基于思維導(dǎo)圖的教學(xué)可視化方法研究

姜云霞,趙陽,王竹萍

摘 ? ?要：隨著人們教育理念的進(jìn)步，現(xiàn)代教育不僅要傳授知識，還要激活學(xué)生的思維潛能。依據(jù)這一目標(biāo)，文章將思維可視化制作工具——思維導(dǎo)圖融入到教學(xué)中，利用它創(chuàng)設(shè)一種形象化和可視化的教學(xué)環(huán)境，并從動態(tài)與靜態(tài)兩個方面闡述教學(xué)的可視化方法，并以“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信”課程為例，分析了教學(xué)可視化方法的應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：思維導(dǎo)圖;教學(xué);可視化;計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信

中圖分類號：G642.0 ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ?文章編號：1002-4107（2015）03-0008-02

在當(dāng)今信息全球化和知識爆炸的時代，如何在有限的學(xué)習(xí)時間里使學(xué)生獲得最大的知識擴(kuò)充與積累？這或許可以從人的大腦對不同信息的記憶尋找一些答案。從知識獲取的角度來說，我們對外界信息的存儲記憶分為形象記憶、抽象記憶。形象記憶是以事物的具體形象為主要的記憶類型;抽象記憶也稱詞語邏輯記憶型。它是以文字、概念、邏輯關(guān)系為主要對象的抽象化的記憶類型;形象記憶法直觀易記，但是很多書本知識都是間接知識，屬于抽象內(nèi)容，需要借助詞語符號去記憶。一般來說，抽象材料為對象的抽象記憶難保持，很難記住且不易回憶。在學(xué)習(xí)抽象的知識時，如果把兩種方法結(jié)合使用，相互取長補(bǔ)短，使抽象的知識形象化和可視化，則能促進(jìn)知識的記憶。

為此，筆者將思維導(dǎo)圖用到教學(xué)中，利用它創(chuàng)設(shè)一種形象化和可視化的教學(xué)環(huán)境，探尋抽象知識表達(dá)的可視化，表達(dá)文字難以描述的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，將形象思維與抽象思維充分結(jié)合使用，以此促進(jìn)知識的理解與吸收，改善知識的學(xué)習(xí)效果。

一、思維導(dǎo)圖——知識的可視化工具

美國 Character Education Partnership（簡稱 CEP）在visc 報告中對可視化的定義是：“可視化是一種計(jì)算和處理的方法，它將抽象的符號（數(shù)據(jù)）表示成具體的幾何關(guān)系，使研究者能親眼看見所模擬和計(jì)算的結(jié)果，使用戶看見原本不能看見的東西。”[1]顯然，對于很多抽象的和并不容易直觀地觀察與感知的知識內(nèi)容，可視化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了通過視覺表征形式促進(jìn)其傳播與創(chuàng)新[2]，使其表達(dá)得清晰自然。

思維導(dǎo)圖被認(rèn)為是一種較好的知識可視化制作方法。它利用人類大腦的放射發(fā)散性思考模式，把所有的信息以發(fā)散的樹狀組織，以色彩圖形、符號和關(guān)聯(lián)詞來組成概念點(diǎn)，用關(guān)聯(lián)線和連接線表示概念之間的關(guān)聯(lián)。全方位地刺激人的兩個半腦，讓詞語、圖像、數(shù)字、邏輯、顏色和空間意識等綜合運(yùn)用，通過直觀形象的網(wǎng)狀圖建立概念之間的關(guān)系。它強(qiáng)調(diào)構(gòu)建的方法，從中心圖開始;按從中心發(fā)散的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)構(gòu)建思維導(dǎo)圖。對所整理的知識，按層次分類進(jìn)行整理，抽取各類各點(diǎn)的概念和邏輯對應(yīng)關(guān)系。層次使知識點(diǎn)及其相互之間的關(guān)系突顯出來，符合人的抽象思維模式。在知識整理過程中，對于所有的知識點(diǎn)輔助以圖像標(biāo)示，引入顏色、圖像和動畫，輔助以形象思維的幫助[3-5]。顯然，思維導(dǎo)圖是一種有效的思維整理的工具，將抽象思維和形象思維有機(jī)地結(jié)合起來。

