一、引言

課堂教學是學校教育中知識傳授和實現人才培養目標的主渠道。近年來，基于各種教育理論指導下的課改層出不窮，其中以杜郎口中學“三三六”或“10+35”模式、兗州一中“循環大課堂”等為代表的課堂九大“教學范式”享譽全國[1]。邢紅軍[2]、查有梁[3]等認為，各地基礎教育一線工作者紛紛推進課改或對課改模式進行移植，但并沒有如人們預期那樣帶來教育教學效果的根本性改變。反思和梳理當前的課改實踐，發現只停留在“形式化”的低階層面，尚未深入到“腦內”的高階層面。如果課堂教學只傳授固化的知識，很難有效地促進學習，更不可能觸動教學改革的“靈魂”。關于“到底應該教會學生什么”是一個最為基礎的問題，對該問題的回答直接關系到教學的質量和成效。認知派學習理論認為，學習本質上是一種思維活動，學習過程是思維在同化和順應交替進行的過程中使原有的認知圖式得到建構和發展，即構建新的認知結構的過程[4]。藉此可知，思維是有效學習發生的先決條件，課堂教學的關注焦點應該從“知識層”深入到“思維層”，應該有效、系統、持續地發展學生的思維能力。針對思維能力的訓練，在認知科學領域國內外已經有很多研究集中關注思維與可視化的相結合，探尋順應大腦思維方式的可視化方法、技術。依據前期相關研究成果[5-8]，本文提出“思維可視化課堂”概念，探討思維可視化課堂的技術實現及實施方法、策略，分析思維可視化課堂構建的基本思路，并以小學語文閱讀教學為例詳細闡述思維可視化課堂構建的一般操作模式，與此同時，通過實驗的方式驗證思維可視化課堂的有效性，以期為“課堂教學的‘腦內’改革”提供新的思路與參考。

二、相關概念介紹

(一)思維可視化及教學應用現狀

思維是人類心理和動物心理的本質區別，給人以神秘感，人們一直以來試圖通過外在的可視化形式來揭示思維的內在運行過程。思維可視化是指把不可見的思維結構、思維方法、思考路徑或過程通過圖示或圖示組合呈現出來[9]。劉濯源認為，將思維可視化運用到教學中，存在顯性價值與隱性價值，顯性價值是可以實現零散知識系統化，讓知識更容易被理解和記憶，隱性價值是發展學生的思維能力及學習興趣[10]。思維可視化在教學中最具代表性的應用要數思維導圖。20世紀60年代英國心理學家東尼•博贊(TonyBuzan)發明了思維導圖這種學習方式，經過思維的不斷深入，把各種觀點通過圖形、符號或關鍵詞表達出來，提高思維的外顯能力和表達能力。目前國外中小學把思維導圖作為教育改革實驗推廣的策略之一，如新加坡要求在中小學教育階段開展思維導圖的訓練，英國則把思維導圖當作中小學的一門必修課程。國內最具代表性的是華東師范大學現代教育技術研究所成立的思維可視化教學實驗中心，并開展了不同級別的教師培訓，目前全國將近100所中小學運用思維可視化技術進行課堂教學改革[11][12]。

(二)思維可視化課堂的概念界定

思維可視化課堂是指在教學過程中，實現教學內容、教學策略、教學環境、教學評價的可視化運作，運用思維可視化技術有效地傳播和幫助學生建構知識、訓練學生掌握并挖掘知識背后的思維規律，旨在提升課堂教學效能及促進學生思維能力的發展。與傳統課堂相比，思維可視化課堂需要處理好以下兩方面的關系。

1.知識傳授與思維訓練

知識傳授與思維訓練兩者并不是孰輕孰重的關系，而是相輔相成，互為條件。學生理解知識的過程，其實就是思維的過程。知識傳授與思維訓練兩者都屬于教學的基本任務，兩者同時進行。對知識的理解程度，取決于學生的思維能力，同樣離開知識傳授的活動單獨去談思維能力的培養，則成了無源之水。思維形式、過程、方法的掌握應該貫穿于知識的傳授過程中，學生的思維發展規律與知識的內在規律在教與學的相互作用中應該達到和諧統一。

