基于概念圖促進學(xué)生思維可視化研究

左延柏

摘 要 就思維可視化理論、概念圖理論、學(xué)生思維誤區(qū)分析、用概念圖促進思維可視化的應(yīng)用等方面作了一定的分析和闡述。

關(guān)鍵詞 思維可視化 科學(xué)用腦 概念圖

中圖分類號 G633.91 文獻標(biāo)志碼 B

在傳統(tǒng)教學(xué)模式中，“知識加工”和“問題解決”的思考過程往往是不可見的，而且教師和學(xué)生都更多關(guān)注答案，忽視答案的生成過程。然而，學(xué)生思維的發(fā)展并不來自于“答案的累積”，而是來自于“生成答案的思維方法和過程”。在實際教學(xué)中，要提高教學(xué)效能，教師就必須變“強調(diào)答案”為“強調(diào)答案的生成過程”，變“依靠感性經(jīng)驗答題”為“運用理性思考解題”，而這就要求教師必須要把“看不見的”思維的過程和方法清晰地呈現(xiàn)出來，以便更好地對所學(xué)知識進行理解、記憶和運用。

1 思維可視化理論

1.1 思維可視化

可視化，最原始表示為“能夠看見，清晰地展示”，現(xiàn)也可表示為“圖像化”。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（包括思考方法和思考路徑）呈現(xiàn)出來，使其清晰可見的過程。

人類80%的信息是通過視覺獲得的?？梢暬暮x即將較為抽象的概念、想法等轉(zhuǎn)換為直觀的圖像表示的方法。瑞士近代最著名的兒童心理學(xué)家、發(fā)生認(rèn)識論創(chuàng)始人皮亞杰認(rèn)為，圖示可以幫助學(xué)生更深入理解所學(xué)的知識，加快對知識的理解、提高學(xué)習(xí)的進度”。

1.2 思維可視化的研究價值

1.2.1 利于理解和記憶

據(jù)信息傳播學(xué)及腦科學(xué)的研究，在各類信息中，圖像信息的傳遞效率最高，大概是聲音信息傳遞效率的兩倍，是純文字信息傳遞效率的10倍。所謂傳遞效率，教師可以僅從教學(xué)角度，將它理解為“學(xué)生理解和記憶知識的效率”。人們常說“一圖勝千字”“百聞不如一見”，講的就是這個道理。因為人們的大腦更喜歡“圖”，也更擅長理解與記住“圖”。

1.2.2 利于發(fā)展思維能力

運用思維可視化方法及技術(shù)進行教學(xué)，教學(xué)的焦點從“知識層”深入到“思維層”，可以使知識更易被理解和記憶，更有利于學(xué)生的思維能力的發(fā)展。

1.2.3 利于激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

運用思維可視化教學(xué)，對知識進行的是“精加工”。它通過“提要素——問本質(zhì)——理關(guān)系——建結(jié)構(gòu)”4個步驟，將隱性、模糊、零散的“知識點”，變成顯性、清晰、系統(tǒng)的“知識網(wǎng)”。在“結(jié)網(wǎng)”的過程中，學(xué)生會體會到較強烈的進行有效思考的快樂及獲得明確成果的成就感，讓學(xué)習(xí)過程本身給學(xué)生帶來愉悅，讓學(xué)生愛思考、會思考、享受思考的樂學(xué)體驗。

2 科學(xué)用腦理論

美國心理生物學(xué)家、1981年度的“諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎”獲得者斯佩里博士通過著名的割裂腦實驗，證實了大腦不對稱性的“左右腦分工理論”，在肯定大腦的左半球?qū)φZ言、推理、判斷、計算等占有優(yōu)勢的同時，提出了右腦主要負(fù)責(zé)想象、圖形、旋律、色彩等形象思維的觀點（圖1）。絕大多數(shù)人習(xí)慣于邏輯思維而不習(xí)慣于形象思維，這就等于只用了左腦而閑置了右腦，而右腦是創(chuàng)造力的源泉，如不能很好地使用右腦，實在是太可惜了！人的大腦蘊藏著極大的潛能，這種潛能至今還“沉睡”著，所以大腦潛能的開發(fā)重在右腦的開發(fā)，從而在全世界范圍內(nèi)掀起了“右腦革命”的熱潮。

