思維可視化工具在高中信息技術(shù)課程中的應(yīng)用探究

聶趙育

（渤海大學(xué) 教育科學(xué)學(xué)院，遼寧 錦州 121013）

一、引言

當(dāng)前高中信息技術(shù)課程存在著學(xué)生興趣不高、學(xué)習(xí)效率差、難以開(kāi)展自主合作學(xué)習(xí)和教學(xué)方法落后等問(wèn)題[1]。這是由于我國(guó)傳統(tǒng)課堂過(guò)于重視知識(shí)傳授，忽略了學(xué)生思維能力的培養(yǎng)。改變傳統(tǒng)教育觀念，更新教學(xué)模式，讓高中信息技術(shù)課堂摒棄單調(diào)、乏味、說(shuō)教式的陳舊教學(xué)方法，是我們目前必須面對(duì)的現(xiàn)實(shí)和急需解決的問(wèn)題。信息技術(shù)的快速發(fā)展推動(dòng)了中小學(xué)信息技術(shù)課程的改革，高中信息技術(shù)課程要培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和高階思維能力?！镀胀ǜ咧行畔⒓夹g(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中提出了信息意識(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會(huì)責(zé)任四大學(xué)科核心素養(yǎng)[2]。從信息素養(yǎng)到核心素養(yǎng)的提出，我們意識(shí)到信息技術(shù)課的重大責(zé)任和艱巨任務(wù)。《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011-2020）》中指出：“運(yùn)用信息技術(shù)提高基礎(chǔ)教育教學(xué)質(zhì)量，充分利用學(xué)科教學(xué)工具、協(xié)作交流工具和知識(shí)可視化工具，豐富生成性教學(xué)資源，促進(jìn)教學(xué)的個(gè)性化?！盵3]新課標(biāo)也提出“幫助學(xué)生有效利用信息、媒體、工具，優(yōu)化他們的學(xué)習(xí)和生活，并提高他們?yōu)樯鐣?huì)服務(wù)的能力”。[4]思維可視化工具有效地協(xié)助教師將教學(xué)重點(diǎn)從“知識(shí)傳授”轉(zhuǎn)移到“思維培養(yǎng)”。筆者認(rèn)為將思維可視化工具融入高中信息技術(shù)課程具有明顯的教學(xué)效果，是值得重點(diǎn)研究的課題。

二、思維可視化工具概述

（一）思維可視化工具定義

思維可視化是一種基于數(shù)據(jù)可視化、計(jì)算可視化和信息可視化，促進(jìn)知識(shí)的傳播和創(chuàng)新的技術(shù)。思維可視化工具有效地促進(jìn)了學(xué)生思維能力的培養(yǎng)。常見(jiàn)的思維可視化工具有概念圖、思維導(dǎo)圖、思維地圖、魚(yú)骨刺圖等。每個(gè)思維可視化工具都有自己的特點(diǎn)。概念圖是使用節(jié)點(diǎn)表示概念，連線代表概念間關(guān)系的圖示法，形象化地表示概念間的關(guān)系，深層構(gòu)建認(rèn)知結(jié)構(gòu)，促進(jìn)知識(shí)的遷移[5]。思維導(dǎo)圖強(qiáng)調(diào)使用文本和圖形并重的方式，把各級(jí)主題的關(guān)系用相互隸屬與相關(guān)的層級(jí)圖表現(xiàn)出來(lái)，幫助理清對(duì)于知識(shí)的理解、問(wèn)題解決的思路或是辯證的思考[6]。常見(jiàn)的思維導(dǎo)圖軟件工具有XMind、MindMapper、Freemind、MindManager等。思維地圖有八種類型，分別對(duì)應(yīng)人在思考時(shí)的八種思維過(guò)程，每種都有各自的適用范圍，主要用于對(duì)比和描述。魚(yú)骨刺圖將宏觀問(wèn)題分解為許多特定的微觀問(wèn)題，使問(wèn)題更容易解決，并且還包含了反向思維的思維策略。思維可視化工具是利用信息化手段提升教學(xué)效果的有效工具，對(duì)學(xué)生思維能力的發(fā)展具有重要意義[7]。思維可視化工具具有以下教學(xué)特點(diǎn)：第一，思維過(guò)程顯性化。思維是看不見(jiàn)摸不著的，人的思維過(guò)程具有內(nèi)隱性和獨(dú)立性，利用思維可視化工具將思維過(guò)程書(shū)面化、清晰化，將學(xué)習(xí)的思考過(guò)程和軌跡通過(guò)圖示呈現(xiàn)出來(lái)，是學(xué)生思考的直觀映射；第二，深化理解。高中信息技術(shù)課程內(nèi)容多、難、雜。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中通常會(huì)出現(xiàn)死記硬背、不能靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)、只會(huì)答題不會(huì)實(shí)際應(yīng)用等現(xiàn)象。思維可視化工具能夠幫助學(xué)生利用圖示方式對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行深度理解；第三，同化、順應(yīng)新知識(shí)。學(xué)生在學(xué)習(xí)新知識(shí)時(shí)需要在已有的知識(shí)基礎(chǔ)上進(jìn)行意義建構(gòu)，利用圖示將新知識(shí)與舊知識(shí)進(jìn)行區(qū)分與聯(lián)系，將學(xué)到的知識(shí)進(jìn)行有序的整理。

