李克東

應(yīng)用可視化思維工具，促進(jìn)學(xué)生思維能力發(fā)展實(shí)驗(yàn)研究（Project for Enhancing Thinking Ability，簡稱PETA）是由中國華南師范大學(xué)教育技術(shù)研究所、廣州市電化教育館和日本關(guān)西大學(xué)信息技術(shù)綜合應(yīng)用研究中心合作開展的一項(xiàng)國際合作研究項(xiàng)目，同時(shí)也是中國教育技術(shù)協(xié)會(huì)“十二五”規(guī)劃的重點(diǎn)研究課題。目前，在中國廣州地區(qū)有6所實(shí)驗(yàn)學(xué)校，日本大阪地區(qū)有4所實(shí)驗(yàn)學(xué)校一同開展實(shí)驗(yàn)研究。

本項(xiàng)目研究目標(biāo)包括：①通過實(shí)驗(yàn)研究，探索應(yīng)用可視化思維工具，促進(jìn)學(xué)生思維能力發(fā)展的作用和機(jī)制。②通過實(shí)驗(yàn)研究，探索有效提升小學(xué)生思維能力的教學(xué)模式和方法，發(fā)現(xiàn)優(yōu)秀教學(xué)案例，宣傳推廣，促進(jìn)教學(xué)改革。③通過實(shí)驗(yàn)，對中日兩國、城市區(qū)域之間小學(xué)生思維能力發(fā)展特點(diǎn)和促進(jìn)教學(xué)模式與方法進(jìn)行比較研究。本項(xiàng)目研究實(shí)施步驟如下。

● 思維能力培養(yǎng)的目標(biāo)

本項(xiàng)目的研究目標(biāo)之一就是通過應(yīng)用可視化思維工具進(jìn)行的主題教學(xué)活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生掌握科學(xué)的思維方法和提高學(xué)生的思維能力并加深對主題知識(shí)的理解。包括：觀察能力，即通過感官迅速認(rèn)識(shí)事物的基本特征的能力。想象能力，即通過感官觀察事物后，能在心里創(chuàng)造各種形象的能力。概括能力，即對某種復(fù)雜事物，去粗取精，化繁為簡，把唯一本質(zhì)的東西找出來的能力。比較能力，即能對比不同事物，從性質(zhì)、功能或結(jié)構(gòu)上找到相似或差異點(diǎn)的能力。構(gòu)造能力，即能把事物分解成不同的分層結(jié)構(gòu)的能力。綜合能力，即能使用各種幫助思維的工具得出結(jié)論，能用各種不同的方式對事物進(jìn)行思考的能力。轉(zhuǎn)化能力，即能使用新的思維技巧，得到新的發(fā)現(xiàn)，形成基本結(jié)構(gòu)圖，并能制出模型的能力。模型化能力，即能將復(fù)雜的事物簡化成一個(gè)模型表示，找到或創(chuàng)立新方法，對事物理出頭緒，納入規(guī)范的能力。

思維能力包含許多方面的能力，很多教師都在嘗試去提升學(xué)生各方面的思維能力，但問題是：①思維是一個(gè)抽象的過程，如何知道學(xué)生在想什么？②如何引導(dǎo)學(xué)生更深入地進(jìn)行思考，提升其高階思維能力？③如何在課堂教學(xué)中提升？應(yīng)用可視化思維工具進(jìn)行主體教學(xué)實(shí)踐是一個(gè)比較有效的途徑。

