● 思維可視化的概念及技術(shù)

思維是人腦對(duì)客觀現(xiàn)實(shí)間接的和概括的反映，反映的是事物的本質(zhì)和事物間規(guī)律性的聯(lián)系。在日常生活中通常指的就是邏輯思維。邏輯思維是人腦的一種理性活動(dòng)，思維主體把感性認(rèn)識(shí)階段獲得的對(duì)于事物認(rèn)識(shí)的信息材料抽象成概念，運(yùn)用概念進(jìn)行判斷，并按一定邏輯關(guān)系進(jìn)行推理，從而產(chǎn)生新的認(rèn)識(shí)。[1]傳統(tǒng)的教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)以教師為中心，教師進(jìn)行灌輸式、填鴨式教學(xué)，學(xué)生被迫接受大量的知識(shí)，形成“死記硬背”的局面。同時(shí)，不管是學(xué)校、社會(huì)還是學(xué)生家長，都一味強(qiáng)調(diào)記憶的作用，這種氛圍下致使傳統(tǒng)的教學(xué)模式陷入泥潭，把大量的時(shí)間投入到“感知記憶”層面。新課改注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，然而學(xué)生的創(chuàng)新能力必須建立在思維能力的基礎(chǔ)上，如果不重視思維能力的培養(yǎng)，空談創(chuàng)新將會(huì)舉步維艱。

在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，可視化（Visualization）是利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和圖像處理技術(shù)，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖形或圖像在屏幕上顯示出來，并進(jìn)行交互處理的理論、方法和技術(shù)。它涉及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、圖像處理、計(jì)算機(jī)視覺、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等多個(gè)領(lǐng)域，成為研究數(shù)據(jù)表示、數(shù)據(jù)處理、決策分析等一系列問題的綜合技術(shù)。[2]在教育領(lǐng)域，可視化是指一種通過可以覺察的視覺方式將思維進(jìn)行外化呈現(xiàn)的過程。通過可視化技術(shù)，師生可以將抽象的思維轉(zhuǎn)化為具象的圖示形式，知識(shí)之間的邏輯聯(lián)系不再是抽象難懂的關(guān)系，而是顯而易見的表征。已有研究表明，可視化能夠大大提高學(xué)習(xí)者思維認(rèn)知的表現(xiàn)績(jī)效，使他們的認(rèn)知水平提升到一個(gè)新的層面上，從而解決各種更加復(fù)雜的問題。[3]

目前，學(xué)術(shù)上關(guān)于思維可視化還沒有統(tǒng)一固定的概念。百度百科詞條上對(duì)思維可視化（Thinking visualization）的解釋，認(rèn)為思維可視化是指運(yùn)用一系列圖示技術(shù)把本來不可視的思維（思考方法和思考路徑）呈現(xiàn)出來，使其清晰可見的過程。被可視化的“思維”更有利于理解和記憶，因此可以有效提高信息加工及信息傳遞的效能。[4]在本文中，延續(xù)使用本項(xiàng)目研究團(tuán)隊(duì)劉濯源的觀點(diǎn)，認(rèn)為思維可視化就是把學(xué)習(xí)過程中的思考方法和思考路徑通過圖示技術(shù)呈現(xiàn)出來，思考方法在課題研究中主要包括在學(xué)習(xí)過程中常用的抽象、概括、區(qū)分、推理（演繹、歸納、類比）、分析、綜合等邏輯思考的方法。當(dāng)然，還包括發(fā)散、聚合、遞進(jìn)、抽具象轉(zhuǎn)化等思考方式。思維路徑主要指思考過程中的思維發(fā)展線索（包括橫向展開、縱向推進(jìn)、側(cè)向切入等）。[5]

在思維可視化的過程中，圖示技術(shù)是實(shí)現(xiàn)思維從抽象到具象的橋梁。常用的圖示技術(shù)包括思維導(dǎo)圖、模型圖、流程圖、概念圖等技術(shù)。在傳統(tǒng)的以黑板粉筆為主體的教室中，教師只能在黑板上手工繪制這些圖示，或者課前繪制好以后帶到教室中。傳統(tǒng)的方式帶來以下幾方面問題。首先是效率比較低下，會(huì)占用教師在課堂中的大量時(shí)間。其次是可重用性比較差，黑板上或者紙質(zhì)繪制的圖示，很難在師生之間進(jìn)行大規(guī)模的分享傳遞。然而，現(xiàn)在的教室已經(jīng)普遍多媒體化，以未來課堂為代表的諸多新型學(xué)習(xí)空間將是未來教室形態(tài)的主流趨勢(shì)，這樣的教學(xué)環(huán)境也為師生進(jìn)行思維可視化教學(xué)提供了新的契機(jī)。本項(xiàng)目的思維可視化研究也包括對(duì)思維可視化技術(shù)的研究，實(shí)現(xiàn)思維可視化的技術(shù)主要有以下幾點(diǎn)：