（二）思維可視化工具的研究現(xiàn)狀

在國(guó)外，思維可視化工具應(yīng)用于教學(xué)中的研究已成熟。有學(xué)者認(rèn)為，以思維導(dǎo)圖為首的思維可視化工具不僅有助于提升學(xué)生的思維能力，而且對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和教師的教學(xué)能力具有很大幫助[8]。在國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家，思維可視化工具是其中小學(xué)教學(xué)中的必修課。雖然我國(guó)關(guān)于思維可視化工具的研究晚于國(guó)外，但其在數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、科學(xué)等學(xué)科已有了一定的實(shí)踐與研究。張惠芳（2013）在《思維可視化技術(shù)在小學(xué)品德與社會(huì)學(xué)科教學(xué)中的運(yùn)用》中指出運(yùn)用思維可視化技術(shù)，改變小學(xué)品德與社會(huì)學(xué)科中存在的問(wèn)題，使教師的教學(xué)目標(biāo)更清晰、學(xué)生的學(xué)習(xí)方法更開(kāi)放、課堂的實(shí)效性更彰顯[9]。孫婷（2014）在《思維導(dǎo)圖在初中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用研究》中結(jié)合初中化學(xué)學(xué)科特點(diǎn)，指出思維導(dǎo)圖對(duì)教師專業(yè)水平提升、學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力提升以及思維水平提升有一定的意義[10]。石國(guó)輝（2016）在《思維可視化在中學(xué)物理教學(xué)中的應(yīng)用》中認(rèn)為基于思維可視化的教學(xué)模式對(duì)學(xué)習(xí)具有促進(jìn)作用，并根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容，提出了新授課模式、習(xí)題課模式、復(fù)習(xí)課模式三種教學(xué)模式[11]。高淼（2017）在《思維可視化在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用研究》中從思維可視化對(duì)學(xué)生數(shù)學(xué)能力培養(yǎng)的作用、在初中數(shù)學(xué)課堂教學(xué)方面的應(yīng)用、在復(fù)習(xí)過(guò)程中的應(yīng)用和在教師教案編寫(xiě)的應(yīng)用這四方面都分別進(jìn)行了論述。并指出在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中充分利用思維可視化可以使學(xué)習(xí)過(guò)程更加精煉、逐步提升學(xué)生的思維能力[12]。借鑒思維可視化工具在其他學(xué)科的運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)，在高中信息技術(shù)學(xué)科教學(xué)中合理運(yùn)用思維可視化工具，可以轉(zhuǎn)變教師的教學(xué)理念，活躍課堂的學(xué)習(xí)氛圍，提高學(xué)生的思維能力和學(xué)習(xí)能力，從而提高學(xué)生的核心素養(yǎng)。

三、思維可視化工具應(yīng)用于高中信息技術(shù)課中的教學(xué)探究

（一）思維可視化工具應(yīng)用于高中信息技術(shù)課的教學(xué)設(shè)計(jì)原則

首先，充分發(fā)揮學(xué)生的自主性。傳統(tǒng)信息技術(shù)課堂存在課時(shí)緊、任務(wù)重的現(xiàn)象。為了應(yīng)對(duì)升學(xué)考試，教師采取滿堂灌的授課方式，學(xué)生被動(dòng)接受。教師或者教輔材料直接整理好的學(xué)習(xí)資料，雖然具有系統(tǒng)性、完整性，但缺少學(xué)生積極主動(dòng)參與的過(guò)程。思維可視化工具強(qiáng)調(diào)學(xué)生個(gè)人對(duì)于知識(shí)的理解與認(rèn)識(shí)。學(xué)生學(xué)習(xí)概念、區(qū)分知識(shí)點(diǎn)間的區(qū)別與聯(lián)系、在不斷的嘗試過(guò)程中完善自己頭腦中的知識(shí)圖譜。充分有效地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