● 常用的可視化思維工具

可視化思維工具，是指圖形化的思考工具和利用計(jì)算機(jī)構(gòu)建思維導(dǎo)圖的創(chuàng)作工具。常用的圖形化思考工具的基本圖形是箭頭與框圖，他們包括如下幾種常用形式，各自發(fā)揮不同的作用。①韋恩圖（又稱文氏圖）（見下頁圖A），用于提升學(xué)生的比較分析能力。它是由兩個(gè)交叉圓圈組成，用于比較兩類不同的事物（A和B）。在兩個(gè)圓圈中重疊的領(lǐng)域表示A和B共同的特征，兩個(gè)分開非重疊領(lǐng)域各自代表著只關(guān)于A的特征和只關(guān)于B的特征。韋恩圖還可以擴(kuò)展為三個(gè)相交的圓圈組成。②Y/X/W線圖（見下頁圖B），用于提升學(xué)生事物分類能力。它是利用Y/X/W線圖所形成的空間來對事物進(jìn)行分類，或者從不同角度對事物進(jìn)行特征描述，如看起來像什么，感覺像什么、想到什么，等等。也可以用來表達(dá)感官感知的結(jié)果（如視覺看到了什么、聽到了什么，觸摸到的感覺等）。Y線圖讓學(xué)生對主題從三個(gè)方面來描述；X線圖讓學(xué)生從主題的四個(gè)方面來描述；W線圖讓學(xué)生從主題的五個(gè)方面來描述。具體選用哪種線圖取決于要讓學(xué)生考慮幾個(gè)方面，并且要根據(jù)學(xué)習(xí)的目的和內(nèi)容以及學(xué)生的發(fā)展水平而定。③魚骨圖（見圖C），用于提升學(xué)生因果分析能力。在“魚頭”位置表達(dá)一個(gè)總觀點(diǎn)，魚身將分別表達(dá)多種“理由”，每個(gè)“理由”又有多項(xiàng)事實(shí)所支持。④思維導(dǎo)圖（概念地圖）（見圖D），用于提升學(xué)生建立和分析事物關(guān)系的能力。它由一個(gè)思考中心，并由此中心向外發(fā)散出許多個(gè)關(guān)節(jié)點(diǎn)組成，每一個(gè)關(guān)節(jié)點(diǎn)代表與中心主題的一個(gè)連結(jié)，而每一個(gè)連結(jié)又可以成為另一個(gè)中心主題，再向外發(fā)散出許多的關(guān)節(jié)點(diǎn)，呈現(xiàn)出放射性立體結(jié)構(gòu)，而通過這些關(guān)節(jié)的連結(jié)可以了解事物之間的復(fù)雜聯(lián)系。⑤金字塔圖（見圖E），用于提升學(xué)生概括總結(jié)的能力，促進(jìn)知識(shí)的結(jié)構(gòu)化。應(yīng)用金字塔圖論述觀點(diǎn)必須符合三個(gè)原則，即從上而下，每一層次的思想觀點(diǎn)必須是低一層次思想觀點(diǎn)的概括或歸納或總結(jié)；每一組的思想觀點(diǎn)必須在邏輯上屬于同一范疇（類別）；每一組的思想觀點(diǎn)必須符合邏輯順序。利用金字塔闡述問題有兩種結(jié)構(gòu)，演繹結(jié)構(gòu)和歸納結(jié)構(gòu)，演繹結(jié)構(gòu)即論證式說明，從上而下，最頂層是建議方案或觀點(diǎn)結(jié)論，下一層是行動(dòng)步驟或理由，最低層是鋪列事實(shí)。歸納式結(jié)構(gòu)即組合式說明，它是從下而上，底層是分析陳述事實(shí)，上一層是分析原因，推導(dǎo)結(jié)論，最頂層是建議方案。金字塔的層次組織可以思想方法進(jìn)行演繹推理。也可以按因果關(guān)系、時(shí)間順序、組織結(jié)構(gòu)順序、重要性順序進(jìn)行組織推理。⑥蝴蝶圖（見圖F），用于提升學(xué)生表達(dá)不同程度的正反面意見的能力。它由正反兩個(gè)部分組成，即非常贊成、贊成和強(qiáng)烈反對與反對的意見及理由組成。⑦PMI反思表格，這是在每次教學(xué)活動(dòng)后，要求每個(gè)學(xué)生利用可視化方法進(jìn)行學(xué)習(xí)反思的工具。通過它了解學(xué)生通過主題教學(xué)活動(dòng)是否已學(xué)到知識(shí)，本次學(xué)習(xí)有哪些收獲。了解學(xué)生還有哪些未能理解的知識(shí)或本次學(xué)習(xí)有哪些不足。了解學(xué)生還感興趣的知識(shí)和對今后學(xué)習(xí)的期望，有助于教師以后的教學(xué)。

本項(xiàng)目就是應(yīng)用上述各種可視化思維工具開展主題教學(xué)活動(dòng)，在主題教學(xué)活動(dòng)中，師生共同利用上述可視化思維工具進(jìn)行思考、學(xué)習(xí)、表達(dá)，學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)，讓這些思維工具發(fā)揮不同的作用：①對教師、學(xué)生思考的問題、想法和信息進(jìn)行整理，并以可視化形式呈現(xiàn)出來。②通過應(yīng)用可視化思維工具把已學(xué)知識(shí)之間的關(guān)系聯(lián)接起來，使知識(shí)點(diǎn)的聯(lián)系可視化。③通過對可視化的知識(shí)及其聯(lián)系的分析，形成新的觀點(diǎn)，建立新的聯(lián)系，創(chuàng)造新的知識(shí)。④通過可視化知識(shí)的展示，實(shí)現(xiàn)信息分享，也便于學(xué)生之間表達(dá)評(píng)價(jià)意見，容易獲得反饋信息。

● 主題教學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目的主題教學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的內(nèi)容包括如下幾個(gè)基本組成部分：

