基于思維可視化理念的結(jié)構(gòu)化板書

單世乾 耿秀梅

摘要：思維可視化是發(fā)展關(guān)鍵能力的關(guān)鍵路徑。板書作為一種可視化語(yǔ)言，可用契合教學(xué)需要的結(jié)構(gòu)化知識(shí)脈絡(luò)圖呈現(xiàn)知識(shí)思維結(jié)構(gòu)化過(guò)程。常見(jiàn)的知識(shí)思維結(jié)構(gòu)圖有概念比較的雙氣泡圖、元素化合物價(jià)類二維圖、問(wèn)題解決魚骨圖、元素周期律錨圖等?；谥R(shí)思維結(jié)構(gòu)圖板書的教學(xué)有三個(gè)程序：根據(jù)教學(xué)內(nèi)容特點(diǎn)和教學(xué)目標(biāo)匹配合適的思維結(jié)構(gòu)圖；呈現(xiàn)解決問(wèn)題的關(guān)鍵思維要素，設(shè)計(jì)“情境—證據(jù)—因果”的思維路徑；基于真實(shí)問(wèn)題建構(gòu)思維模型。

關(guān)鍵詞：關(guān)鍵能力；思維可視化；結(jié)構(gòu)化板書；結(jié)構(gòu)圖

文章編號(hào)：10056629（2022）12003605

中圖分類號(hào)：G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

培養(yǎng)學(xué)生思維能力是提升學(xué)生關(guān)鍵能力的重要途徑。心理學(xué)家林崇德曾高度評(píng)價(jià)“思維”的價(jià)值與意義，他指出：不管是智力還是能力，其核心成分都是思維^［1］。從這個(gè)意義上講，思維是組成關(guān)鍵能力的基本單元?；瘜W(xué)思維能力是化學(xué)學(xué)科關(guān)鍵能力的基礎(chǔ)，楊季冬從思維角度給出關(guān)鍵能力的構(gòu)成要素，包括抽象思維、概括思維、推理思維、模型思維等^［2］。當(dāng)學(xué)生的思維水平與素養(yǎng)目標(biāo)不一致的時(shí)候，他們所學(xué)的知識(shí)常常是零散的、碎片化的，難以形成系統(tǒng)連貫的體系，導(dǎo)致在元素化合物、概念、原理、實(shí)驗(yàn)等模塊內(nèi)容的學(xué)習(xí)中困難重重，更無(wú)法在真實(shí)情境中進(jìn)行判斷與決策。因此，化學(xué)教學(xué)呼喚思維教學(xué)，而思維本身是抽象不可視的，在實(shí)際教學(xué)中，應(yīng)借助工具將內(nèi)隱思維外顯，建構(gòu)思維邏輯，提升思維品質(zhì)，以培養(yǎng)指向未來(lái)的關(guān)鍵能力。

1 思維可視化的板書設(shè)計(jì)

1.1 思維可視化

思維可視化是指運(yùn)用一系列圖示技術(shù)把本來(lái)不可見(jiàn)的思維（思考方法和思考路徑）呈現(xiàn)出來(lái)，使其清晰可見(jiàn)的過(guò)程^［3］。通過(guò)不同呈現(xiàn)方式，將概念系統(tǒng)中知識(shí)整合和解決問(wèn)題的思維過(guò)程以各種直觀形象的結(jié)構(gòu)圖示表現(xiàn)出來(lái)，形成促進(jìn)思維發(fā)展的引導(dǎo)框架和網(wǎng)絡(luò)^［4］。