1.生成圖示的軟件技術(shù)

這些軟件可以幫助沒有任何繪畫基礎(chǔ)的人將各種圖示清晰、規(guī)范地繪制出來，這是保證每位教師都可以開發(fā)思維可視化教學(xué)資源的工具性前提。這些繪圖軟件不但可以繪圖，還可以將圖示以動(dòng)態(tài)的形式分步呈現(xiàn)出來，使內(nèi)容開發(fā)者或?qū)W習(xí)者的思路更清晰。這些軟件或者APPS可以在電腦端或者iPad、Android的移動(dòng)平板上供學(xué)習(xí)者使用。包括Mindmanager、imindmap、Sharemind、Mindmapper、FreeMind、Xmind、iThought HD、MindNode、DropMind等。

2.交互式圖示呈現(xiàn)技術(shù)

課堂教學(xué)是一個(gè)以教師為引導(dǎo)，以學(xué)生為中心的活動(dòng)過程，其本質(zhì)應(yīng)該是交互性，體現(xiàn)在師生之間、生生之間以及師生與課堂資源的交互之上。在實(shí)際的教學(xué)過程中，使用投影、交互式電子白板、交互式觸摸顯示器等圖示呈現(xiàn)技術(shù)將思維可視化教學(xué)資源呈現(xiàn)出來。在這種交互的過程中，使學(xué)生理解知識(shí)表層下富含的思維過程，進(jìn)而促使學(xué)生學(xué)會(huì)理解、分析并解決問題。

● 思維可視化技術(shù)與教學(xué)過程整合

教學(xué)過程既是教的過程，又是學(xué)的過程，是課堂主體教師與學(xué)生彼此之間的互動(dòng)過程，而且這種互動(dòng)不僅僅存在于課堂之內(nèi)，還包括在課堂教學(xué)前和課堂教學(xué)后發(fā)生的交流與互動(dòng)。教師在教學(xué)中的活動(dòng)主要包括課前備課、課中授課、課后反思與輔導(dǎo)，學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)主要包括課前預(yù)習(xí)、課中筆記和課后的反思與復(fù)習(xí)等。

1.思維可視化技術(shù)應(yīng)用于教的過程

（1）課前

教師在課前備課環(huán)節(jié)，可以運(yùn)用思維導(dǎo)圖對(duì)教學(xué)的三維目標(biāo)和教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行細(xì)致分析，結(jié)合學(xué)生的具體情況，選擇最合適的表達(dá)方法和順序來保證教學(xué)的有效性。思維導(dǎo)圖能幫助教師將課程內(nèi)容組織成更為有效的整合框架，使學(xué)習(xí)者將新的語言信息與原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)里的概念建立聯(lián)系，擴(kuò)充認(rèn)知圖式。[6]教師也可以運(yùn)用思維可視化技術(shù)處理資料，讓資料的呈現(xiàn)方式圖示化，讓學(xué)生能夠快速獲取信息。對(duì)于教學(xué)課件，教師可以直接使用思維導(dǎo)圖進(jìn)行制作，或者將可視化教學(xué)資源整合到常見的PowerPoint課件中。在備課環(huán)節(jié)，不同教師之間還可以通過可視化的教學(xué)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行協(xié)作備課，教師能夠更好地理解其他教師的思想意圖，對(duì)于整個(gè)學(xué)校的教師共同體，能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)秀教學(xué)設(shè)計(jì)方案的交流、分享和傳播。因此教師在課前運(yùn)用思維可視化技術(shù)能夠提高資料處理、教學(xué)設(shè)計(jì)、課件制作、作業(yè)設(shè)計(jì)的效率和品質(zhì)，同時(shí)還可以促進(jìn)教師間備課知識(shí)的分享。

（2）課中

教師在上課時(shí)可以靈活運(yùn)用思維可視化課件協(xié)助講解和組織教學(xué)。通過以動(dòng)態(tài)的形式分步呈現(xiàn)教學(xué)設(shè)計(jì)思想和課程邏輯思路、問題解決步驟，促進(jìn)學(xué)生理解，進(jìn)而真正地消化吸收新的知識(shí)。教師也可以根據(jù)實(shí)際的教學(xué)需要，構(gòu)建起“教師主導(dǎo)，學(xué)生主體”的課堂教學(xué)模式。也就是說，教師使用相應(yīng)的圖示技術(shù)，在交互式電子白板或者觸摸一體機(jī)等交互式呈現(xiàn)設(shè)備上即時(shí)地制作可視化教學(xué)資源，在制作的過程中引導(dǎo)學(xué)生思考，并綜合學(xué)生的觀點(diǎn)。這種方式可以充分發(fā)揮學(xué)生的課堂積極性，引發(fā)學(xué)生參與課堂教學(xué)，在教師的引導(dǎo)下，共同構(gòu)建起知識(shí)的脈絡(luò)。

