无形化有形

摘 要： 在初中科学的教学中，有时会遇到很难用语言阐述的科学问题、现象。出现这种情况时，如果老师能巧妙地借助图画的方式来分析解决，学生就会恍然大悟，而无需再详细用文字来讲解描述，达到一图胜万语的效果。本文分析了学生画图能力差的原因，以具体实践来寻找提高学生以图助思的能力的策略，以达到减轻学生思维负担，提高学习效果的目的。

关键词： 科学教学 以图助思能力 培养策略

一、研究的缘起

研究起源于问题，问题有的来自实践，有的来自理论。在几年的科学教学生涯中，我养成了一个习惯，就是在思考科学问题时总要先画出图，在看图思考的过程中才能使思维继续下去。这是长期训练的一种必然，还是只是我的个性思考习惯呢？这个问题促使我对其他的科学老师进行观察，他们是否也有画图思考的习惯？他们对于画图思考是怎样认识的呢？调查发现，绝大多数的科学老师，在解决复杂的科学问题时都借助于画图，但奇怪的是，许多老师并没有认识到自己对图的依赖程度，认为没有必要对学生进行专门的画图训练。

那么学生的情况又怎样呢？在教学中发现，许多学生在解决科学问题时习惯于数学演算，缺少画图思考的意识或者不会画图思考，这种情况在许多的科学问题中成为学生的一种思维障碍。《科学新课程标准》的实施建议指出：在教学中要注重学生“动手”与“动脑”的结合，帮助学生学习建立科学模型，由此培养学生的分析、概括能力和逻辑思维能力，逐步形成质疑、反思的科学思维习惯。我曾经在一次初三的大型考试后，对学生科学考试的草稿纸进行调查，发现竟然多是大篇大篇的运算，很少有人采用画图的方法。对此，学生的解释是：“自己平常做题都习惯用计算，感觉自己都能够算出来，对图比较陌生。”从这一现象追溯来看，应该说从小学就开始了，学生对图形的认识不是很习惯，特别是空间想象能力差。

二、以图助思能力的实践研究

（一）概念的界定。

画图思考就是借助于图形来思考，简单地说，就是以图助思。在科学教学中的图有时候作为一种形象、直观的表达方式，包括图示、图像。图在思维中的应用是非常广泛的。例如，化学中研究物质的化学性质是离不开其分子结构的把握的；门捷列夫对元素周期表的发现，揭示了物质化学性质的内在规律；大陆板块漂移学说的提出就是在对图的观察中获得的灵感；生物遗传物质DNA的双螺旋结构的构想，成功地解决了遗传与变异统一的难题。

（二）学生以图助思能力差的原因分析。

在初中各类科学问题中，有些画出了图，但有些却没有图，在平时的教学中发现很多学生在解这类问题时头脑里可能想象出一些大概的东西，但是就是没有动笔画图及依图分析的意识，不会画图，或者不知道要画什么，不知道从哪开始下手来分析解决问题。究其原因有以下几点。

1.学生层面的主观因素。

（1）学生在解决科学问题的过程中主观意识较强，存在凭生活经验或感觉胡乱猜测的现象。

在初中教学阶段主要是通过观察一些实验现象、生活现象，直观地介绍科学现象和规律，很少触及科学现象的本质，学生动手画图分析问题的机会比较少，这使不少学生习惯于从自己的生活经验出发，对一些问题和现象形成一定的看法和观点，形成一定的思维定势，然后学生就会凭生活经验或感觉去胡乱猜测，这样就使学生在解题过程中缺少动笔画图分析的意识。

（2）学生在解决科学问题的过程中只注重套公式计算，画图分析少。

在做练习时，很多学生的解题只想着套公式运算，得出最后的答案就好了，如果得不出答案就不知道该怎么办了，没有养成画图分析的习惯，整个解题过程中没有一幅分析图或是科学情景图，可以说是套公式的数学运算过程。

（3）部分学生学习态度不端正，分析科学问题时缺乏耐心，急于求成。

在分析解决科学问题的过程中，需要通过画图分析来求解的问题很多，如：科学中有关溶液、电学、力学，尤其是涉及到多个力、多个物体、多个过程的问题，不仅要画图，而且要画物体运动过程的情景图，并标上各个科学量，等等，那就要花一定的时间去研究画些什么图，怎么画图，加上有时画了半天还是找不出解决办法，很多学生就觉得很麻烦，觉得很难分析，于是就没有耐心去分析了，就不想画图了，这样学习起来也就觉得困难重重了。

2.教师层面的客观因素。

（1）应试教育评价的影响。

应试教育只看一张试卷的得分，所以一些教师就一味地追求分数。而且中考试卷中很难对形象思维能力直接考查。仅从评分标准中可以看出，对图几乎没有提出要求。由于这样的标准，学生自然不会再去为画图而浪费宝贵的时间，老师也会不再为图费神。在课堂教学中为了节省时间，总是教师在画图讲解，或者干脆不画，只是用语言来描述，很少在教学中为学生搭建画图训练的平台，因此，学生就缺少必要的形象思维的锻炼，这样的模式，往往会使学生形成文字的阅读到数学公式的思维模式。试想，跳过了形象的“图”这一环节，如何才能引导学生建立清晰的科学图景呢？