華東師范大學(xué)現(xiàn)代教育技術(shù)研究所“思維可視化教學(xué)體系”研究團(tuán)隊(duì)提出了“學(xué)科思維導(dǎo)圖”的概念，使其成為“思維可視化教學(xué)體系”中一個(gè)比較重要的教學(xué)工具。學(xué)科思維導(dǎo)圖指以圖示（以層級(jí)結(jié)構(gòu)為主）或圖示組合的方式對(duì)學(xué)科知識(shí)體系進(jìn)行結(jié)構(gòu)化表征（解構(gòu)、建構(gòu)、重構(gòu)）的過(guò)程。學(xué)科思維導(dǎo)圖的結(jié)構(gòu)化思維強(qiáng)調(diào)概念與概念之間必須有清晰明確的邏輯關(guān)系，必須按學(xué)科本身的結(jié)構(gòu)、規(guī)律、特點(diǎn)進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)、規(guī)范、科學(xué)的繪制，對(duì)繪制者的邏輯思維能力及學(xué)科功底有較高的要求^［5］。

利用思維導(dǎo)圖的繪制過(guò)程與教學(xué)環(huán)節(jié)相融合，構(gòu)建思維教學(xué)與思維可視化共同體。繪制學(xué)科思維導(dǎo)圖，要求提取與整合眾多信息的關(guān)鍵要素，找出其邏輯關(guān)系、將信息關(guān)聯(lián)并呈現(xiàn)出結(jié)構(gòu)化的知識(shí)脈絡(luò)和概念應(yīng)用的思維邏輯，同時(shí)在學(xué)習(xí)過(guò)程中建立思維模型，形成解決問(wèn)題的策略化思維，這一創(chuàng)建“知識(shí)思維結(jié)構(gòu)化”板書的過(guò)程，正是學(xué)生關(guān)鍵能力發(fā)生、發(fā)展的過(guò)程。

1.2 知識(shí)思維結(jié)構(gòu)化板書

板書是基本的教學(xué)媒介，是一種可視語(yǔ)言。精心設(shè)計(jì)的板書具有“提綱挈領(lǐng)、畫龍點(diǎn)睛、聚焦思維、示范引導(dǎo)”的作用，促進(jìn)教學(xué)目的的實(shí)現(xiàn)和教學(xué)任務(wù)的完成，即使在現(xiàn)代教育技術(shù)日趨成熟且多樣化的今天，也依然有著不可取代的地位。傳統(tǒng)的板書設(shè)計(jì)重視重難點(diǎn)知識(shí)的呈現(xiàn)和例題的示范解答，對(duì)于觀念、概念的邏輯關(guān)系少有精心布局，且忽視學(xué)生思維的探索。結(jié)構(gòu)化板書能夠基于學(xué)習(xí)目標(biāo)，圍繞主題內(nèi)容，將學(xué)科的核心知識(shí)、核心概念及構(gòu)建的思維方式等，以結(jié)構(gòu)化圖示形式呈現(xiàn)在黑板上?？梢钥闯?，結(jié)構(gòu)化板書契合教學(xué)需要，明晰教學(xué)的過(guò)程結(jié)構(gòu)，是思維可視化教學(xué)的重要手段之一。鄭維恩在政治教學(xué)中概括了“線式、輻射式、魚骨式”思維導(dǎo)圖，以突出內(nèi)容邏輯和學(xué)生思維的板書^［6］。李云主張“以圖賦能，重構(gòu)知識(shí)架構(gòu)”，強(qiáng)調(diào)圍繞核心概念建構(gòu)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，突出事實(shí)邏輯和問(wèn)題本身的邏輯、打通學(xué)生思維障礙，關(guān)注問(wèn)題的場(chǎng)景轉(zhuǎn)換并把握問(wèn)題的關(guān)聯(lián)性，提升思維品質(zhì)，拓展學(xué)科思維容量^［7］。楊小亮認(rèn)為，層級(jí)圖生物教學(xué)板書，具有“聚焦核心內(nèi)容，構(gòu)建知識(shí)主體框架；聚焦內(nèi)在邏輯，展現(xiàn)知識(shí)基本脈絡(luò)；聚焦問(wèn)題探究，提高學(xué)生課堂參與；聚焦類似知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)比能力”的功能^［8］。以上教學(xué)實(shí)踐探索無(wú)一不是突出知識(shí)思維結(jié)構(gòu)圖設(shè)計(jì)。從學(xué)理角度，利用板書在教學(xué)活動(dòng)過(guò)程中將知識(shí)結(jié)構(gòu)圖按照思維邏輯有序繪制出來(lái)，是關(guān)鍵能力教學(xué)中必要且有效的實(shí)踐，在化學(xué)教學(xué)中，可以依據(jù)不同的內(nèi)容特點(diǎn)及教學(xué)要求，設(shè)計(jì)并建構(gòu)不同類型的結(jié)構(gòu)圖。