有資料研究顯示，在左腦中發(fā)揮作用的是低速記憶，而在右腦中發(fā)揮作用的則是高速記憶。研究表明，右腦的記憶功能遠超過左腦。右腦是創(chuàng)造腦，右腦擁有巨大的存儲量，以速度快、效率高的信息處理方式，使它具備了卓越的創(chuàng)造天性。開發(fā)右腦就是要開發(fā)人的直觀能力、全方位思維能力和富于創(chuàng)造性的思維能力。

3 概念圖理論

3.1 概念圖

圖是最直觀的語言，易讀、易懂、易記而且記得牢。因此，實現(xiàn)“思維可視化”的最有效方式便是用“圖”把“思維”呈現(xiàn)出來。

概念圖是指利用圖示的方法來表達人們頭腦中的概念、思想、理論等，是把人腦中的隱形知識顯性化、可視化，便于人們思考、交流、表達；能有效呈現(xiàn)思考過程及知識的關(guān)聯(lián)，引導(dǎo)學(xué)生進行有意義建構(gòu)的教學(xué)策略。概念圖是一種有效教與學(xué)的策略，在新課程改革的背景下，利用概念圖組織教學(xué)也是必然趨勢之一。

3.2 概念圖溯源

概念圖的理論基礎(chǔ)源自于美國著名心理學(xué)家奧蘇貝爾的有意義學(xué)習(xí)理論，概念圖將某一主題的相關(guān)概念置于圓圈或方框中，根據(jù)邏輯關(guān)系將相關(guān)概念連接起來。

現(xiàn)為美國康奈爾大學(xué)榮譽教授、西佛羅里達大學(xué)人機認(rèn)知研究所高級研究科學(xué)家約瑟夫·D·諾瓦克，是著名的教育心理學(xué)家、概念圖和概念構(gòu)圖的創(chuàng)始人，他認(rèn)為每種文化都有自己的概念體系和實踐框架。

概念圖可理解為思維可視化的工具，幫助學(xué)生把抽象的思維過程轉(zhuǎn)換為形象的、可視的思考過程，大大降低了學(xué)習(xí)的難度。

3.3 概念圖的構(gòu)建方法

（1） 確定關(guān)鍵概念：借助教材章節(jié)目錄及其各層次標(biāo)題的指引，認(rèn)真閱讀相關(guān)知識，摸清脈絡(luò)，再仔細推敲構(gòu)建概念圖中要應(yīng)用的概念，確定關(guān)鍵概念，概念圖中每個概念只出現(xiàn)一次。

（2） 分析層級，初擬草圖：把概念列出來之后，再對概念進行逐一分析，弄清它們之間的邏輯關(guān)系，初步擬定概念圖縱向分層和橫向分支。把最一般、最概括的概念置于頂層或中心，向下或四周輻射寫出下一級的概念，直到最后層級。

（3） 建立連接：用連線把相關(guān)的概念連接起來，一般是相鄰層級概念間的連接，也可建立交叉連接。建立概念之間的連接，并在連線上用連接詞標(biāo)明兩者之間的關(guān)系。

（4） 注上連接詞：建立連接后，針對兩個概念間的意義關(guān)系認(rèn)真提煉出連接詞，連接詞必須是最概括、最簡短的詞語，最后標(biāo)注在連線旁邊。概念名詞要用方框或圓圈圈起來，而連接詞則不用。

