我們?nèi)绾螌?shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)過程的思維可視化？

基于認(rèn)知層次的點(diǎn)-線-面-體可視化實(shí)現(xiàn)策略

2011年思維可視化開題大會(huì)

2011年課題開題指導(dǎo)圖冊(cè)

本文選自全國教育信息技術(shù)研究“十二五”規(guī)劃（2011）重點(diǎn)課題《思維可視化技術(shù)與學(xué)科整合的理論和實(shí)踐研究》教學(xué)實(shí)踐研究部分系統(tǒng)指導(dǎo)圖冊(cè)11、12頁原文。

點(diǎn)、線、面、體，從零散到系統(tǒng)，從抽象到直觀

為什么要實(shí)現(xiàn)學(xué)科知識(shí)體系構(gòu)建的思維可視化？

在傳統(tǒng)教學(xué)模式中對(duì)于學(xué)科知識(shí)體系的構(gòu)建依賴大量的感性經(jīng)驗(yàn)（通過反復(fù)記憶和大量做題來積累），而這種感性經(jīng)驗(yàn)是不可視的、模糊不清的、零散的、知識(shí)模塊之間的關(guān)系是隱性的，弱聯(lián)接的，學(xué)生難以形成對(duì)整個(gè)學(xué)科的清晰認(rèn)知。運(yùn)用思維可視化技術(shù)將整個(gè)學(xué)科知識(shí)從最初的“概念形成”到“知識(shí)結(jié)構(gòu)”及“發(fā)展規(guī)律”用可視化的方式逐層呈現(xiàn)，幫學(xué)生將整個(gè)學(xué)科知識(shí)梳理成清晰的知識(shí)體系，層次分明，脈絡(luò)清晰，一目了然。

點(diǎn)

如何實(shí)現(xiàn)單一概念（點(diǎn)）的思維可視化？

概念是構(gòu)建知識(shí)體系的基本元素，也是人類大腦進(jìn)行抽象思考的基礎(chǔ)，是“腦工廠”的重要“原材料”，掌握知識(shí)首先學(xué)習(xí)概念。而“點(diǎn)”是構(gòu)成圖形的基本元素，所以我們將概念形象地表示為思維圖示中的“點(diǎn)”。概念的形成過程即抽象過程：首先要把某一類屬性定義出來或賦予名稱，這樣就形成了概念。學(xué)習(xí)概念必須要經(jīng)過從具體到抽象的過程，例如：當(dāng)讓幼兒學(xué)“蘋果”這個(gè)概念時(shí)，必須首先讓他能夠識(shí)認(rèn)蘋果的形象，然后再將這個(gè)形象與蘋果這個(gè)抽象的詞進(jìn)行聯(lián)接。如果脫離了具體形象就很難去理解和記憶一個(gè)抽象的概念，這就是為什么我們要用可視化的方式將抽象的概念呈現(xiàn)出來，呈現(xiàn)概念的方式有：圖像、圖畫、圖形、圖示，這也是一個(gè)連續(xù)抽象（越來越抽象）的過程。當(dāng)然，在我們對(duì)概念已經(jīng)非常熟悉的情況下，也未必一定要對(duì)其可視化，直接用文字表達(dá)即可，但經(jīng)可視化后能提高我們的記憶效率和搞遺忘水平，這一法則無論是對(duì)幼兒還是成人都是同樣成立的。

線

如何實(shí)現(xiàn)線性關(guān)系（線）的思維可視化？

當(dāng)知識(shí)不再以獨(dú)立的概念形式出現(xiàn)，而是由表示某種關(guān)系的多個(gè)概念組成時(shí)，僅憑對(duì)單一概念的理解已經(jīng)無法清晰地解釋或解決問題，而要引入命題、判斷和推理的思考方法，將概念與概念之間的關(guān)系理清。從對(duì)一句話的理解到對(duì)試題的分析等，命題、判斷和推理的方法都普遍使用。例如：我們?nèi)绾卫斫狻疤O果是一種富含維生素C的水果，對(duì)身體健康有益”這句話？有人會(huì)說：這有什么好理解的，多簡(jiǎn)單?。∑鋵?shí)這正體現(xiàn)了我們“淺閱讀、不思考”的思維慣性，我們的思維能力也正是在這種不屑深思的習(xí)慣中越來越弱。其實(shí)這句話里面包含著兩種邏輯關(guān)系：（1）蘋果是水果的一種，表從屬關(guān)系；（2）因蘋果富含維生素C，所以有益健康，表因果關(guān)系。很顯然，這種思考方式不但使我們對(duì)句子本身的理解更清晰、更深刻，還順便鍛煉了我們的邏輯思維。為了使這種思考方式和思考路徑清晰地呈現(xiàn)出來，我們可以運(yùn)用帶箭頭的連接線（表示思考方向）將蘋果、水果、維生素C、健康等概念聯(lián)接起來，還可以在“連接線”間加標(biāo)注（注明關(guān)系）使其可視化。這種圖示被稱為“概念圖”（concept map），是康奈爾大學(xué)諾瓦克博士于1970年在康奈爾大學(xué)提出來的。