1.2.1 “概念對(duì)比”型知識(shí)思維結(jié)構(gòu)化板書

概念本身就是對(duì)事物的抽象概括，化學(xué)概念不僅是基礎(chǔ)知識(shí)的組成部分，還承載著發(fā)展學(xué)生思維能力的功能?；瘜W(xué)概念的形成與應(yīng)用，對(duì)學(xué)生的抽象思維、概括思維、推理思維具有舉足輕重的作用。學(xué)習(xí)化學(xué)概念需要有兩個(gè)認(rèn)知過(guò)程：概括過(guò)程和辨別過(guò)程。概括和辨別實(shí)際上是知識(shí)構(gòu)建的過(guò)程，在概念的建構(gòu)中為了避免出現(xiàn)泛化或窄化，在教學(xué)中一般不會(huì)孤立地講授某單一概念，而會(huì)是一組概念的教學(xué)。因此，教師在講授概念的同時(shí)，還要引導(dǎo)學(xué)生將新授概念和自己原有概念進(jìn)行整合、對(duì)比，建構(gòu)起具有一定層次結(jié)構(gòu)的概念網(wǎng)絡(luò)^［9］。

以化學(xué)平衡為例，作為化學(xué)平衡的核心概念，平衡常數(shù)和勒夏特列原理各有特點(diǎn)又相輔相成，可利用雙氣泡圖板書（如圖1）展示二者的異同，促使學(xué)生通過(guò)結(jié)構(gòu)化思維發(fā)展關(guān)鍵能力。

1.2.2 “元素化合物”型知識(shí)思維結(jié)構(gòu)化板書

元素化合物是高中化學(xué)必修課程的核心內(nèi)容，看似繁雜無(wú)序的物質(zhì)性質(zhì)與應(yīng)用向來(lái)是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)，需要在學(xué)習(xí)中建立基于物質(zhì)類別、元素價(jià)態(tài)和原子結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)及檢驗(yàn)物質(zhì)性質(zhì)的認(rèn)識(shí)模型，發(fā)展物質(zhì)性質(zhì)和物質(zhì)用途關(guān)聯(lián)、化學(xué)物質(zhì)及其變化的社會(huì)價(jià)值的認(rèn)識(shí)水平，尤其在環(huán)境保護(hù)、食品安全、資源可持續(xù)開發(fā)與利用等方面，體現(xiàn)了關(guān)鍵能力的應(yīng)用意識(shí)與發(fā)展水平，其中，預(yù)測(cè)性質(zhì)及變化、設(shè)計(jì)方案、基于證據(jù)推理等特有的化學(xué)思維活動(dòng)，明確指向概括思維、推理思維和模型思維，可利用價(jià)類二維圖板書（如圖2）展示物質(zhì)的轉(zhuǎn)化類型及應(yīng)用原理。