2.師生角色的重新定位

利用思維可視化技術實現師生之間的思維互動是課堂教學的核心活動。教師的角色應由知識的灌輸者、講授者轉變為學生學習、思考活動的組織者、引導者和參與者；學生的角色應由單一的知識接受者轉變為思考的主體、課堂的主動參與者和創造者、學習方法的自覺踐行者和體驗者。伴隨著雙方身份的轉變，教師需要意識到學生已有的思維方式，研究思維可視化的方法、策略，激發學習興趣、激發學生思考和高度參與課堂的積極性，在與學生深度交互過程中構建、擴展和創造知識，使雙方在思維碰撞交流中共同成長。

三、思維可視化課堂的技術實現及實施方法、策略

(一)技術實現──多媒體畫面語言與軟件技術

思維可視化主要是通過“圖示”或“圖示組合”把“思維”呈現出來，而“圖”是多媒體畫面構成的基本要素之一，因而“多媒體畫面語言”是“思維可視化”的具體表達工具[13]，兩者都和視覺研究相關。運用多媒體畫面語言學的“畫面語構學”語法規則規范畫面基本要素與思維結構的關系；運用“畫面語義學”的語義規則將各種思維形式呈現出來，如發散思維、聚合思維、遞進思維、辯證思維、創新思維、轉化思維等等；運用“畫面語用學”的語用規則使各種思維方法產生好的教學效果，如概括、區分(對比、分類)、判斷、推理(演繹、歸納、類比)、分析、綜合等等。運用多媒體畫面語言的設計規則進行的設計必須要借助具體的軟件技術來繪制、呈現，二者結合成為可視化技術。實現思維可視化的圖示方法主要有概念圖、認知地圖、語義網絡、思維導圖、流程圖等。繪制圖示的方法可以手工(紙+筆)，也可以使用工具軟件(計算機)實現，主要有MindManager、XMind、FreeMind、IMindMap、MicrosoftOfficeVisio、Metafora、InsightMaker、Stella等。手繪和軟件繪制各有特點。手繪可以給大腦留下深刻的軌跡，有助于大腦內部建立神經連結，更好地挖掘左右腦的功能，讓大腦更加全面、系統地思考，使記憶理解深刻，最終形成思考問題的良好習慣和思維模式；工具軟件繪制具有易操作、易保存、易傳播、易修改、圖示樣式多、美觀、容量大等特點，尤其是處理大量數據時，優勢明顯。通常情況下，我們需要把繪制的圖示集成到PPT演示文稿中，除此以外，可以利用一些專業的交互軟件，如Flash、3DMAX、Virtools、SolidWorks等，制作出具有“思維可視化”功能的教學課件，作為教師、學生兩者之間雙向互動的媒介。呈現思維可視化圖示的硬件設備主要有投影儀、平板電腦、交互式電子白板、觸摸一體機、電子書包等等。在具體教學中，應該根據教學的實際需要，靈活選擇圖示的繪制方式和呈現方式。

(二)實施方法、策略

思維可視化課堂不是為了可視化而可視化，而是為了揭示知識的自身結構特點，構造清晰的知識網絡使學生把握整個概念體系，同時順應學生的原始思維，理清思維的脈絡，找到背后的思維規律。實施過程中，首先需要對知識內容的隱含特質進行深度挖掘，以此作為選擇何種思維可視化技術、可視化形式的依據。比如，概念圖適合把知識體系以層次結構表達出來，適合表示概念和概念之間相互關系；認知地圖適合引導學習者規劃設計、提出決策、完成任務；語義網絡通過結點之間標識的有向弧建立語義聯系，適合理解詞語、概念，尤其是理順它們之間的邏輯關系；思維導圖適合表達發射性思維，開展頭腦風暴，有助于整理思路，形成條理、邏輯性強的成熟思維模式；流程圖適合直觀地描述工作過程的具體步驟，在分析問題、解決問題的過程中可以快速找到癥結，從而確定出可供選擇的解決方案。其次需要站在學生角度，把他們的原始思維作為新的教學起點，順著原始思維引導，讓學生在不知不覺中進入教師預設的思維軌道，從而逐步在頭腦中形成新的認知結構。整個教學過程中，教師應該通過思維可視化將內隱知識轉換為有組織的知識資源，形象地記錄學生的思維過程，及時調整教學思路，學生應該利用思維可視化做筆記、記憶、理解、歸納、總結及與同學相互討論、提出見解、協作分享。