其次，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。中國(guó)的基礎(chǔ)教育長(zhǎng)期以來(lái)因其“機(jī)械灌輸”，“知識(shí)中心”和“忽視學(xué)生思維發(fā)展”而受到批評(píng)。我國(guó)的學(xué)生一直以來(lái)被認(rèn)為缺乏創(chuàng)造性、獨(dú)立思考的能力。傳統(tǒng)的教學(xué)方法過(guò)于注重學(xué)習(xí)結(jié)果，忽視了產(chǎn)生結(jié)果的重要過(guò)程。這個(gè)過(guò)程正是培養(yǎng)學(xué)生思維能力的關(guān)鍵。高中信息技術(shù)課的教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，本質(zhì)上是基于思維的培養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生辨別信息真?zhèn)?、獲取信息、應(yīng)用信息、評(píng)價(jià)信息的能力。

最后，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主體地位。新課程標(biāo)準(zhǔn)要求教學(xué)以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)。教師在課堂中屬于輔助者，應(yīng)給學(xué)生留出充足的自主探究時(shí)間。培養(yǎng)學(xué)生的自主探究能力和創(chuàng)新意識(shí)是信息技術(shù)課的教學(xué)目標(biāo)。由于信息技術(shù)課是一門(mén)實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，需要學(xué)生動(dòng)手實(shí)際操作，所以合理的教學(xué)安排有助于更好地發(fā)揮學(xué)生的主體性。

（二）思維可視化工具在高中信息技術(shù)課中的教學(xué)模式構(gòu)建

2017年新課程標(biāo)準(zhǔn)指出高中信息技術(shù)課程內(nèi)容包含必修、選擇性必修、選修三大類型共10個(gè)模塊，既有全面提升高中學(xué)生信息素養(yǎng)的基礎(chǔ)內(nèi)容，也有專業(yè)化、個(gè)性化提升內(nèi)容[13]。高中信息技術(shù)課程具有理論與實(shí)踐相結(jié)合的學(xué)科特點(diǎn)，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的知識(shí)傳授教學(xué)模式，將思維可視化工具應(yīng)用于高中信息技術(shù)課中，有效發(fā)揮高中信息技術(shù)課程培養(yǎng)學(xué)生思維能力和問(wèn)題解決能力的學(xué)科特色。筆者認(rèn)為將思維可視化工具應(yīng)用于高中信息技術(shù)課的基本教學(xué)模式應(yīng)由課前準(zhǔn)備、課上應(yīng)用、課后復(fù)習(xí)三大環(huán)節(jié)組成。

1.課前準(zhǔn)備

教師利用思維可視化工具進(jìn)行備課，內(nèi)容包含教學(xué)目標(biāo)分析、學(xué)習(xí)者分析、教學(xué)內(nèi)容分析、教學(xué)策略分析、教學(xué)方法分析和學(xué)習(xí)環(huán)境分析等（如圖1所示）。這種備課方式便于教師更加清晰的掌握整個(gè)教學(xué)過(guò)程。將各節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)分析融合在一起，有利于教師掌握整門(mén)課程的教學(xué)目標(biāo)。學(xué)生將頭腦里已有的知識(shí)和在預(yù)習(xí)過(guò)程中獲得的新知識(shí)用思維可視化工具進(jìn)行梳理，將知識(shí)可視化后，知道自己的掌握情況以及了解新課的重難點(diǎn)。學(xué)生帶著整理好的認(rèn)知結(jié)構(gòu)圖以及問(wèn)題進(jìn)入新課的學(xué)習(xí)，使新課的學(xué)習(xí)更加高效和有針對(duì)性。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，逐步完善已繪制的圖表。利用思維可視化工具進(jìn)行預(yù)習(xí)，能使學(xué)生對(duì)預(yù)習(xí)產(chǎn)生興趣，逐漸提升學(xué)生的自學(xué)能力。