1.2.3 “制備實(shí)驗(yàn)”型知識(shí)思維結(jié)構(gòu)化板書

化學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)是培養(yǎng)學(xué)生感性認(rèn)知的重要方式。利用化學(xué)實(shí)驗(yàn)獲取實(shí)踐探索的證據(jù)，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行推理、論證、得出結(jié)論，其設(shè)計(jì)與實(shí)踐過(guò)程中體現(xiàn)的思維的邏輯，對(duì)于學(xué)生關(guān)鍵能力的發(fā)展起著關(guān)鍵作用。圍繞物質(zhì)性質(zhì)與反應(yīng)規(guī)律的研究、物質(zhì)制備、物質(zhì)分離與提純等設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，在知識(shí)結(jié)構(gòu)化過(guò)程中解決實(shí)際問(wèn)題。在教學(xué)中可利用物質(zhì)制備魚骨圖（魚頭向左）板書（如圖3），認(rèn)識(shí)解決實(shí)驗(yàn)任務(wù)的一般思路和方法，建立推理思維模型；如果實(shí)驗(yàn)不成功，分析原因魚骨圖（魚頭向右）板書，形成實(shí)驗(yàn)失敗歸因的一般思路和方法，同樣建立推理思維模型。

2 知識(shí)思維結(jié)構(gòu)化板書的教學(xué)組織

關(guān)鍵能力教學(xué)崇尚結(jié)構(gòu)化學(xué)習(xí)，在教師示范知識(shí)從“零散”走向“群組”的過(guò)程中，學(xué)生能夠?qū)χR(shí)的層次進(jìn)行概括、關(guān)聯(lián)、整合，說(shuō)明、論證、推導(dǎo)等；在后續(xù)類似的真實(shí)情境之中，學(xué)生將再度憑借思維能力，連結(jié)更多跨越情境的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)與體系^［10］。知識(shí)思維結(jié)構(gòu)化板書是呈現(xiàn)知識(shí)邏輯和思維邏輯的圖文資源，在建構(gòu)知識(shí)思維結(jié)構(gòu)化板書時(shí)，首先應(yīng)依據(jù)教學(xué)內(nèi)容尋找合適的思維結(jié)構(gòu)圖，能夠體現(xiàn)知識(shí)和思維結(jié)構(gòu)化，注重師生互動(dòng)過(guò)程中的學(xué)生參與，在這一過(guò)程中建構(gòu)結(jié)構(gòu)化思維模型，以及應(yīng)用思維模型解決生產(chǎn)、生活中的化學(xué)問(wèn)題的過(guò)程。這一歷程展示并規(guī)范了思考方法和思考路徑，融合了化學(xué)觀念、化學(xué)思維和化學(xué)價(jià)值，是學(xué)生發(fā)展化學(xué)關(guān)鍵能力的應(yīng)然選擇。

2.1 適配結(jié)構(gòu)圖

知識(shí)思維結(jié)構(gòu)化板書教學(xué)的第一步，是教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容特點(diǎn)和教學(xué)目標(biāo)匹配合適的思維結(jié)構(gòu)圖。依據(jù)高中化學(xué)內(nèi)容特點(diǎn)與思維要求，可分類選擇合適的結(jié)構(gòu)圖。例如，化工生產(chǎn)中從原料到產(chǎn)品的加工路徑可用流程圖展示；實(shí)驗(yàn)室及生活生產(chǎn)中問(wèn)題解決的方案設(shè)計(jì)和歸因判斷，需要分類分析原理并搞清邏輯結(jié)構(gòu)，可用魚骨圖表達(dá)；無(wú)機(jī)物與有機(jī)物中各物質(zhì)的類屬關(guān)系，利用樹狀層級(jí)圖脈絡(luò)清晰；元素周期律學(xué)習(xí)中，要結(jié)合周期表大致結(jié)構(gòu)圖、位構(gòu)性變化規(guī)律、文字，可設(shè)計(jì)錨圖^［11］；多變價(jià)的非金屬元素及其化合物，利用價(jià)類二維圖，使得不同類別物質(zhì)的轉(zhuǎn)化原理有章可循；展示物質(zhì)“類別、性質(zhì)、應(yīng)用、獲取與保存”間邏輯關(guān)系的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖，蘊(yùn)含著人類認(rèn)識(shí)和探索客觀世界的思維邏輯，既是概括思維，也建構(gòu)了分析與解決問(wèn)題的思維模型。