四、思維可視化課堂的構建

(一)基本思路

思維可視化課堂的構建，就是要使教師、學生、知識內容、思維訓練和可視化技術五者之間形成動態平衡、結構穩定的關系(如圖1所示)。一是要確立知識目標、各環節的小目標，目標的確立應該根據學生的認知起點、具體的教學內容以及課堂教學情境動態調整；二是在實現知識目標的過程中，依據知識的結構特點、學生的原始思維，設計與之相對應的思維活動(如創設思維情境、提出問題、引發認知沖突、自主構建、知識遷移等)，階段性(由具體到抽象、感性到理性、低級到高級)地訓練學生思維(如概括、分析、比較、判斷、推理、綜合等)，關心學生在生成、分析以及解決問題時思維活動的自覺性和能動性；三是可視化技術作為支持教師與學生之間在思維互動活動過程中的外在條件、作為實現知識傳授和思維訓練兩者有機整合的工具中介，需要依據各種可視化技術的特點、優勢，選擇和利用好可視化技術。

(二)模式框架——以小學語文閱讀教學為例

《義務教育語文課程標準》(以下簡稱《標準》)在“關于閱讀教學的建議”中的大致要求如下：閱讀教學應該引導學生在積極主動的思維活動和情感活動過程中，進一步加深對文本內容的理解、體驗，使學生產生感悟和思考。同時應該加強對學生閱讀方法、技巧的點撥、指導和引領，鼓勵學生通過協作學習的方式解決閱讀過程中的問題，但同時要避免用集體討論的方式來替代個人的自主閱讀[14]。該《標準》特別強調“感悟、思考、理解、體驗”等與思維密切相關的行為活動，同時又倡導“引導、自主、合作”等教學策略的運用。據此，確立了以“知識傳授”和“思維訓練”為目標主線，以多媒體畫面語言及軟件技術作為“思維可視化”的技術支撐，以“師生共同參與”為行動支持的小學語文閱讀教學思維可視化課堂的一般操作模式。對于小學語文閱讀教學，在基礎知識層面，課文閱讀的目標主要包括字詞、句子、段落、篇章四個部分的理解與掌握，即字詞遷移、詞句理解、文意把握、內容探究等內容。在思維訓練層面，主要分為四個階段，即思維建構、思維理解、思維激活、思維創造，四個階段從低級到高級依次遞進，每一個階段都有具體的訓練任務。知識傳授和思維訓練兩者并不是割裂開來，而是將知識傳授整合在思維訓練的框架內，同時將思維訓練貫穿于知識傳授的過程之中。比如在學習字詞的時候，一般來講只要達到“認識”和“會寫”的要求，但是可以從讀音、同音字、多音字、相近字、組詞、造句等六個方面來繪制可視化草圖，在實現知識記憶、遷移的同時，又激活了大腦去聯想、發散。由此可見，在小學語文閱讀教學中，思維可視化課堂實現的邏輯順序是：在兩條目標主線的引導下，師生雙方共同利用思維可視化技術，將教師教學過程、學生思維過程外顯化，尤其是將學生內隱的閱讀理解過程盡可能變得可視、可操作。

