导热性能。

在此基础上，我们还可以借助数字温度计，将感温探头固定在小棒上，便可以直接呈现出温度，将实验现象以数据形式可视化呈现。

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    2.四年级上册《声音》单元中，学生需理解“声音是由物体振动产生的，且声音以波的形式传播”，但声波的传播形态无法直接观测。为此，可借助生活中薄薄的保鲜膜构建可视化装置：将保鲜膜在一次性纸杯上绷紧呈水平状态，贴上小镜片，激光笔照射镜片，在视频中当我们说话时，声带的振动引起保鲜膜的振动，从而带动小镜片振动，最后激光产生振动。使抽象的概念具象化。

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    此外，我们还可以利用纱布和泡沫小球也制作一个可视化装置，当振动产生声音，泡沫小球会形成有规律的波动排列。通过这一装置，原本看不见的声波传播过程被转化为泡沫球的动态变化，帮助学生建立对声音的直观认知。

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    二、思维外显：巧借记录单实现可视化

    1.静态板贴动态化：让实验现象与概念建构可见

通过实验、观察等探究活动，收集到的一些实验现象，我们可以通过形象板贴的方式将其可视化。

在三年级上册《压缩空气》一课中，当学生完成系列探究活动后，教师可采用活动式板贴将学生的发现形象化呈现。这种方式能把个体的探究成果转化为全班共有的学习资源，为集体研讨创造条件，同时让实验现象以动态形式展现 ——“活塞往里推，空气占据的空间变小；往外拉，空气占据的空间变大”。在此基础上，进一步引导学生思考“这一过程中空气的总量是否发生变化”，并通过彩色圆形磁铁模拟空气微粒，用板贴的磁铁数量恒定不变这一细节，直观体现空气量未发生改变。通过这样的设计，帮助学生逐步建构“一定量的空气占据一定空间，且空气占据的空间可以被压缩”这一科学概念。

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再以四年级上册《比较不同的土壤》为例，传统教学中常用作业本上的表格记录实验结果，若改用黑板板贴结合雷达图的形式，呈现效果会更为直观。这一方法源自江翠情老师的公开课实践：雷达图的五个顶点分别对应土壤的五项特性，每个雷达图由三圈五边形构成，最外侧的五边形代表 “颗粒最大、渗水性最好” 等极致特征。学生根据实验结果，将彩色磁铁贴在相应位置后，全班所有小组的探究结果便能清晰呈现。基于这样的可视化数据，三种土壤类别的区分也就水到渠成了。

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2.电子工具助转化：让数据规律与趋势分析可见

当前人工智能发展迅速，我们可以借助 AI 或 Excel 制作数据转化小程序，让抽象数据直观化。以《哪个传热快》一课为例，通过这类工具将实时记录的实验数据转换成折线图，能清晰对比不同材质的传热快慢，推动学生从“数据记录者”转变为“规律发现者”。传统课堂中，学生往往淹没在 “铜 30 秒 32℃、60 秒 45℃” 这类零散数字里，而折线图能引导他们聚焦核心“温度上升的快慢”比“某个时间点的具体温度”更具探究价值。

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再看《运动的小车》一课，比较不同坡度下小车的能量大小时，采用 Excel 进行数据转换是高效的方式。它能将各小组记录的小车撞击木块距离，转化为直观的图形呈现；点击任一小组的数据，还能单独分析该组的实验结果。更重要的是，右侧可同步呈现 11 个小组数据形成的折线图，让实验结果的整体趋势一目了然，为归纳规律提供清晰依据。（此技术来源于傅蒋老师的论坛帖子）

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无论是感温油墨让传热差异可见、泡沫球装置使声波传播可感，还是动态板贴助力概念建构、数字化工具推动数据解读，都始终围绕学生 “从抽象到具象” 的认知规律，将科学思维的培养融入可操作、可观察、可反思的教学环节中。这种教学方式不仅让学生更深刻地理解科学知识，更在潜移默化中提升了模型建构、推理论证等核心素养，为其后续的科学探究奠定了扎实的思维基础。​

在未来教学中，可视化教学的形式还可进一步拓展，但其促进科学思维发展的本质内核始终不变 —— 让思维看得见，让探究更深入。