思維導圖助力跨學科融合深度學習

摘 要：本研究旨在探討思維導圖作為一種有效學習工具，在促進深度學習跨學科知識融合過程中的作用與機制。隨著知識體系的日益復雜化和跨學科研究的發展，思維導圖以其直觀性、結構性和靈活性，為學生提供了一個強大的思維可視化平臺。運用思維導圖的學生在跨學科知識掌握、問題解決能力及創新思維方面均表現出顯著提升，且能夠更有效地構建個人知識體系，實現知識的遷移與應用。

關鍵詞：思維導圖；深度學習；跨學科融合

跨學科融合成為教育創新的重要趨勢。思維導圖作為一種高效的知識組織與可視化工具，能有效促進信息整合與深度理解。探索思維導圖在助力深度學習跨學科融合中的應用，為教師提升教育質量、培養復合型人才提供新視角與實踐策略。在深度學習領域，思維導圖在構建知識網絡、促進跨學科融合等方面展現出巨大潛力。隨著技術的不斷進步和跨學科合作的深入，思維導圖將在助力深度學習及跨學科融合方面發揮更加重要的作用，為推動教育模式和科研方法的創新與發展帶來新機遇。

一、理論基礎

思維導圖作為一種可視化思維工具，通過中心主題向外輻射出分支，以關鍵詞、圖像和色彩等形式展現思維過程，能有效促進信息整合與記憶。思維導圖不僅能夠直觀呈現復雜概念間的邏輯關系，還能夠開拓創新思維，幫助學生在構建知識體系時實現深度理解與記憶。在跨學科學習中，思維導圖更是成為連接不同領域知識的橋梁，促進知識的融合與創新應用。深度學習作為人工智能的重要分支，其核心在于通過構建多層神經網絡模型，模擬人腦神經元的工作原理，從海量數據中自動學習和提取特征。思維導圖以其直觀的結構化呈現方式，促進了知識間的關聯與整合，這一特性與深度學習的核心理念不謀而合。深度學習強調對知識的深度理解、批判性思考及遷移應用，而思維導圖通過節點與連線清晰展現知識間的層次與聯系。思維導圖幫助學生構建系統的知識網絡，加深理解層次，促進知識的內化與長期記憶，進而提升跨學科融合能力，實現知識的深度整合與應用創新。

跨學科融合是指不同學科領域知識、理論、方法及技術之間的交叉滲透與有機整合。跨學科融合超越了單一學科的界限，旨在通過綜合視角解決復雜問題，促進創新思維的涌現。跨學科融合的特點在于其綜合性、創新性和實踐性，能夠激發新的研究視角，拓寬知識邊界，為解決現實世界的復雜問題提供更為全面和深入的解決方案。國內外跨學科融合的實踐案例豐富多樣。國內方面，如中山大學深圳附屬學校通過HSA課程模式整合語文、數學、美術等學科，將藝術和科學融合，打破學科壁壘，提升學生綜合素養。國外方面，如美國高等教育協會的博雅教育計劃，強調跨學科學習以增強個體應對復雜性問題和變革的能力。這些案例均展示了跨學科融合在促進學生全面發展、提升思維能力和創新能力方面的顯著成效。目前，我國小學跨學科教育實施過程中逐步引入“課程合作”概念，由具有相關學習經驗的教師共同完成教案設計，在教案中凸顯本節課知識點，再派遣專業教師展開綜合講授。在跨學科教學中，學生可以從不同的角度思考問題，增強解決問題的能力。

