基于“未來課堂”的思維可視化研究

編者按：“未來課堂”項(xiàng)目是華東師范大學(xué)“985工程”《教師教育創(chuàng)新基地和優(yōu)勢學(xué)科平臺建設(shè)》子項(xiàng)目“教師實(shí)踐創(chuàng)新的主陣地”研究內(nèi)容之一。該項(xiàng)目由華東師范大學(xué)張際平教授領(lǐng)銜，帶領(lǐng)強(qiáng)大的研究團(tuán)隊(duì)，并與多家科技企業(yè)緊密合作，經(jīng)過兩年左右時間的研究，在課堂的理論研究、物理空間的設(shè)計(jì)、新技術(shù)新媒體的運(yùn)用、多種互動形式的實(shí)現(xiàn)、學(xué)生座位的形態(tài)組合、教學(xué)平臺的設(shè)計(jì)開發(fā)、新型教學(xué)模式的創(chuàng)建及教學(xué)實(shí)踐的探索等方面均取得了很大成果，引起了社會各類教學(xué)機(jī)構(gòu)和部門的極大關(guān)注。本文為專欄系列文章的第七篇。

● “思維”概述

思維是人腦對客觀現(xiàn)實(shí)的概括和間接的反映，反映的是事物的本質(zhì)和事物間規(guī)律性的聯(lián)系，這是人與動物的本質(zhì)區(qū)別。傳統(tǒng)的教學(xué)模式把時間主要用在“感知記憶”層面，這更適合訓(xùn)練動物。本課題將教學(xué)重新聚焦在思維層，意在讓教學(xué)回歸對人的教育。

1.為什么要強(qiáng)調(diào)“思維”

“思維比知識更重要！”這是不爭的事實(shí)，離開“思維”的“知識”就變成“死知識”，而學(xué)“死知識”的過程當(dāng)然就變成“死學(xué)習(xí)”，“死學(xué)習(xí)”靠的是“機(jī)械重復(fù)”，所以必然是枯燥的、低效的、令人厭倦的。更重要的是“死學(xué)習(xí)”會使學(xué)生長期處于“淺思考”甚至“不思考”狀態(tài)，從而導(dǎo)致思維能力發(fā)展受阻。而思維能力又是學(xué)習(xí)能力的核心，思維能力發(fā)展不起來，學(xué)習(xí)必然會越來越吃力，這樣便進(jìn)入一種不斷加深的惡性循環(huán)。因此，提高教學(xué)效能的關(guān)鍵并不于在“知識重復(fù)的次數(shù)”，而在“挖掘與呈現(xiàn)知識背后的思維規(guī)律并訓(xùn)練學(xué)生掌握它”。只有這樣，學(xué)生的思維能力才會在學(xué)習(xí)的過程中得到有效發(fā)展，同時會使學(xué)生對知識的理解更深入、更透徹、更系統(tǒng)，從而進(jìn)入會學(xué)、樂學(xué)的良性循環(huán)。

2.關(guān)于“思維可視化”

“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）。

● 支持“思維可視化”的主要技術(shù)

隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展和不斷更新，支持思維可視化的技術(shù)（包括軟件與硬件技術(shù)）也日益增加，而且發(fā)展迅猛。就目前而言，主要的技術(shù)歸結(jié)如下：①圖示硬件技術(shù)（包括各類顯示呈現(xiàn)技術(shù)、觸摸類顯示技術(shù)等），能實(shí)現(xiàn)對思維導(dǎo)圖、模型圖、流程圖、概念圖、圖像等的清楚顯示。②生成圖示的軟件技術(shù)（目前較流行的有MindManager、MindMapper、FreeMind、Sharemind、XMIND、Linux、Mindv、Imindmap等軟件工具），可實(shí)現(xiàn)對思維類導(dǎo)圖進(jìn)行的制作、編輯、生成、顯示，等等。③交互式工具，包括各類有線與無線傳送、實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)者與可視化學(xué)習(xí)資源的雙向互動。④信息資源共享平臺，實(shí)現(xiàn)可視化教學(xué)資源的共享，突破時間、空間和學(xué)習(xí)人數(shù)的限制。⑤通用技術(shù)，包括常用的工具，如平板電腦、投影儀、交互式電子白板、電子書包、觸摸一體機(jī)等，可對思維可視化教學(xué)資源進(jìn)行呈現(xiàn)，同時也能實(shí)現(xiàn)互動。

● 思維可視化技術(shù)如何與學(xué)科教學(xué)整合

1.與哪些學(xué)科整合

通過我們的研究初步表明，思維可視化在小學(xué)（四年級以上）各學(xué)科以及初高中各學(xué)科均適用。特別需要注意的是，從小學(xué)四年級開始應(yīng)把思維能力訓(xùn)練作為教學(xué)主要目標(biāo)，思維能力的培養(yǎng)是由簡單到復(fù)雜的過程，但是思維可視化的原理是一樣的，適用于各階段的學(xué)生。

2.與學(xué)科教學(xué)的整合過程

經(jīng)實(shí)踐研究，思維可視化技術(shù)可有效地運(yùn)用到“教”與“學(xué)”的全過程。“教”的過程主要包括：在課前，教師可以運(yùn)用這套技術(shù)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)；在課中，教師可運(yùn)用“思維可視化”課件來提高教學(xué)效率與品質(zhì)。“學(xué)”的應(yīng)用過程包括：在課前，學(xué)生可運(yùn)用其中一些方法（如繪制思維導(dǎo)圖）進(jìn)行課前預(yù)習(xí)；在課中，學(xué)生可以運(yùn)用思維可視化技術(shù)記課堂筆記；在課后，學(xué)生可用這些方法進(jìn)行高效能的復(fù)習(xí)或能力訓(xùn)練（如用思維導(dǎo)圖進(jìn)行知識梳理、解題、構(gòu)思作文等）。