(三)課堂具體操作

思維可視化課堂是師生共同參與的雙向活動，具體包括以下五個教學環節：第一，創設情境。教學情境對引發學習者的情緒體驗、促進思維具有重要的推動作用，因此教師應該想方設法創設有助于引導學生積極、有效地思考情境。思維可視化情境的創設可以通過實物展示、多媒體呈現、直觀語言描述等途徑來實現。比如在講解《圓明園的毀滅》一文時，采用“DigitalStorytelling”的方式切入教學，通過呈現聲情并茂的圖片、視頻、法國作家雨果對圓明園評價的文字，讓學生初步感知夢幻藝術的代表、東方文明的象征——圓明園，同時與如今斷壁殘墻相對比，為后續的學習營造思維情境。第二，生成問題。設計一系列具有充分思維含量的問題，這些問題構成了教學發展的脈絡，讓學生沿著問題去解決問題，在解決問題過程中使思維得到發展。比如，在《圓明園的毀滅》教學中，把這一系列問題制作成可視化的Flash進度條，要求學生描述圓明園的過去的樣子、現在的樣子、思考其中的原因，讓學生帶著一系列問題深入課文學習。邊讀邊思考，當學生解決上述問題時，基本上也就把握了文意。第三，主動探究。在第二步提出問題之后，相當于教師幫助學生建立了閱讀理解的目標，學生就可以在此基礎上預測內容，然后教師組織學生(獨立)初讀課文，驗證預測。在主動閱讀過程中，學生可以繪制思維導圖，如梳理生字、生詞，梳理文章結構，梳理新出現的問題等。與此同時，教師需要仔細觀察學生的學習狀態，對學生可能碰到的困難有充分預測，在必要時通過投影儀或交互式電子白板羅列出相關概念，提取關鍵點，激活學生腦中與閱讀材料相關的背景，使腦的神經網絡可以更快找到聯結點。第四，小組協作。在主動探究的基礎上，教師根據實際情況將學生分為不同小組，每組4-6人進行討論。小組成員之間根據自己繪制的各種思維導圖相互交換，有條件的可以通過HiLearning互動軟件展示作品，交換各自的問題、各自的想法，并相互講解，通過同伴之間的相互啟發，從而形成更多的發現、更多的解決問題的思路。當大家對問題無法達成一致意見或無法解決問題時，一方面可以再次回到“主動探究”的步驟繼續尋找答案，另一方面將大家的想法重新匯集在一張圖上，形成小組的最終討論結果。為了使問題解決過程的可視化，推薦使用Metafora平臺LASAD工具，該工具可以很好地解決小組討論過程中存在的分歧，達成共識和形成問題解決方案。第五，總結評價。總結評價的目的是對學生思維活動所達成的情況進行監控、驗證、反饋。通過師生的共同努力，對課文的基礎知識、段落文意、文章結構及其他相關內容產生“班級集體大腦”圖，有助于將新知識建構到原有的知識體系中去，從而形成全新的知識框架體系；同時再進一步引導學生對所學知識分享體驗，歸納體驗，進而發現其中的特點、規律。最后，教師通過對學生普遍遇到的問題進行回應反饋，采取變換問題的角度、變換思考的方式促進學生認識的多維拓展和靈活運用。

五、思維可視化課堂的有效性驗證

(一)需要驗證的問題

本研究通過對小學語文閱讀教學的思維可視化課堂的構建，旨在提高學生的閱讀水平、思維能力。但根據已有研究[15][16]，智商、思維能力在實驗的短期內不會有明顯提高。因此，考慮到客觀條件，不再對思維能力做測試檢驗，需要驗證的問題是：(1)基于該模式的教學是否比傳統的教學更有助于提高學生的閱讀水平(主要從語言知識、結構把握、內容理解三方面考察)？(2)實驗班的學生對采取該模式教學的評價如何？

(二)被試

本研究選取江西省贛州市某校六年級的兩個班級作為被試對象，分別是實驗班和控制班。研究過程中，對實驗無關的變量進行了嚴格的控制和平衡處理。具體做法是：選取上個學期語文成績非常接近的兩個班級，其中實驗班有55名學生，男生31人，女生24人；控制班54名，男生29人，女生25人。由同一名教師對實驗班和控制班教學，課時相同。如表1所示，在前測(第一學期語文期末考試的閱讀成績，該項分值為30)，實驗班的平均成績為22.91，控制班的平均成績為22.35。經獨立樣本T檢驗發現，實驗班和控制班的語文閱讀成績的均值在前測不存在顯著差異(P值為0.63，大于0.05)，這表明兩個班級的語文閱讀水平總體相當。

(三)實驗過程

實驗從2014年2月中旬開始，共持續四個多月時間。為避免產生霍桑效應，在實驗開展的整個過程中，在教師、教材、課時、課后作業布置等方面，實驗班和控制班完全一致，均沒有通告學生正在進行語文閱讀實驗。不同的是，實驗班實施思維可視化課堂教學模式，控制班繼續沿用傳統的教學模式，傳統教學模式是以教師講解、傳授知識為主，期間不做其他無關的干預。實驗結束后一周實施后測，以《美麗的晚霞》和《媽媽的手》來測試兩班學生的閱讀理解能力，在試題編制上參考了莫雷教授的《小學六年級語文閱讀水平量表編制報告》[17]，具有良好的效度和信度。試題總分為100分，其中“語言知識”占30分，“結構把握”占30分，“內容理解”占40分。學生嚴格按照要求，測試的時間為30分鐘，測試完后計算每位學生的總分，使用SPSS17.0軟件對所收集的數據進行統計處理，其結果如表2所示。實驗教學結束后，研究人員在實驗班隨機抽取了15名學生進行訪談，訪談的主要內容包括：你是否喜歡思維可視化課堂的教學方式？請說說你的理由？這種教學方式對你的語文閱讀學習有幫助嗎？你對這種教學方式有其他評價或看法嗎？訪談前告知學生談話的目的是為了改進教學，與成績無關，可以直言不諱。