（3）課后

教學(xué)反思是教師對(duì)教育教學(xué)實(shí)踐的再認(rèn)識(shí)、再思考，并以此來總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，教學(xué)反思一直以來是教師提高個(gè)人業(yè)務(wù)水平的一種有效手段。在課后，教師可以對(duì)照自己的思維導(dǎo)圖課件清晰快速地回顧自己的課堂活動(dòng)，并進(jìn)行有意義的教學(xué)反思。也可以使用思維可視化技術(shù)對(duì)自己教學(xué)過程中好的部分和遇到的問題進(jìn)行反思?xì)w納，供自己日后查看或者教師之間互相交流學(xué)習(xí)。

2.思維可視化技術(shù)應(yīng)用于學(xué)的過程

（1）課前

在課前，學(xué)生可以借助思維可視化技術(shù)進(jìn)行新課的預(yù)習(xí)準(zhǔn)備。例如，對(duì)于一節(jié)新的語文課，學(xué)生可以從基本知識(shí)（作者信息、背景知識(shí)、生詞生句等）、文章大意、疑難問題等幾方面繪制一幅思維導(dǎo)圖。學(xué)生也可以根據(jù)教師的布置，完成特定的預(yù)習(xí)導(dǎo)圖，并上傳給教師，有助于教師了解學(xué)生預(yù)習(xí)知識(shí)的情況，抓住重點(diǎn)進(jìn)行備課。

（2）課中

在課中，一方面教師使用思維可視化課件分步呈現(xiàn)自己的教學(xué)思路、問題解決過程。另一方面，學(xué)生則運(yùn)用思維可視化技術(shù)記課堂筆記。相對(duì)于傳統(tǒng)的線性文本材料形式的筆記，前者能夠更好地便于學(xué)習(xí)后的復(fù)習(xí)、記憶、分析、研究甚至產(chǎn)生新的理解。同時(shí)，學(xué)生與學(xué)生之間還可以通過思維導(dǎo)圖工具進(jìn)行小組合作學(xué)習(xí)，記錄討論內(nèi)容，共享學(xué)習(xí)心得等。

（3）課后

一件可視化作品能夠反映學(xué)生對(duì)知識(shí)重點(diǎn)和疑點(diǎn)的把握。思維導(dǎo)圖等可視化作業(yè)的建構(gòu)反映了知識(shí)點(diǎn)之間的相互關(guān)系，也是學(xué)習(xí)者對(duì)有關(guān)知識(shí)綜合貫通的表征能力。學(xué)生在課后可以根據(jù)上課的內(nèi)容，利用圖示技術(shù)繪制一幅學(xué)習(xí)總結(jié)圖，在此過程中能夠清楚地了解自己對(duì)知識(shí)的理解程度，及時(shí)反思，對(duì)學(xué)習(xí)進(jìn)行有效調(diào)整。同時(shí)，這幅思維導(dǎo)圖也可以作為教師評(píng)價(jià)學(xué)生的一個(gè)途徑。

綜上所述，思維可視化技術(shù)可靈活運(yùn)用到“教”與“學(xué)”的全過程。由此可見，將思維可視化技術(shù)與學(xué)科教學(xué)進(jìn)行整合設(shè)計(jì)，可運(yùn)用于整個(gè)教學(xué)過程（課前、課中、課后）中，以“多環(huán)節(jié)助力，全程化貫通”的方式提高教與學(xué)的效能。[7]

參考文獻(xiàn)：

[1]邏輯思維_百度百科[EB/OL].http：//baike.baidu.com/view/139381.htm.

[2]可視化_百度百科[EB/OL].http：//baike.baidu.com/view/69230.htm.

[3]熊頻，胡小勇.可視化思維支架：概念圖研究的新視角[J].信息技術(shù)教育，2005，（10）：54-56.

[4]思維可視化_百度百科[EB/OL].http：//baike.baidu.com/view/8827179.htm.

[5][7]劉濯源.基于“未來課堂”的思維可視化研究[J].中國信息技術(shù)教育，2013，（01）：83-84.

[6]陳敏.思維導(dǎo)圖及其在英語教學(xué)中的應(yīng)用[J].外語電化教學(xué)，2005，（101）：36-41.