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我们如何实现学习过程的思维可视化？ 基于认知层次的点-线-面-体可视化实现策略 2011年思维可视化开题大会 2011年课题开题指导图册 本文选自全国教育信息技术研究“十二五”规划（2011）重点课题《思维可视化技术与学科整合的理论和实践研究》教学实践研究部分系统指导图册11、12页原文。 点、线、面、体，从零散到系统，从抽象到直观 为什么要实现学科知识体系构建的思维可视化？ 在传统教学模式中对于学科知识体系的构建依赖大量的感性经验（通过反复记忆和大量做题来积累），而这种感性经验是不可视的、模糊不清的、零散的、知识模块之间的关系是隐性的，弱联接的，学生难以形成对整个学科的清晰认知。运用思维可视化技术将整个学科知识从最初的“概念形成”到“知识结构”及“发展规律”用可视化的方式逐层呈现，帮学生将整个学科知识梳理成清晰的知识体系，层次分明，脉络清晰，一目了然。 点 如何实现单一概念（点）的思维可视化？ 概念是构建知识体系的基本元素，也是人类大脑进行抽象思考的基础，是“脑工厂”的重要“原材料”，掌握知识首先学习概念。而“点”是构成图形的基本元素，所以我们将概念形象地表示为思维图示中的“点”。概念的形成过程即抽象过程：首先要把某一类属性定义出来或赋予名称，这样就形成了概念。学习概念必须要经过从具体到抽象的过程，例如：当让幼儿学“苹果”这个概念时，必须首先让他能够识认苹果的形象，然后再将这个形象与苹果这个抽象的词进行联接。如果脱离了具体形象就很难去理解和记忆一个抽象的概念，这就是为什么我们要用可视化的方式将抽象的概念呈现出来，呈现概念的方式有：图像、图画、图形、图示，这也是一个连续抽象（越来越抽象）的过程。当然，在我们对概念已经非常熟悉的情况下，也未必一定要对其可视化，直接用文字表达即可，但经可视化后能提高我们的记忆效率和搞遗忘水平，这一法则无论是对幼儿还是成人都是同样成立的。 线 如何实现线性关系（线）的思维可视化？ 当知识不再以独立的概念形式出现，而是由表示某种关系的多个概念组成时，仅凭对单一概念的理解已经无法清晰地解释或解决问题，而要引入命题、判断和推理的思考方法，将概念与概念之间的关系理清。从对一句话的理解到对试题的分析等，命题、判断和推理的方法都普遍使用。例如：我们如何理解“苹果是一种富含维生素C的水果，对身体健康有益”这句话？有人会说：这有什么好理解的，多简单啊！其实这正体现了我们“浅阅读、不思考”的思维惯性，我们的思维能力也正是在这种不屑深思的习惯中越来越弱。其实这句话里面包含着两种逻辑关系：（1）苹果是水果的一种，表从属关系；（2）因苹果富含维生素C，所以有益健康，表因果关系。很显然，这种思考方式不但使我们对句子本身的理解更清晰、更深刻，还顺便锻炼了我们的逻辑思维。为了使这种思考方式和思考路径清晰地呈现出来，我们可以运用带箭头的连接线（表示思考方向）将苹果、水果、维生素C、健康等概念联接起来，还可以在“连接线”间加标注（注明关系）使其可视化。这种图示被称为“概念图”（concept map），是康奈尔大学诺瓦克博士于1970年在康奈尔大学提出来的。 面 如何实现知识结构（面）的思维可视化？ 仅仅进行概念区分及概念之间的关系梳理对于学科学习及思维训练显然是远远不够的，当由多个概念形成多重复杂逻辑关系时即构成学科知识 的“面”，“点”是“线”的要素，“线”是编织“面”的构件，所以“知识面”其实是由“知识点”按逻辑关系编织的“网”。如何把这些“知识点”一网打尽？绘制学科思维导图（Subject mind map）便可解决这一问题。例如：如何对“苹果”这一概念进行更加全面的思考呢？借助学科思维导图，便可从植物、营养、产品、文化等角度进行结构化发散思考，这样便构成了一张关于苹果的知识网络图，当然学科知识要比“苹果”这个概念复杂得多，但其原理是一样的，当我们掌握了知识的内在联系，便可借助学科思维导图将其呈现出来，实现思维的可视化。如果要建立某一知识模块的结构图，我们还可以运用模型图；如果侧重因果关系的梳理，我们可以绘制鱼骨图；如果为了表示先后顺序，我们可以绘制流程图。当多个这样结构化、流程化的知识网络建立起来并存入我们的大脑中时，大脑的信息处理效能便可大幅度提高。 体 如何实现学科体系（体）的思维可视化？ 学科知识体系的构成，是由多个“知识面”围绕一条发展主线建立起来的，这条“主线”往往是阶梯式的：从低向高，从简单到复杂，从具体到抽象，从抽象到抽象概念之间的联接和转化。例如：基础教育阶段（小学至高中）的数学学科便是如此：由“数字”发展到“等式”，由“等式”发展到“代数式”，再由“代数式”发展到“方程”和“不等式”，然后发展到“函数”，每一次发展都要跨过一级台阶，而要跨过每一级台阶都要求我们的思维实现一次飞跃，如果 “飞跃”受阻，那么这级台阶便一定会成为学习后面知识的“绊脚石”，这就是为什么一些同学如果在“方程”这级台阶没有实现思维飞跃，那么不但“方程”学不好，后面的“函数”就更搞不懂了。因此，在教学过程中教师要特别关注这条主线，尤其是要明确跨过每一级台阶的障碍点到底有哪些，把这个帮学生彻底搞清楚，不能一味赶进度，否则很多学生便会被“卡住”，后面的学习会非常吃力，上课如同听“天书”一样，根本搞不懂，又如何能跟上教师的进度呢？ 点、线、面、体学科知识体系构建 那么，如何将学科体系用图示构建出来呢？首先，要把学科知识纵向切一刀，这样便绘制出一个学科知识发展的“阶梯图”，然后中在每个台阶上选择关键环节进行横向切割，这样我们便绘制出一个或几个“知识面”，将这些“知识面”按阶梯发展顺序排列，我们就构建出一个清晰的学科知识体系。纵向“阶梯图”将学科发展规律可视化，面横向“知识面”（一般用结构模型或学科思维导图来绘制）呈现专题模块的知识结构。 |
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