由此可見，通過思維可視化技術(shù)與學(xué)科教學(xué)的整合設(shè)計(jì)，可運(yùn)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。

3.思維可視化教學(xué)資源的開發(fā)

本研究是按照四層規(guī)律（考試規(guī)律—學(xué)科規(guī)律—思維規(guī)律—心理規(guī)律）進(jìn)行思維可視化教學(xué)資源的開發(fā)。①考試規(guī)律是指對考什么、怎么考、為什么要考等問題的挖掘，并以可視化的方式呈現(xiàn)出來；②學(xué)科規(guī)律是指對學(xué)科發(fā)展階梯、知識模塊構(gòu)成、學(xué)科能力發(fā)展要求的挖掘，并以可視化的方式呈現(xiàn)出來；③思維規(guī)律是指對知識背后的思維是什么、如何提升思維能力、這些思維還能用在哪些方面等的挖掘，并以可視化的方式呈現(xiàn)出來；④心理規(guī)律則是指對學(xué)習(xí)動機(jī)、自信心、情感體驗(yàn)方面的挖掘，并以可視化方式呈現(xiàn)出來。

● 研究目標(biāo)與內(nèi)容

1.研究目標(biāo)

本研究的主要目標(biāo)包括：①基于未來課堂環(huán)境，構(gòu)建基于思維可視化技術(shù)的學(xué)科教學(xué)模式。重點(diǎn)通過讓教師掌握各項(xiàng)思維可視化技術(shù)并將其運(yùn)用到教學(xué)實(shí)踐中，提高課堂教學(xué)效能，同時促進(jìn)學(xué)生思維能力的發(fā)展。②為交互式電子白板、電子黑板（觸摸屏）、學(xué)生學(xué)習(xí)終端（各類平板電腦、iPad、手機(jī)等）、云教育資源平臺等提供具有“思維可視化”特性的教學(xué)資源。③形成運(yùn)用思維可視化技術(shù)進(jìn)行學(xué)科教學(xué)的理論體系，包括理念、技術(shù)、操作、管控、評價(jià)五個模塊。

2.研究內(nèi)容

為了實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)，本研究包括如下基本內(nèi)容。

（1）在“思維可視化技術(shù)與學(xué)科整合的理論和實(shí)踐研究”（張際平教授領(lǐng)銜的全國教育信息技術(shù)研究“十二五”規(guī)劃重點(diǎn)課題）總課題的領(lǐng)導(dǎo)下，為各子課題學(xué)校參與課題研究的教師提供“思維可視化技術(shù)學(xué)科教學(xué)應(yīng)用”的培訓(xùn)及指導(dǎo)，并配套相關(guān)學(xué)習(xí)資料，使教師掌握各項(xiàng)思維可視化技術(shù)在學(xué)科教學(xué)中的應(yīng)用方法。具體包括：各種思維可視化圖示（包括思維導(dǎo)圖、模型圖、流程圖等）的原理及繪制方法、圖示技術(shù)與學(xué)科教學(xué)的初步整合（包括課件制作、教學(xué)設(shè)計(jì)、作業(yè)設(shè)計(jì)等）、圖示技術(shù)與學(xué)科教學(xué)的深度整合，主要是將考試規(guī)律—學(xué)科規(guī)律—思維規(guī)律—心理規(guī)律用圖示技術(shù)呈現(xiàn)出來。

（2）引導(dǎo)教師開展基于思維可視化技術(shù)的教學(xué)模式的設(shè)計(jì)，形成一套高效的課堂教學(xué)模式。主要包括：教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)、教學(xué)方法設(shè)計(jì)、課堂教學(xué)流程設(shè)計(jì)、作業(yè)設(shè)計(jì)、思維能力強(qiáng)化練習(xí)、教學(xué)效果評價(jià)設(shè)計(jì)等。

（3）引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用思維可視化技術(shù)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，如運(yùn)用圖示技術(shù)進(jìn)行課程預(yù)習(xí)、記課堂筆記、復(fù)習(xí)、解題等，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。主要訓(xùn)練內(nèi)容包括：邏輯思考能力（概括、推理、歸納、分析等）訓(xùn)練、理性解題能力訓(xùn)練、發(fā)散思考能力及創(chuàng)造能力訓(xùn)練、對思維可視化教學(xué)資源（課件、圖示化學(xué)習(xí)模板、解體模型等）的有效運(yùn)用。

（4）運(yùn)用思維可視化手段及原理開發(fā)出針對不同學(xué)生群體、不同科目、不同訓(xùn)練目標(biāo)的思維可視化教學(xué)資源。主要形式包括：導(dǎo)學(xué)案、教學(xué)課件（講義、PPT）、課例（樣板課、視頻等）、輔助教學(xué)資料、思維能力專項(xiàng)訓(xùn)練方案及圖示模板等。

（5）后續(xù)的軟件（具有思維可視化特性的交互式教學(xué)或工具軟件）開發(fā)及教學(xué)資源平臺搭建將由華東師范大學(xué)現(xiàn)代教育技術(shù)研究所會同相關(guān)專業(yè)機(jī)構(gòu)合作完成，并不斷提供給每個參與項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)學(xué)校。