（2）教师个人思考问题习惯的差异。

一些教师在平时的教学中，由于疏于对学生认知能力的了解，讲解习题或思考问题经常以适合于自己做题习惯进行教学，很少反思自己的方法是否适合大部分的学生，或者是懒于画图，直接以语言代替图画，让学生在头脑中自己建立图形进行抽象的思考，这样的教学往往使学生在遇到简单的问题时，增加理解的难度。有时教师进行简单的画图教学胜过千言万语。

（三）学生以图助思能力的培养策略。

怎样培养学生以图助思能力呢？我觉得较适宜的做法是，以课堂教学作为主阵地，课外练习为辅，循序渐进，通过课堂教学过程，脚踏实地地进行。

1.培养学生以图助思的意识、方法和习惯。

学生的个性有差异，思维也各有特点，有的学生不习惯以图助思，只是在头脑内部进行想象。对于一些简单的问题，内部的思维还是可以解决的，但是对于复杂的问题，学生就束手无策了。因此，在教学方法和学生学习方法指导上，应加强画图的教学。

（1）重视画图教学，使学生明白画图分析在学习科学的过程中的重要作用。

科学的某部分教学离不开图形，也免不了要画图分析。培养学生的画图分析的能力有时成为科学教学中的重要任务，从小学到初中，科学教材的跨度非常大，这使得部分学生不适应初中的科学学习。

如在讲大气压强时，为了证明大气压强的存在，往往要做覆杯实验。很多老师在做实验后分析纸张不落下来的原因时，是一边拿着手中的杯子一边讲解，但我从学生听课的面部表情看，感觉效果不是很好，学生对于抽象的力学掌握本来就很欠缺，而这一现象又打破了学生平时的生活经验。在课后我问了几个学生：

师：覆杯实验中纸片不落下来的原因听懂了吗？

甲生：看到现象后很惊奇，但是听了讲解后觉得不太懂。

乙生：老师分析外界的大气压强时，讲到方向很难理解，既然大气压强的产生原因是由于空气有重力，那为什么方向可以向上？

丙生：老师你讲过我就忘了、模糊掉了。

其实在仔细分析这几位学生的话语后，不难理解学生的感受，学生缺乏一种实际的本质体验:力学分析。如果教师在实验演示结束后，画出图1的图示，再结合图像进行分析，这样的教学效果就会好，学生的印象就会深。

（2）教学过程中耐心指导学生的作图过程，让学生掌握画图分析的科学方法。

苏霍姆林斯基在《给教师的建议》一书中说：“教学中要教会学生把应用题‘画出来’……”教师在讲解例题时要做好示范，规范作图分析的过程，然后引导学生理清问题的思路。

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如：学生在完成下面习题时，画图和不画图的学生的思路完全不一样。

习题：现对某物质A的不饱和进行恒温蒸发，若蒸发m克水析出a克固体，若蒸发2m克水析出b克固体，若蒸发4m克水析出c克固体，则下列关系式正确的是（ ）。

A.c=a+b B.c=(3b-a)/2 C.c=2b-a D.c=3b-2a

学生由于这一类题目做得多了，因此很容易由于凭经验而乱套公式，出现用2m/b=4m/c来得出答案，如果在分析题目后再画图2，就不会出现乱套公式的情形了。

先确定研究对象，在审题过程中画出过程分析图或是科学情景图，并把已知条件和所要解决的问题用字母符号标注在图上，观察所画的图以帮助理解题意，建立各科学量的关系式或模型关系。在指导的过程中慢慢教会学生如何审题，如何画图，从易到难，逐步消除思维障碍，从中培养学生的画图分析的能力。

（3）加强作图训练，重视画图习惯的培养。

科学中的画图不需要学生画得很漂亮，只要达到它所需表达的意思即可。从七年级开始，教师可有意识地在教学中强调示意图画法的训练，让学生在做作业时把练习本的某一侧空出，专门用来画图。教师在批改作业或讲评练习时，发现学生解题过程和作图不规范的情况，要及时地指导纠正，经常训练学生画图分析并建立正确的科学模型，将抽象的问题用“图形语言”表达出来，从而提高学生解决实际问题的能力。

案例：部分学生在一开始学习浮力时，对于题目中抽象的数据感觉很难处理。有这样一道习题，学生的解题过程是这样的：

有一木块，当它浮在煤油中时，露出液面的部分是它的总体积的1/4；当它浮在某液面中时，露出液面的部分是它的总体积的2/5，求这种液体的密度。（煤油的密度取0.8×10千克/立方米）

