● 思維可視化的概念及技術(shù)
中國論文網(wǎng) http://www.xzbu.com/9/view-4559576.htm
思維是人腦對客觀現(xiàn)實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，思維主體把感性認識階段獲得的對于事物認識的信息材料抽象成概念，運用概念進行判斷，并按一定邏輯關(guān)系進行推理，從而產(chǎn)生新的認識。[1]傳統(tǒng)的教學(xué)模式強調(diào)以教師為中心，教師進行灌輸式、填鴨式教學(xué)，學(xué)生被迫接受大量的知識，形成“死記硬背”的局面。同時，不管是學(xué)校、社會還是學(xué)生家長，都一味強調(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)新將會舉步維艱。
在計算機領(lǐng)域，可視化（Visualization）是利用計算機圖形學(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，并進行交互處理的理論、方法和技術(shù)。它涉及計算機圖形學(xué)、圖像處理、計算機視覺、計算機輔助設(shè)計等多個領(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)者思維認知的表現(xiàn)績效，使他們的認知水平提升到一個新的層面上，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。百度百科詞條上對思維可視化（Thinking visualization）的解釋，認為思維可視化是指運用一系列圖示技術(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)使用本項目研究團隊劉濯源的觀點，認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、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、側(cè)向切入等）。[5]
在思維可視化的過程中，圖示技術(shù)是實現(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，會占用教師在課堂中的大量時間。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，這樣的教學(xué)環(huán)境也為師生進行思維可視化教學(xué)提供了新的契機。本項目的思維可視化研究也包括對思維可視化技術(shù)的研究，實現(xiàn)思維可視化的技術(shù)主要有以下幾點：
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)是一個以教師為引導(dǎo)，以學(xué)生為中心的活動過程，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)生理解知識表層下富含的思維過程，進而促使學(xué)生學(xué)會理解、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)生彼此之間的互動過程，而且這種互動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。教師在教學(xué)中的活動主要包括課前備課、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)，可以運用思維導(dǎo)圖對教學(xué)的三維目標(biāo)和教學(xué)設(shè)計進行細致分析，結(jié)合學(xué)生的具體情況，選擇最合適的表達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知結(jié)構(gòu)里的概念建立聯(lián)系，擴充認知圖式。[6]教師也可以運用思維可視化技術(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。對于教學(xué)課件，教師可以直接使用思維導(dǎo)圖進行制作，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)計方案進行協(xié)作備課，教師能夠更好地理解其他教師的思想意圖，對于整個學(xué)校的教師共同體，能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)秀教學(xué)設(shè)計方案的交流、分享和傳播。因此教師在課前運用思維可視化技術(shù)能夠提高資料處理、教學(xué)設(shè)計、課件制作、作業(yè)設(shè)計的效率和品質(zhì)，同時還可以促進教師間備課知識的分享。
（2）課中
教師在上課時可以靈活運用思維可視化課件協(xié)助講解和組織教學(xué)。通過以動態(tài)的形式分步呈現(xiàn)教學(xué)設(shè)計思想和課程邏輯思路、問題解決步驟，促進學(xué)生理解，進而真正地消化吸收新的知識。教師也可以根據(jù)實際的教學(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等交互式呈現(xiàn)設(shè)備上即時地制作可視化教學(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。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)建起知識的脈絡(luò)。 （3）課后
教學(xué)反思是教師對教育教學(xué)實踐的再認識、再思考，并以此來總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，教學(xué)反思一直以來是教師提高個人業(yè)務(wù)水平的一種有效手段。在課后，教師可以對照自己的思維導(dǎo)圖課件清晰快速地回顧自己的課堂活動，并進行有意義的教學(xué)反思。也可以使用思維可視化技術(shù)對自己教學(xué)過程中好的部分和遇到的問題進行反思歸納，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)進行新課的預(yù)習(xí)準(zhǔn)備。例如，對于一節(jié)新的語文課，學(xué)生可以從基本知識（作者信息、背景知識、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)知識的情況，抓住重點進行備課。
（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)生則運用思維可視化技術(shù)記課堂筆記。相對于傳統(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，學(xué)生與學(xué)生之間還可以通過思維導(dǎo)圖工具進行小組合作學(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)生對知識重點和疑點的把握。思維導(dǎo)圖等可視化作業(yè)的建構(gòu)反映了知識點之間的相互關(guān)系，也是學(xué)習(xí)者對有關(guān)知識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知識的理解程度，及時反思，對學(xué)習(xí)進行有效調(diào)整。同時，這幅思維導(dǎo)圖也可以作為教師評價學(xué)生的一個途徑。
綜上所述，思維可視化技術(shù)可靈活運用到“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)進行整合設(shè)計，可運用于整個教學(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。
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