2.2 設(shè)計(jì)思維路徑

學(xué)科知識(shí)是學(xué)科能力和素養(yǎng)的基礎(chǔ)，知識(shí)轉(zhuǎn)化為素養(yǎng)的前提是在教學(xué)中挖掘和外顯學(xué)科知識(shí)蘊(yùn)含的思維角度和思維路徑^［12］，并應(yīng)用于解決實(shí)際問(wèn)題，體現(xiàn)了知識(shí)→思維→模型→應(yīng)用的路徑。在建構(gòu)結(jié)構(gòu)化板書時(shí)，要以“真實(shí)問(wèn)題”為知識(shí)建構(gòu)的邏輯主線，從思維構(gòu)成出發(fā)，通過(guò)抽象→概括→推理→模型，呈現(xiàn)解決問(wèn)題的幾個(gè)關(guān)鍵思維要素和思維邏輯^［13］。如氮?dú)馀c氧氣、氫氣反應(yīng)為什么需要這么苛刻的條件，與氮元素的非金屬性較強(qiáng)有無(wú)矛盾？這一問(wèn)題有效串聯(lián)了“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的化學(xué)觀念，推進(jìn)了“含氮污染物治理的理想產(chǎn)物與所需試劑、工業(yè)合成氨改進(jìn)路徑”等學(xué)科價(jià)值與社會(huì)責(zé)任的生成與內(nèi)化，也同時(shí)可以進(jìn)一步激發(fā)疑問(wèn)“雷雨發(fā)莊稼、硝酸型酸雨、硝酸工業(yè)的同與異”，并且經(jīng)歷哲學(xué)思辨獲得理性認(rèn)知。在結(jié)構(gòu)化板書設(shè)計(jì)中要體現(xiàn)解決問(wèn)題的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，根據(jù)知識(shí)空間理論，這些節(jié)點(diǎn)都是思維的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，是驅(qū)動(dòng)學(xué)生思考和培養(yǎng)學(xué)生思維品質(zhì)的關(guān)鍵點(diǎn)。生產(chǎn)、生活情境中的化學(xué)歸因評(píng)價(jià)問(wèn)題，因其具有多因素、多變量、多結(jié)論以及學(xué)科性、復(fù)雜性、綜合性，是評(píng)價(jià)、考查化學(xué)關(guān)鍵能力的經(jīng)典原型。需在教學(xué)中利用結(jié)構(gòu)化板書（如圖4），引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)以下思維路徑“分析實(shí)驗(yàn)原理→研究實(shí)驗(yàn)變量→獲取相關(guān)證據(jù)→解釋出現(xiàn)現(xiàn)象”，使思維邏輯可視化，從而深刻理解化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。

2.3 建構(gòu)思維模型

因課堂教學(xué)的具體內(nèi)容不同、學(xué)生學(xué)情不同等，在建構(gòu)結(jié)構(gòu)化板書時(shí)所用的方法及側(cè)重點(diǎn)也會(huì)不同。如在概念教學(xué)中，由于抽象與概括的要超出學(xué)生的現(xiàn)有水平，一般由教師主體建構(gòu)，學(xué)生在理解中欣賞，在領(lǐng)悟中適應(yīng)，在應(yīng)用中創(chuàng)造；元素化合物教學(xué)，深入生產(chǎn)生活實(shí)際，可在教師引導(dǎo)下學(xué)生主體建構(gòu)，尤其在物質(zhì)制備、化學(xué)品應(yīng)用、污染治理等生活問(wèn)題的分析解決時(shí)，學(xué)生經(jīng)由小組合作補(bǔ)充完善，形成結(jié)構(gòu)化板書，這種基于證據(jù)的實(shí)踐創(chuàng)新和團(tuán)隊(duì)合作的探索活動(dòng)，建構(gòu)模型也是應(yīng)用模型解決問(wèn)題，正是發(fā)展關(guān)鍵能力重要且必要的經(jīng)歷。同時(shí)，針對(duì)新情境下問(wèn)題的解決，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)從“必備知識(shí)、信息設(shè)置、關(guān)鍵能力”三個(gè)維度概括提煉；針對(duì)學(xué)科問(wèn)題的解答，善于從“核心概念理解、思維品質(zhì)、思維模型、規(guī)范表達(dá)”四個(gè)層次反思提升，真正做到教學(xué)評(píng)的一致性。知識(shí)→思維→模型→應(yīng)用，學(xué)生獲得的多維立體的結(jié)構(gòu)圖，這一過(guò)程，是認(rèn)知過(guò)程，也是合作過(guò)程和創(chuàng)造過(guò)程，是關(guān)鍵能力自然發(fā)生、發(fā)展的過(guò)程。