二、思維導圖在深度學習跨學科中的應用

思維導圖在知識表示中的應用：在深度學習中，思維導圖作為強大的可視化工具，顯著優化了知識的表示方式。思維導圖通過將復雜的信息結構化為層次分明和節點相連的圖形，幫助學生直觀理解并記憶知識間的邏輯關系與內在聯系。這種非線性、放射狀的展示形式，不僅促進了學生知識的系統整合，還激發了他們的創新思維，使得跨學科知識融合更為順暢，為深度學習提供了高效的知識架構基礎。思維導圖在深度學習算法優化中的應用：在深度學習算法優化中，思維導圖作為思維工具，助力研究者系統化地梳理算法結構、超參數配置及性能瓶頸。通過圖形化展示網絡架構，思維導圖幫助研究者識別冗余層與連接，促進更高效的網絡剪枝。同時，它能促進跨學科知識的融合，如結合數學優化理論與生物神經網絡啟發，創新算法設計。思維導圖輔助設定調優路徑，加速收斂至最優解，提升模型泛化能力。思維導圖在深度學習模型可解釋性提升中的應用：在深度學習模型的復雜性與不透明性日益凸顯的背景下，思維導圖作為一種直觀、結構化的思維工具，被創新性地應用于提升模型可解釋性。通過構建模型架構、特征關聯及決策路徑的思維導圖，研究人員能夠清晰展現模型內部邏輯，使非專家用戶也能理解模型如何做出預測。這種方法不僅促進了模型透明度的提升，還便于發現潛在偏差與錯誤，為跨學科融合中的深度學習應用提供了強有力的解釋性支持。

思維導圖可以培養學生的分析、評價、思辨等思維品質，提升其思維能力。以閱讀教學為例，教師將思維導圖有效地融入閱讀教學，可以取得多種效果。一是可以激發學生興趣。思維導圖可視化的思維方式，以直觀的形象、豐富的形式，條分縷析地將各級主題關系和相互隸屬的層級展示出來，以此激發學生的閱讀興趣。二是幫學生厘清文序。教師提出問題，讓學生圍繞主題去思考。教師用思維導圖將內容、結構、線索，以多樣且清晰的形式，在每一個思維節點給予清晰引領，由淺入深，讓學生不斷針對文本進行深度閱讀，作出判斷，合作解決。三是習得方法。思維導圖有豐富的情境，讓文本真正成為一個“例子”。學生運用思維導圖進行多方面的實踐， 主動參與思維過程建模，在其中學習語言，內化語言，輸出表達，把語文學得靈動、有趣。思維導圖可以幫助學生建構知識體系，發展提取信息、概括總結、比較、審辯等思維能力。

三、深度學習跨學科融合的思維導圖實踐

教師應該重視過程性，要在整個學習過程中提供指導、監督和陪伴。學生可以組成一個學習小團隊，相互監督和鼓勵。跨學科內容應當緊密結合目標，并且覆蓋多種學科領域，以達到最佳效果。學生要能基于目標，正確梳理問題內容，繪制思維導圖；能關注活動中有趣味的知識和準確的表達，自己提出和解決的問題；能關注到作品中的語言，體會作品語言的準確性與嚴謹性；能針對問題思考解決辦法，通過畫圖形、運算等方法驗證問題答案；能以作品中出現的事物為素材，設計具有美感的圖。教師要通過及時、到位的評價，發揮評價的發展性和協同性，鼓勵學生積極介入評價活動中，讓他們自主評價與反思。當學生成為評價的主動參與者時，他們會自覺回顧感悟與收獲，發現自己在學習過程中的進步與成長。此外，家長也發揮著關鍵作用，他們不僅需要幫助學生在家庭環境中學習，還需要和教師進行協作和共同評估，讓學生在交流、合作和分享中感受到學習的樂趣，增強信心，并為持續學習提供動力。

教師要以進階的方式來規劃一體化設計，將主題與各課型的活動進行關聯，進行統籌和整合。教師要以活動引導學生在完成任務的過程中逐步深入探究和解決問題，從而形成跨學科視域下的學習系統。教學內容應當涵蓋“啟動”“跟進”和“分享”三種不同類型的課程。