面

如何實(shí)現(xiàn)知識(shí)結(jié)構(gòu)（面）的思維可視化？

僅僅進(jìn)行概念區(qū)分及概念之間的關(guān)系梳理對(duì)于學(xué)科學(xué)習(xí)及思維訓(xùn)練顯然是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，當(dāng)由多個(gè)概念形成多重復(fù)雜邏輯關(guān)系時(shí)即構(gòu)成學(xué)科知識(shí) 的“面”，“點(diǎn)”是“線”的要素，“線”是編織“面”的構(gòu)件，所以“知識(shí)面”其實(shí)是由“知識(shí)點(diǎn)”按邏輯關(guān)系編織的“網(wǎng)”。如何把這些“知識(shí)點(diǎn)”一網(wǎng)打盡？繪制學(xué)科思維導(dǎo)圖（Subject mind map）便可解決這一問題。例如：如何對(duì)“蘋果”這一概念進(jìn)行更加全面的思考呢？借助學(xué)科思維導(dǎo)圖，便可從植物、營養(yǎng)、產(chǎn)品、文化等角度進(jìn)行結(jié)構(gòu)化發(fā)散思考，這樣便構(gòu)成了一張關(guān)于蘋果的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖，當(dāng)然學(xué)科知識(shí)要比“蘋果”這個(gè)概念復(fù)雜得多，但其原理是一樣的，當(dāng)我們掌握了知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系，便可借助學(xué)科思維導(dǎo)圖將其呈現(xiàn)出來，實(shí)現(xiàn)思維的可視化。如果要建立某一知識(shí)模塊的結(jié)構(gòu)圖，我們還可以運(yùn)用模型圖；如果側(cè)重因果關(guān)系的梳理，我們可以繪制魚骨圖；如果為了表示先后順序，我們可以繪制流程圖。當(dāng)多個(gè)這樣結(jié)構(gòu)化、流程化的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)建立起來并存入我們的大腦中時(shí)，大腦的信息處理效能便可大幅度提高。

體

如何實(shí)現(xiàn)學(xué)科體系（體）的思維可視化？

學(xué)科知識(shí)體系的構(gòu)成，是由多個(gè)“知識(shí)面”圍繞一條發(fā)展主線建立起來的，這條“主線”往往是階梯式的：從低向高，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從具體到抽象，從抽象到抽象概念之間的聯(lián)接和轉(zhuǎn)化。例如：基礎(chǔ)教育階段（小學(xué)至高中）的數(shù)學(xué)學(xué)科便是如此：由“數(shù)字”發(fā)展到“等式”，由“等式”發(fā)展到“代數(shù)式”，再由“代數(shù)式”發(fā)展到“方程”和“不等式”，然后發(fā)展到“函數(shù)”，每一次發(fā)展都要跨過一級(jí)臺(tái)階，而要跨過每一級(jí)臺(tái)階都要求我們的思維實(shí)現(xiàn)一次飛躍，如果 “飛躍”受阻，那么這級(jí)臺(tái)階便一定會(huì)成為學(xué)習(xí)后面知識(shí)的“絆腳石”，這就是為什么一些同學(xué)如果在“方程”這級(jí)臺(tái)階沒有實(shí)現(xiàn)思維飛躍，那么不但“方程”學(xué)不好，后面的“函數(shù)”就更搞不懂了。因此，在教學(xué)過程中教師要特別關(guān)注這條主線，尤其是要明確跨過每一級(jí)臺(tái)階的障礙點(diǎn)到底有哪些，把這個(gè)幫學(xué)生徹底搞清楚，不能一味趕進(jìn)度，否則很多學(xué)生便會(huì)被“卡住”，后面的學(xué)習(xí)會(huì)非常吃力，上課如同聽“天書”一樣，根本搞不懂，又如何能跟上教師的進(jìn)度呢？

點(diǎn)、線、面、體學(xué)科知識(shí)體系構(gòu)建

那么，如何將學(xué)科體系用圖示構(gòu)建出來呢？首先，要把學(xué)科知識(shí)縱向切一刀，這樣便繪制出一個(gè)學(xué)科知識(shí)發(fā)展的“階梯圖”，然后中在每個(gè)臺(tái)階上選擇關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行橫向切割，這樣我們便繪制出一個(gè)或幾個(gè)“知識(shí)面”，將這些“知識(shí)面”按階梯發(fā)展順序排列，我們就構(gòu)建出一個(gè)清晰的學(xué)科知識(shí)體系?？v向“階梯圖”將學(xué)科發(fā)展規(guī)律可視化，面橫向“知識(shí)面”（一般用結(jié)構(gòu)模型或?qū)W科思維導(dǎo)圖來繪制）呈現(xiàn)專題模塊的知識(shí)結(jié)構(gòu)。