林雅梅 何群弟

可視化技術(shù)運用于教學(xué)實踐，是時代的需求，是信息化“互聯(lián)網(wǎng)＋教育”的需要，它一改傳統(tǒng)教育的僵硬沉悶，幫助重構(gòu)新型的教學(xué)模式，引導(dǎo)教育走向新高地。我們作為可視化教學(xué)實驗學(xué)校的實踐者，參與了基于智慧課堂下的可視化教學(xué)模式的實驗探究，深有體會。

一、可視化教學(xué)模式的基本理念

“可視化”就是把信息、知識和數(shù)據(jù)的外部表征和學(xué)習(xí)者內(nèi)部心理表征轉(zhuǎn)化為可視的、看得見的表示形式，從而獲得對信息、知識和數(shù)據(jù)的更深層次認識的過程。我們的可視化教學(xué)模式包含了知識可視化資源、思維可視化工具、數(shù)據(jù)可視化三大要素的綜合運用。知識可視化資源指利用平面或三維活動的圖形圖像技術(shù)來構(gòu)建、傳達和表示知識，以求有效傳達事實信息，幫助學(xué)生正確應(yīng)用、生成知識。思維可視化工具是指運用一系列圖示技術(shù)把原本不可視的思考方法和思考路徑呈現(xiàn)出來，使其過程清晰可見（它通常包括思維導(dǎo)圖、圖形化思考工具、表格化思考工具三大類）。數(shù)據(jù)可視化是指運用計算機圖形學(xué)和圖像處理技術(shù)，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖形或圖像在屏幕上顯示出來。

可視化教學(xué)模式是一種以學(xué)生為主體，注重在協(xié)作互助中培養(yǎng)思維能力的合作學(xué)習(xí)模式。其課堂形態(tài)是以小組為基礎(chǔ)，教師引導(dǎo)學(xué)生親歷實踐活動研究的全過程，體驗問題解決，完成課堂學(xué)習(xí)任務(wù)。本模式踐行“生本”理念，在課堂中為學(xué)生提供足夠的自主學(xué)習(xí)時間和空間。

智慧教室環(huán)境下的可視化教學(xué)模式，依托信息技術(shù)平臺交互系統(tǒng)，借助媒介——平板電腦，高效完成教學(xué)任務(wù)。教學(xué)中，學(xué)生利用平板電腦能及時地對課堂中的問題、研究活動方案的設(shè)計、評價等做出個性化的回應(yīng)，再加上信息技術(shù)平臺交互系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能等，無一不為教師提供了準確的教學(xué)判斷，教師可依據(jù)學(xué)情隨時調(diào)整教學(xué)方略，從而使教學(xué)更加精準到位。

智慧課堂下的可視化教學(xué)模式重視學(xué)習(xí)興趣的激發(fā)，強調(diào)發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主觀能動性，凸顯學(xué)生個性化學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。技術(shù)融合于課堂，為所有學(xué)生積極參與課堂提供了有力支撐，為教師及時關(guān)注到每一位學(xué)生的發(fā)展提供了可能。

二、可視化教學(xué)模式的課堂實踐

智慧課堂下的可視化教學(xué)模式的核心思想是基于知識可視化資源、思維可視化工具、數(shù)據(jù)可視化三大要素的綜合運用來提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，促進學(xué)生個性化學(xué)習(xí)能力的發(fā)展，鼓勵學(xué)生自主確定研究主題、設(shè)計活動研究方案，并圍繞活動方案分析、交流，獲取知識和學(xué)習(xí)方法。整個學(xué)習(xí)過程，教師只是一個引導(dǎo)者和促進者的角色?？梢暬虒W(xué)模式分為四個基本流程“自主提問——自主辨析——自主解決——自主歸納”。

1.創(chuàng)設(shè)情境，生發(fā)主題，引發(fā)思考。

利用知識可視化資源創(chuàng)設(shè)與課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容相關(guān)的生活情境，能激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，引發(fā)學(xué)習(xí)思考，促使學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)問題，進而提出疑問，生發(fā)主題，驅(qū)動后續(xù)的深度學(xué)習(xí)。以四年級下冊《營養(yǎng)午餐》教學(xué)為例，課始，教師利用可視化資源創(chuàng)設(shè)“點菜”情境，直觀呈現(xiàn)出各種菜式圖，問道：“食堂師傅為大家準備了美味的午餐菜肴，你想點哪三種菜式呢？”學(xué)生以小組為單位興致勃勃地在點菜平臺中點擊選出喜歡的菜式，并及時提交。大家通過查看平臺就能對各小組的配菜情況一目了然。接著讓學(xué)生在組內(nèi)說說：從不同的配菜情況中，你發(fā)現(xiàn)了哪些有研究價值的問題？最后教師引導(dǎo)學(xué)生從所提的多個問題中發(fā)現(xiàn)“哪種菜式的搭配更有營養(yǎng)？”作為課堂后續(xù)深入探究的主題。

學(xué)生在有趣的可視化情境中，經(jīng)歷配菜、評議等活動過程，從數(shù)學(xué)的視角出發(fā)，自主生成了本節(jié)課的研究主題，培養(yǎng)了問題意識?？梢暬Y源為數(shù)學(xué)與生活的聯(lián)系搭建了有效的溝通路徑，為學(xué)生能數(shù)學(xué)化地思考、創(chuàng)生探究問題提供了可能。