1.選定教學(xué)活動(dòng)的主題

可以是綜合實(shí)踐課的主題；或語文科課本中的某篇文章閱讀，數(shù)學(xué)科中的某個(gè)知識(shí)點(diǎn)，或時(shí)政主題，或多學(xué)科綜合，等等。

2.明確主題活動(dòng)的教學(xué)目標(biāo)

通過活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生對主題學(xué)習(xí)內(nèi)容有較深入的認(rèn)知；讓學(xué)生掌握一些思維工具的使用；增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和探索精神；形成一組學(xué)生作品作為共享交流。

3.教學(xué)資源的準(zhǔn)備

包括提供相關(guān)網(wǎng)站網(wǎng)址、多媒體資源（圖片、視頻、聲音……）、文本資源（書本、報(bào)紙、雜志……）。

4.組織主題教學(xué)活動(dòng)的實(shí)施

主題教學(xué)活動(dòng)包含如下五個(gè)基本環(huán)節(jié)組成：①提出學(xué)習(xí)問題和任務(wù)，建立思維空間。教師要圍繞學(xué)習(xí)主題，通過提出思考問題或?qū)W習(xí)任務(wù)，幫助學(xué)生頭腦建立思維的空間。②提供學(xué)習(xí)資源，利用資源思考問題。教師圍繞學(xué)習(xí)專題，提供幫助解決問題的相關(guān)資源，包括相關(guān)網(wǎng)絡(luò)資源、多媒體資源、圖書資料和照片等供學(xué)生學(xué)習(xí)使用，學(xué)生利用資源，發(fā)現(xiàn)問題，提出問題，形成觀點(diǎn)。③小組合作學(xué)習(xí)，利用思維工具創(chuàng)作作品。教師介紹與問題解答相關(guān)的幾種工具，讓學(xué)生選擇使用。小組成員，分工合作，利用圖形化思維工具，共同完成一個(gè)利用可視化思維工具來回答問題或解決問題的圖形化作品。④展示作品，交叉觀摩提問。⑤利用PMI反思表格（如下表），進(jìn)行學(xué)習(xí)反思。⑥整理加工作品，豐富學(xué)習(xí)資源。

在主題學(xué)習(xí)活動(dòng)過程，信息技術(shù)在不同的環(huán)節(jié)中發(fā)揮作用，如用于多媒體資源的展示和利用，網(wǎng)絡(luò)資源的瀏覽，PPT的編制，思維導(dǎo)圖工具的利用，在專題網(wǎng)站中發(fā)表意見和進(jìn)行討論、對作品進(jìn)行評(píng)價(jià)，等等。

● 主題教學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的效果評(píng)價(jià)

對應(yīng)用可視化思維工具進(jìn)行的主題教學(xué)活動(dòng)效果的評(píng)價(jià)有多種途徑，包括：①對學(xué)生作品內(nèi)容分析。即對利用可圖形化思維工具所完成的作品進(jìn)行分析，看是否能對事物的比較、分類、聯(lián)系、層次結(jié)構(gòu)、觀點(diǎn)論證等方面有清晰的表述和深刻的理解。②對PMI反思表格進(jìn)行內(nèi)容分析。通過PMI表格的內(nèi)容分析可以看到學(xué)生掌握了哪些知識(shí)，對哪些知識(shí)還未能掌握，學(xué)生還對哪些知識(shí)感興趣等，為教師下一階段教學(xué)提供可視化的依據(jù)。③設(shè)計(jì)簡單問卷進(jìn)行調(diào)查。圍繞學(xué)習(xí)專題知識(shí)內(nèi)容，學(xué)習(xí)獲得環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)簡單問卷，既對基本知識(shí)進(jìn)行評(píng)測，也對教學(xué)基本環(huán)節(jié)收集反饋意見。④教學(xué)過程錄像資料觀摩分析。本項(xiàng)目研究中，每次主題教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)都對教學(xué)過程和學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)進(jìn)行多方位全程錄像，錄像資料將作為教學(xué)觀摩交流，也作為教學(xué)過程研究的內(nèi)容分析依據(jù)。⑤對教師和部分學(xué)生進(jìn)行訪談。研究工作者將對訪談?dòng)涗涍M(jìn)行內(nèi)容分析，通過分析，可以深入了解教師和學(xué)生對教學(xué)過程、教學(xué)活動(dòng)、學(xué)習(xí)效果的看法和意見。

本項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)學(xué)校之間已進(jìn)行多次互相觀摩交流，2013年8月，參與項(xiàng)目的相關(guān)教師和研究工作者將到日本與日方研究工作者和相關(guān)小學(xué)老師進(jìn)行觀摩交流并到名古屋參加iCoMe2013國際會(huì)議介紹本項(xiàng)目的研究成果。