(四)結果分析

從閱讀成績的總分來看，實驗班的平均得分是70.64，控制班的平均得分是65.11，實驗班高出控制班5.53分，存在非常顯著的差異(T=2.65,P<0.01)。結果表明，本研究構建的思維可視化課堂教學模式教學效果較好，能夠普遍提高小學生的閱讀能力。分別從語文閱讀的各個維度來看，在“語言知識”方面，實驗班的得分為20.93，控制班得分為20.76，實驗班和控制班不存在顯著差異(T=0.17,P>0.05)，這說明在“語言知識”的傳授方面，與傳統教學比起來并沒有明顯的作用，這可能是由于“語言知識”如識字、組詞、近反義詞等是屬于基礎性知識，技巧性不強，只要傳統教學方法到位，同樣可以讓學生對知識掌握得比較好；在“結構把握”方面，實驗班得分為22.15，控制班得分為18.37，實驗班和控制班存在極其顯著差異(T=4.16,P<0.001)，這說明思維可視化課堂教學模式對幫助學生從整體上把握文章的結構、脈絡，提高閱讀技巧有非常明顯的作用；在“內容理解”方面，實驗班得分為27.51，控制班得分為24.39，實驗班和控制班存在顯著差異(T=2.41,P<0.05)，這說明思維可視化課堂教學能夠直觀、有層次地展示各個關鍵的知識要點，顯示知識之間的內在邏輯關系，使學生對中心主題理解得更加深刻。參加訪談的15名學生都表示喜歡思維可視化課堂教學，筆者把他們談到的主要原因概括如下：(1)豐富的可視化媒體資源使知識的呈現直觀化，使得枯燥的學習內容變得有條理，有助于自己對知識的記憶和理解；(2)增強了學習目標感、方向感，在教師的引導下不斷校正認知，有助于回溯自己的思維軌跡；(3)可以自由、詳盡地繪制各種思維圖示，尤其是看見自己的最終成果時，會有一種莫名的成就感；(4)活躍了教學氣氛，在頭腦風暴階段可以和同學一起思考，從不同的同學那里得到解決問題思路，感覺大腦的潛能被激活了；(5)自覺把學習看成是一種思考的體驗，習慣使用思維可視化技術來整理知識概念，加工信息。

(五)存在的問題

由于傳統教學采取的是以教為中心的知識傳授方式，學生習慣性地把教師當作知識的獲取對象，依賴性比較強，導致有的學生在實驗初期表現出抵觸情緒，有的則在很長一段時間才適應思維可視化課堂的教學模式；雖然學生的主體地位在教學中得到了體現，但在學生遇到學習困難時，如果教師引導不到位，或沒有及時幫助解決，學生很容易產生挫敗感，導致后期失去學習興趣。此外，由于實驗時間限制等客觀原因，本研究只對思維可視化課堂中的學生語文閱讀水平進行了測試檢驗，而在思維訓練效果方面，需要以后進行更為深入的教學實踐來檢驗和修正。

六、結束語

當前課堂教學改革應該聚焦于思維層，這樣才能真正有效解決其中出現的一些主要問題。本文提出思維可視化課堂構建的一般操作模式，是思維可視化與課堂教學深層次整合的初步嘗試，實踐證明對促進小學語文閱讀教學有積極的效果。其是否可以在不同學校、不同年級更大面積的采用，尚待更多的研究來檢驗和驗證。未來研究需在深化教學實踐的基礎上做出長期而深入的持續努力，進一步尋找思維可視化課堂教學對促進學生思維能力發展的直接證據。

作者：王志軍1 溫小勇1 施鵬華2 單位：1.天津師范大學 2.贛州市信豐縣工業園學校