（一）“啟動”課探索未知

“啟動”課，教師將以最短的時間、最簡單的方式烘托氣氛，激發學生興趣，讓學生靜靜地享受并沉浸其中。

1.巧用預設，激發興趣。以“標題中的問題，我的猜測，我的依據”為例，在導讀環節中，教師應該重點激發學生的探索欲望，并且保持他們的閱讀熱情。教師鼓勵學生根據自己的生活經驗和已學知識，大膽地預測標題中的問題答案，并提出自己的依據。教師可以通過個人猜測、小組討論和全班交流的方式來盡量引發學生之間的觀點沖突。教師不對預測的正確與否進行評判，這樣既能激發學生的閱讀興趣，也能更好地理解“標題中的問題，我的猜測，我的依據”的內容。

2.勤用“提問”讀明白。教師應繼續培養學生的思維能力，讓他們嘗試從不同角度去思考，提出有價值的問題，并將重點放在解決問題上。為了更好地引導學生關聯前后的思考，教師可以設置專題任務閱讀單，讓學生通過查閱資料來深入理解“我的問題”。

（二）“跟進”課尋找方法

“跟進”課幫助學生提升自己的能力、改善方法和增強期望，從而更有效地實現“整裝”的目標。首先，運用導圖，梳理內容。以科普類整本書閱讀為例，思維導圖可以建構清晰而完整的知識網絡，讓思維可視化。其次，妙用“聯結”，深入學習。通過使用聯想技巧，學生可以更好地閱讀并分析文章，并通過自身的思維去推導出更多的信息。這樣，他們就可以更好地掌握現有的知識，并提高創新和解決問題的能力。最后，教師可以制定一份詳細的記錄表，讓學生能夠將他們的發現與“原來的信息”“我的發現”相關聯，并且在表格中勾勒出他們對“原來的信息”“我的發現”的相關性，品味過程，領悟方法；讓學生親歷大膽質疑、尋找證據、推理分析、得出結論的求真過程，培養他們求真的精神。

（三）“分享”課開拓希望

教師可以通過知識問答、思維導圖、閱讀小報、科學小實驗、課本劇、好書推薦等環節，將課堂交給學生，充分體現出以生為本、學為中心。同時教師可以引入數學，以具體的數據為依托，增加內容的準確性和說服力，也讓其更加通俗易懂，展示數據所具有的直觀、嚴謹、說服力強的魅力。數學的介入主要體現為學生利用數形結合的方法助力理解文章復雜、晦澀難懂之處。通過建立一個充滿互動的平臺，師生相互學習、交流、探討，從而促進師生的共同發展和成長。

本文通過實證分析與理論探討，驗證了思維導圖在促進深度學習跨學科知識融合中的積極作用。思維導圖作為可視化學習工具，不僅提升了學生的信息整合與加工能力，還促進他們思維的發散與創新，有效打破學科壁壘，促進了知識間的交叉與融合。結果表明，思維導圖的應用顯著增強了學生的學習效果，為跨學科教學提供了新思路與實踐路徑。創新性地將思維導圖作為深度學習跨學科知識融合的有效工具，構建了系統性學習框架，促進了知識結構的可視化與網絡化。通過研究，驗證了思維導圖在增強學生跨學科知識整合能力、開拓創新思維方面的顯著貢獻。本文不僅豐富了深度學習理論在跨學科教學中的應用，還為教師提供了一套可操作的指導策略，對促進教育教學模式的創新與發展具有重要價值。本文雖探索了思維導圖在促進深度學習及跨學科融合中的積極作用，但仍存在樣本規模有限、學科領域覆蓋不全面等不足。未來研究可擴大樣本范圍，涵蓋更多元化的學習群體與學科背景，以驗證研究結論的普適性。同時，應深入探究思維導圖設計的個性化與智能化以及與不同教學模式的深度融合，以期進一步提升教學效果，推動教育創新發展。

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（作者單位：福建省南平市建陽區將口中心小學" 福建省南平市建陽區回龍中心小學 福建省南平市建陽區漳墩中心小學）

本文系2023年福建省南平市建陽區小學教學研究課題“跨學科融合，用思維導圖，繪精彩課堂”（課題編號：JYXXKT2023022）的階段性研究成果。