我记录了这题教学过程：

师：本题中为什么木块浮出液面的体积不一样？

生：因为木块所处液体不一样，而木块是漂浮的，木块所受的浮力不变。

师：液体密度和物体的浮力之间的关系可用哪个式子建立联系？

生：阿基米德原理。

师：请同学们依据题中信息来画图、解题。

在巡视了学生的作业情况后，发现很多学生的解题过程相似：

画图思考并不是针对某一些题，或一类题，而是一种科学思考的工具，因此，要培养学生画图解题的意识，并逐渐养成画图思考的习惯。习惯来源于多次的重复，因而教师始终如一地严格要求是学生养成画图思考习惯的重要条件。刚开始，学生感觉不习惯，不理解，我们通过实例让学生感受到，按规定程序认真审题，画草图思考分析，看起来花了一些时间，但能保证顺利得出正确答案。“笨”办法其实就是好办法。千万不能省事，图快，想当然，“我觉得”如何，匆忙作答，否则欲速则不达，会出现不少意外失误。

2.提高学生据题画图、以图说题的能力。

为了培养学生画图思考能力，在教学中，我选择习题教学为主阵地。

首先，在课堂教学中讲解例题时，向学生演示由题到图的“翻译”过程，说明一些画图的规范。

其次，在作业与考试中都提出画图的要求（当然不是每题都画），对不按要求做的要酌情扣分。

最后，针对以图助思能力欠缺的同学，做一些有针对性的训练。

例如让学生分成两组，第一组同学完成由题到图的信息转换，第二组同学在只看第一组同学画的图而不看题的情况下说出题意，即完成由图到题的信息转换；或者第一组同学画图，第二组同学看图做题，把一个题的求解过程分成两部分，有意识地扩大画图的过程并进行评价。

在学生的画图能力有了一定的提高以后，习题课的教学，可以由老师读题，学生通过听来“翻译”成图，这就要求学生对题的信息记录要全面、准确、迅速。刚开始，学生还记录不少的文字来说明题意，后来图与符号的运用越来越熟练，信息的记录也更加简洁。

通过有意识的训练，学生对此增强了兴趣，逐渐接受并乐于画图，一段时间后，学生逐渐明确了画图的常规，掌握了一些画图的方法，提高了画图的能力，能够在语言、图、数学这三种信息的不同表征形式之间灵活转化，提高了思维能力。

3.注重培养学生的观看、想象、构绘的能力。

在运用以图助思方法来解题的过程中，有时学生需要联系生活实际，调用头脑中有关的表象进行思考，但是生活中积累的科学图景毕竟有限。

如在做下面习题时，学生往往凭主观臆断而没有进行科学的分析，从而得到了错误的答案。

例：在水中漂浮的均匀正方体木块，现将水下面部分切去，则剩余部分木块将（ ）。

A.将上浮一点 B.将下沉一点 C.仍不动 D.无法判断

在询问了几个学生后，发现他们选择不同选项时都觉得自己的理由很充足、正确：选A的同学认为切去一部分重力减小，浮力大于重力，所以上浮；选C的同学认为切去一部分的木块密度不变，所以仍不动。

他们的问题主要原因是没有画图，在画出图5后如果让学生自己想象一下：这样的情况可能吗？学生就会马上得出正确答案。但是很多同学在老师问他为什么不画图解题时，大部分都说是嫌麻烦，不愿意画图，怕浪费时间。可见要在学生头脑中形成画图解题的意识，提高解题的正确率， 教师还是需要努力的。

通过画图分析可使得问题直观化、简单化，让学生在学习的过程中，意识到边动脑边动手画图分析对于解决科学问题起到了很重要的作用，随着这种意识的逐渐加强，学生画图分析的能力就慢慢培养起来了。

三、实践成效分析

平时在教学中，适当地对科学中某些问题进行以图助思能力的培养，我深有所获。

（一）有助于突破教材的难点和重点。

突破教材中教学重点和难点是教师上课时重要任务，通过采取适当的方法，使学生易于掌握重点和难点，可以有效地完成课堂的预设，起到一图胜万语的效果。

（二）使科学中某些问题简单化，提高了学生的学习效率。

在阐述某些科学现象中，不同方法也许都可以让学生接受，但是学生在接受知识的过程中，好的方法无疑可以起到加深理解、记忆，事半功倍的效果。如果能把复杂的问题简单化，那么学生学得轻松，教师教得也轻松。

（三）学生在成功的体验中提高了学习兴趣。

初中学生解决实际问题的困难是多方面的，但只要重视图像图景的教学和画图习惯的培养，学生在形成了以图助思的习惯后，就能通过以图助思的方法分析科学问题，在成功中得到满足，在学会学科学的过程中提高学习的兴趣。

参考文献：

［1］田继勇.创新设计（物理）［M］.陕西：陕西人民出版社，2007.

［2］阎金铎，查有梁等.物理教学论［M］.广西：广西教育出版社，1996，12.

［3］丁家永.建构主义与教学心理学研究的新发展［J］.南京：南京师大学报，2000，5.

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［5］毛建华.教学月刊.浙江：教学月刊社，2006.

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