2．制定方案，分析思考，展現(xiàn)思路。

為了讓學(xué)生明晰問題的研究目標和研究程序，教師需要就“如何開展研究”、“怎樣解決困難”等問題引導(dǎo)學(xué)生進行思考、分析、修正和補充，并讓其把這些研究思路靈活地借助思維可視化工具圖展現(xiàn)出來，形成一個合理的、切實可行的研究方案。

比如在《營養(yǎng)午餐》的教學(xué)中，如何讓學(xué)生親歷問題“哪種菜式的搭配更有營養(yǎng)”的研究設(shè)計過程呢？教師引導(dǎo)學(xué)生先思考“營養(yǎng)的標準”應(yīng)包含哪些要素？“搭配的菜式”分別有哪些？接著組織學(xué)生討論應(yīng)從哪幾方面著手研究這個主題？需用到什么知識？注意要點有哪些？并要求學(xué)生在小組內(nèi)把以上思考交流的過程用思維可視化工具圖表示出來，形成初步的研究方案。然后各組用平板電腦把自主完成的個性化思維方案進行拍照，并推送至交流平臺進行展示，使得教師在精準把握學(xué)生思考走向的基礎(chǔ)上，適時介入推動，引導(dǎo)學(xué)生再次通過組際之間的互動評價，對思維作品做進一步的補充完善，使方案得以優(yōu)化。最后借助系統(tǒng)的評分功能讓全體同學(xué)投票選出最滿意的作品（見下圖）。

讓學(xué)生運用思維可視化工具圖制定研究方案，不僅彰顯了學(xué)生個性化的思考，還提升了他們分析問題的能力，且利于教師從學(xué)生思維的反饋中，及時地把課堂研究活動引向縱深。

3.實施方案，解決問題，深度學(xué)習(xí)。

教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)方案進行實踐的同時，還要適時為他們提供相關(guān)的可視化資源（工具），以保證學(xué)生順暢而高效地開展自主探究、合作交流、統(tǒng)計分析、演算驗證等深度學(xué)習(xí)活動，從中提高學(xué)生綜合運用知識、方法解決問題的能力，豐富其實踐經(jīng)驗，提升自主學(xué)習(xí)效果。 比如在《營養(yǎng)午餐》的教學(xué)中，教師在播放了一則“營養(yǎng)專家告知”的微視頻資源后，讓學(xué)生從其間找尋關(guān)鍵信息，并議議：熱量不低于2926千焦，脂肪應(yīng)不超過50克。接著教師又在交互平臺上呈現(xiàn)九種菜式的營養(yǎng)成分表，讓學(xué)生觀察并交流：你能根據(jù)營養(yǎng)專家提示的營養(yǎng)標準和這九種菜式的營養(yǎng)成分表，分析自己小組的配菜符合營養(yǎng)標準嗎？為什么？從而使學(xué)生能從數(shù)學(xué)的角度分析，并借助平板電腦的計算功能，合理科學(xué)地對自己小組的原菜譜做出個性化的調(diào)整和優(yōu)化。

之后，教師繼續(xù)設(shè)問：要在全班選出最喜歡的5種套餐，有什么好辦法？引導(dǎo)學(xué)生采用統(tǒng)計的方法：由各小組長把現(xiàn)場收集到的小組數(shù)據(jù)輸入屏幕中的統(tǒng)計表內(nèi)，交互系統(tǒng)即時生成復(fù)式統(tǒng)計圖，實現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化。隨之讓學(xué)生說說：從圖中獲得了哪些數(shù)學(xué)信息？哪種搭配獲取的蛋白質(zhì)最多？培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)分析的觀念。

上述的微視頻、演算數(shù)據(jù)、統(tǒng)計圖的即時生成等環(huán)節(jié)均融合了可視化要素。在智慧教室環(huán)境下，學(xué)生親歷了“隨意搭配——優(yōu)化搭配——統(tǒng)計分析”的由表及里的實踐過程，不僅鍛煉了分析、處理信息的能力，還發(fā)展了學(xué)生的應(yīng)用意識，培養(yǎng)了他們個性化的學(xué)習(xí)能力。從上述課堂實踐可看到：基于智慧課堂下的可視化學(xué)習(xí)活動中的學(xué)習(xí)個體既是知識的“消費者”，又是知識的“生產(chǎn)者”，也可以作為設(shè)計者，自主利用可視化學(xué)習(xí)工具分析信息、獲取知識。

三、可視化教學(xué)模式的運用策略

1.制定合作學(xué)習(xí)規(guī)則。

小組合作學(xué)習(xí)時，由于小組成員欠缺合作的方法及合作技能，常出現(xiàn)課堂秩序較混亂的現(xiàn)象，主要原因就是教師未能教給學(xué)生正確的合作規(guī)則。比如，交流分享時，如何傾聽；有不同觀點時，又如何表達；該如何完成不同角色所承擔(dān)的合作任務(wù)等等。唯有設(shè)定了科學(xué)又明確的合作規(guī)則，才能保證合作探究學(xué)習(xí)的有效性。

2.教師適時介入推動。

可視化教學(xué)模式是以學(xué)生為中心的課堂模式，教師的教學(xué)形態(tài)發(fā)生了變化，教師的課堂角色轉(zhuǎn)換為觀察學(xué)生的學(xué)習(xí)行為、指導(dǎo)學(xué)習(xí)方法、點出學(xué)習(xí)問題的引導(dǎo)者。如在《營養(yǎng)午餐》的學(xué)習(xí)中，各小組圍繞主題制定方案后提交時，面對比較零散的研究方案，教師適時引導(dǎo)學(xué)生進行討論交流、篩選梳理，使方案清晰具體化。