3 小結(jié)

第一，作為基本的思維可視化工具，知識(shí)思維結(jié)構(gòu)化板書的功能起點(diǎn)在于激發(fā)興趣、督促學(xué)生形成優(yōu)化思維的自覺(jué)，板書設(shè)計(jì)要帶給學(xué)生科學(xué)美學(xué)的視覺(jué)和思維刺激，必須遵循簡(jiǎn)約美、規(guī)范美、藝術(shù)美、應(yīng)用美，實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)筆畫要生動(dòng)形象，文字與圖片、線條清晰有序、錯(cuò)落有致，這都需要在課前充分預(yù)設(shè)和合理布局。

第二，思維可視化工具要堅(jiān)持課堂活動(dòng)與思維工具的“學(xué)習(xí)者控制”“主動(dòng)參與”“創(chuàng)造生成”等特征^［14］。知識(shí)思維結(jié)構(gòu)化學(xué)習(xí)最終呈現(xiàn)的是結(jié)構(gòu)化的學(xué)科思維導(dǎo)圖，但不是一個(gè)靜態(tài)的圖片，板書作為思維導(dǎo)圖，具有思維導(dǎo)向、聚焦思維的基本功能，學(xué)生中心、學(xué)習(xí)中心的學(xué)習(xí)特征，決定了知識(shí)思維結(jié)構(gòu)圖的學(xué)生參與性和動(dòng)態(tài)生成性。

第三，關(guān)鍵能力的本質(zhì)是真實(shí)問(wèn)題的解決能力，因此，知識(shí)思維結(jié)構(gòu)化板書的終極價(jià)值是功能模型化。即以知識(shí)結(jié)構(gòu)化為載體，以邏輯思維為工具，在問(wèn)題解決過(guò)程中完成思維模型建構(gòu)。這一過(guò)程還要關(guān)注評(píng)價(jià)及評(píng)價(jià)示范。例如，物質(zhì)生產(chǎn)的工業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)要素，除了化學(xué)原理、科學(xué)技術(shù)還有科學(xué)倫理；污染物的去除要從反應(yīng)原理出發(fā)，考慮特定條件下的轉(zhuǎn)化愿景（三等級(jí)：無(wú)害化、價(jià)值化、全轉(zhuǎn)化）；物質(zhì)制備問(wèn)題的分析有四個(gè)要素，同時(shí)又存在因果關(guān)系，即考慮性質(zhì)（防氧化、防分解、防揮發(fā)）→研究原理（反應(yīng)類型、反應(yīng)條件、分離提純）→選擇儀器（發(fā)生、除雜、尾氣）→規(guī)范操作（促轉(zhuǎn)化、促分離、保安全）；對(duì)于定量實(shí)驗(yàn)方案，其評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)在于是否“全轉(zhuǎn)化、全吸收、無(wú)干擾”等。學(xué)生在應(yīng)用模型時(shí)可基于問(wèn)題解決的程度評(píng)價(jià)其有效性，也會(huì)反思其預(yù)定的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的效度，經(jīng)歷實(shí)踐應(yīng)用和反思后再改進(jìn)模型和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

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