圖1 教師課前準(zhǔn)備的思維可視圖

2.課上應(yīng)用

課上教學(xué)分為四個(gè)步驟進(jìn)行。第一步，展示思維可視圖。學(xué)生展示預(yù)習(xí)時(shí)畫(huà)的思維可視圖，教師可以從中看出學(xué)生對(duì)舊知識(shí)的掌握以及新課預(yù)習(xí)的情況。傳統(tǒng)教學(xué)模式下教師難以快速熟知學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解程度，這種方式便于教師快捷了解學(xué)生的認(rèn)知水平，可節(jié)省大量時(shí)間。思維可視化工具將學(xué)生的問(wèn)題及時(shí)反映出來(lái)，為新課傳授掃除障礙。第二步，新舊知識(shí)間建立聯(lián)系。教師在繪制思維導(dǎo)圖的同時(shí)，向?qū)W生提問(wèn)，啟發(fā)學(xué)生思維，幫助學(xué)生將舊有知識(shí)與新知識(shí)建立聯(lián)系，遇到難以同化的知識(shí)點(diǎn)時(shí)需要教師的進(jìn)一步指導(dǎo)。這個(gè)過(guò)程可以快速的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題。第三步，小組合作學(xué)習(xí)。小組合作學(xué)習(xí)是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情、促進(jìn)學(xué)生共同進(jìn)步的關(guān)鍵一環(huán)。首先各小組觀摩組內(nèi)成員的作品，討論其優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)。然后，小組成員共同繪制一幅思維可視圖，小組成員之間的思維碰撞能激起更多的靈感與思路。核心主題放置在中間最顯眼的位置，學(xué)生們可以使用不同顏色進(jìn)行繪制，教師根據(jù)觀點(diǎn)的顏色、位置以及延伸的長(zhǎng)度判斷這一問(wèn)題的重要性和討論的方向。小組討論結(jié)束后，學(xué)生們對(duì)本節(jié)課的內(nèi)容又會(huì)有了新的認(rèn)識(shí)。第四步，歸納總結(jié)。一堂課最后的總結(jié)是點(diǎn)睛之筆，學(xué)生重新利用思維可視化工具進(jìn)行作圖。學(xué)生再次畫(huà)圖時(shí)，會(huì)將新學(xué)到的知識(shí)融入到先前的知識(shí)結(jié)構(gòu)圖中，頭腦中的認(rèn)知結(jié)構(gòu)已經(jīng)在本節(jié)課中學(xué)習(xí)完善。將前后兩幅思維可視圖進(jìn)行對(duì)比分析，學(xué)生對(duì)于本節(jié)課的掌握程度顯而易見(jiàn)。

3.課后復(fù)習(xí)

課后復(fù)習(xí)是對(duì)新學(xué)到的知識(shí)的及時(shí)鞏固。教師應(yīng)對(duì)本節(jié)課的教學(xué)過(guò)程進(jìn)行及時(shí)的反思，對(duì)自己和學(xué)生的思維可視圖進(jìn)行總結(jié)和評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)倡導(dǎo)多元化評(píng)價(jià)，即師生互評(píng)、生生互評(píng)和學(xué)生自評(píng)等。教師布置適當(dāng)?shù)淖鳂I(yè)來(lái)檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。傳統(tǒng)教學(xué)模式訓(xùn)練學(xué)生解題過(guò)程的規(guī)范化與步驟化，甚至在升學(xué)壓力的驅(qū)使下，學(xué)習(xí)過(guò)程趨向僵化。利用思維可視化工具進(jìn)行解題，可以訓(xùn)練學(xué)生的思維能力和問(wèn)題解決能力。學(xué)生在練習(xí)過(guò)程中要利用思維可視化工具把思考過(guò)程、解題思路寫(xiě)出來(lái)。一方面，對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，解決問(wèn)題的思路更加清晰、連續(xù)。另一方面，便于教師準(zhǔn)確高效地對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，將關(guān)注重點(diǎn)從結(jié)果轉(zhuǎn)向過(guò)程。

四、總結(jié)

希望本文能給一線教師提供理論支持，改善高中信息技術(shù)課的現(xiàn)狀。本文倡導(dǎo)一線教師將思維可視化工具運(yùn)用到高中信息技術(shù)課堂中去，逐步提升學(xué)生的思維能力和學(xué)習(xí)能力。本文的研究也具有一定的局限性，運(yùn)用該模式進(jìn)行實(shí)證研究是接下來(lái)的重點(diǎn)研究問(wèn)題。