利用概念图建立科学探究的思维模型

摘 要：概念图，是指在教学中通过连接词并以图解的形式将两个以上概念的关系表述出来的概念关系图。在科学探究中，科学概念是帮助学生学习科学知识、探究知识之间内在联系，进行科学问题探究，形成认知图式的有效工具。概念图融入到小学科学教学，可以帮助学生在科学问题探究中连接已知，建立探究的思维模型，并通过探究过程，形成新的科学认知图式。因此，运用概念图是基于理论与图式理论的教学策略，可以有效提高科学课堂教与学的效率。

关键词：科学探究； 概念图； 建构； 思维模型

中图分类号：G623.6 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2014）02-070-001

以科学概念作为教学目标，促进学生对现象、问题的分析、推论以及验证，有助于他们形成重要的科学观念和思想，体现了科学教育的新方向。如何利用概念图，帮助学生张开“网眼”，并不断地拓展网的覆盖面，达到科学探究思维开阔性、丰富性和有效性。

一、利用概念图，整合前概念

科学探究对小学生而言，薄弱的方面在对于前概念的整合，而科学探究却十分需要知识的融通。如果达不到融通的要求，则科学探究就会出现“高原”现象。运用概念图的目的就在于把一些相关的概念连接起来，引导学生根据探究需求，对原有知识进行迁移、对接，建构满足探究需要思维活动路线图。这以皮亚杰的图式理论诠释，可视为认知图式的重构。小学生以形象思维为主，自行画概念图的能力需要培养，教师在了解前概念时，可以通过预先设计好的概念进行图式填空，把自己对某一概念知道的或了解的，记录在圆圈或方框内，以便老师和同学进行讨论和评议。

对于高年级学生，抽象思维逐渐发展，自主学习能力逐渐形成，教师可以在平时示范的基础上，引导学生课前对所学内容利用概念图进行预习。《昼夜交替的解释》一课，教学首要的是把学生内心对“昼夜交替产生的原因”的“原生态”的想法提炼出来。“不考虑其他星球的影响，太阳和地球之间有哪些运动方式会引起昼夜交替的变化？”图示：

地球与太阳相互运动方式

昼夜交替的解释

地球自身的运动方式

如上图，教师通过认知整合，将学生原先的模糊认知变得清晰，并形成对自然现象分析的正确思维方法，为建立认知图式建构打下了基础。

二、利用概念图，建立思维模型

在《科学课程标准》中指出：“学生是科学学习的主体。学习科学应该是学生主动参与和能动的过程。”我们在让学生自己制作概念图的过程，同时是学生自己建构知识体系的过程，也是展现学生思维的过程。概念图作为一种视觉组织工具，它利用图示的方法来表达人们头脑中的概念、思想、理论等，使探究问题的思维显性化、可视化，有利思维互动，见解交流。把概念图作为一种科学的教学策略，以直观形象的方式表现思维状态，呈现认知图式，能有效地利用相关联的知识建立科学探究的思维模型，促进探究过程的生成，思维层面的拓展和思维层次的提升。

在科学实验中，对比实验是经常遇到的实验类型，以往的对比实验中的条件控制，总是采用表格式，列出相同条件和不同条件，学生把时间用于文字记录，不利于思维模型的建立。概念图就能将对比实验中的条件控制简约化，可视化，把功用在建立思维模型上。如学生探究摩擦力的大小的实验设计，图示：

以上用概念图来进行设计对比实验中的条件，文字和图形结合，节省了科学探究的时间，思维模型清晰，培养了科学问题思维能力。

三、借助概念图，促进认知发展

概念图有利于认知整合，思维融通。教学中，教师利用概念图独具的功能，帮助学生理清新旧知识间的关系，建立概念间的联系，通过探究过程建构新概念，形成认知图式。

概念图不仅用在科学探究中的设计和记录中，同样在课的小结和单元小结时利用概念图，能整合所学概念，体现概念间的关系，展示直接明了的探究过程，帮助学生进行认知图式的新建构。

如在《磁铁》单元教学完毕后，我让学生自己构建概念图，将本单元所学的知识进行梳理，作图的过程，就是学生思考、整合概念的过程，同样也帮助学生更好理解、记忆、迁移概念。如图所示：

学生比较系统地了解到磁铁能吸铁、有南北极（磁极间有相互作用）、能指示方向等，把磁铁性质的概念图适时呈现在黑板上，让学生既见“森林”，又见“树木”。学生把探究所涉及的相关概念一一列出来，学生凭借概念走进探究过程，经历新概念建构的自主、独立认知过程。

参考文献：

[1][美]B.J.沃滋沃思.《皮亚杰的认知发展理论》，华东师范大学出版社，1987年

[2]夏洛.《儿童像科学家一样：儿童科学教育的建构主义方法》，北京师范大学出版社，2006年

[3]钟媚.《概念图在科学教学中的应用》，现代教育科学.普教研究，2011年第5期

[4]王大平，李新国.《概念图的理论及其在教学中的运用》，现代教育技术， 2004年第6期