（5） 反思與完善：對初建起來的草圖進行回顧、梳理，在以后的學(xué)習(xí)中不斷修改和完善（圖2）。

4 概念圖促進思維可視化的應(yīng)用

4.1 提供豐富的感性材料，增強學(xué)生形象思維

原蘇聯(lián)心理學(xué)家魯賓斯坦說：“任何思維，不論它是多么抽象多么理論的，都是分析經(jīng)驗材料開始，而不可能從任何其他東西開始的?！边@里所說的經(jīng)驗材料，主要是指感性材料。在生物學(xué)教學(xué)中，主要指演示、實驗、各種直觀材料、教具（模型、標(biāo)本等）、圖像的觀察和聯(lián)系實際（學(xué)生原有的知識和生活經(jīng)驗、生產(chǎn)實際等）和教師用生動的語言進行講解等。

【例1】 對生存斗爭、種間斗爭、種內(nèi)斗爭和競爭4個概念的關(guān)系分析，教師先給出草原生態(tài)系統(tǒng)剪輯影片，引導(dǎo)觀看具體實例，再分析它們的相互關(guān)系。學(xué)生就容易得出種間斗爭和競爭的區(qū)別：競爭指兩種生物為爭奪共同的生活資源而斗爭，競爭的生物處于同一營養(yǎng)級，如牛、羊吃同一片草；種間斗爭可以是同一營養(yǎng)級生物之間（競爭），也可以是不同營養(yǎng)級生物之間，如某種昆蟲以某種植物為食卻被植物的有毒物質(zhì)毒死，雄鹿圍成一圈鹿角朝外將母鹿和幼鹿圍在中間與狼群對峙，而昆蟲和植物，狼與鹿都為捕食關(guān)系。然后給出圖解（圖3），學(xué)生就能較清晰地理解它們的關(guān)系。

4.2 分析概念的本質(zhì)屬性，提升學(xué)生抽象思維

在獲取感性材料的基礎(chǔ)上，對材料精密思考、分析，分清本質(zhì)屬性與非本質(zhì)屬性，主要特征與次要特征；并對具體現(xiàn)象進行概括、歸納，最后得到完整的概念。分析概念的本質(zhì)屬性是學(xué)習(xí)概念的核心問題。

概念的內(nèi)涵和外延是概念的基本特征。生物學(xué)概念的內(nèi)涵是指反映生命現(xiàn)象和生命活動規(guī)律的本質(zhì)特征；外延是指內(nèi)涵所適應(yīng)的范圍和條件，是生物學(xué)概念反映的總和。準(zhǔn)確理解概念的內(nèi)涵和外延并建立概念體系，是掌握概念的先決條件。

【例2】 酶概念本質(zhì)屬性的分析（圖4）：酶是活細胞產(chǎn)生的一類具有生物催化作用的有機物，其中胃蛋白酶、唾液淀粉酶等絕大多數(shù)的酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)的酶是RNA?！盎罴毎a(chǎn)生”“生物催化劑”“有機物”是酶概念的內(nèi)涵，體現(xiàn)了酶的本質(zhì)屬性：只有活細胞（又指全體活細胞）能產(chǎn)生與無機化學(xué)催化劑功能相同的有機物。“蛋白質(zhì)”和“RNA”從化學(xué)成分上界定了酶的范圍（酶一般為蛋白質(zhì)，少數(shù)RNA也能起到酶的作用），是概念的外延。

4.3 以概念圖為載體構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)，促進學(xué)生思維可視化

尤其是在復(fù)習(xí)課教學(xué)中，在教師的引導(dǎo)下，發(fā)揮學(xué)生的能動作用，教師檢驗并反饋學(xué)生對已學(xué)知識的理解和運用，根據(jù)學(xué)生的知識基礎(chǔ)和能力基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生進一步的鞏固、拓展學(xué)習(xí)，對以某一具體知識點為中心構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)，能顯著地提升學(xué)生的思維能力，并能收到很好的學(xué)習(xí)效果。

【例3】 以人體的神經(jīng)調(diào)節(jié)為中心構(gòu)建生物學(xué)概念圖，組建知識網(wǎng)絡(luò)（圖5）。

總之，概念圖作為一種成熟的教與學(xué)工具或策略，在國外廣泛推廣說明其具有強大的生命力和實效性，同時也為校本教研提供了有力的條件。概念圖作為學(xué)習(xí)工具、交流工具，能很好地促進學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)化，思維可視化。

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