二、教學(xué)可視化的內(nèi)涵與方法

教學(xué)的目的除了傳授知識外，還應(yīng)能培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和自主學(xué)習(xí)的能力。因此，教學(xué)可視化不僅指教學(xué)外在表現(xiàn)形式的可視，還強(qiáng)調(diào)傳授內(nèi)容整理的可視化和學(xué)生進(jìn)一步深層次學(xué)習(xí)能力的誘導(dǎo)，即思維的可視化[6]。可視化采取動態(tài)與靜態(tài)結(jié)合的方法。靜態(tài)的可視化指知識的概念、理論、層次和關(guān)聯(lián)等要點(diǎn)展示以導(dǎo)圖形式實(shí)現(xiàn)，即教學(xué)內(nèi)容的導(dǎo)圖整理。動態(tài)的可視化指知識的表達(dá)、闡述、推理等演繹過程需要形象思維的幫助，抽象的知識通過生動、形象的方式闡述與表達(dá)。

（一）靜態(tài)的可視化

向?qū)W生呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的方式不同，教學(xué)效果也不同。按課程的章節(jié)順序性呈現(xiàn)，這是常規(guī)的方法[7]。常規(guī)方法顯然是線性脈絡(luò)的，其結(jié)構(gòu)不符合人類發(fā)散性思維的思維模式。好的方法應(yīng)該是內(nèi)容發(fā)散狀展開，模式為“從整體到細(xì)節(jié)”的建構(gòu)。針對知識理論構(gòu)建整體的“骨架”，以思維導(dǎo)圖的形式呈現(xiàn)，引導(dǎo)學(xué)生宏觀上思考知識的整體結(jié)構(gòu)。之后按著教學(xué)目標(biāo)對于“骨架”中各分支內(nèi)容的掌握需求程度的不同，詳或略地填充具體知識點(diǎn)，并構(gòu)建各分支的概念、理論等要點(diǎn)的思維導(dǎo)圖以引導(dǎo)學(xué)生對于各知識點(diǎn)的微觀細(xì)節(jié)深入理解。最后，通過知識點(diǎn)思維導(dǎo)圖的發(fā)散式展開，誘導(dǎo)學(xué)生對于知識的應(yīng)用性和外延性進(jìn)行探討，從而勾勒出知識與技能應(yīng)用和外延知識的互溶點(diǎn)和相關(guān)點(diǎn)。教師整理繪制教學(xué)內(nèi)容的全局導(dǎo)圖，展現(xiàn)知識的整體層次、關(guān)鍵要點(diǎn)以及知識間的相互聯(lián)系，再由全局導(dǎo)圖的樹枝引申到各局部導(dǎo)圖，對每個知識要點(diǎn)乃至每一講的內(nèi)容均清晰地、層次分明地繪出。這里，采用專業(yè)的繪制思維導(dǎo)圖軟件，例如MindManager思維整理軟件，來實(shí)現(xiàn)導(dǎo)圖繪制。導(dǎo)圖中色彩、圖片和邏輯關(guān)聯(lián)的非線性展開充分調(diào)動起學(xué)生的大腦潛能，激發(fā)了他們的思考能力，也增強(qiáng)了學(xué)生思維整理能力和建構(gòu)式學(xué)習(xí)的能力。

從思維誘導(dǎo)和學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)的角度，教師在適當(dāng)教授的基礎(chǔ)上，可以將學(xué)習(xí)的主動權(quán)交給學(xué)生，為學(xué)生創(chuàng)造探究學(xué)習(xí)的空間。每一講的導(dǎo)圖中留出知識延伸的關(guān)鍵點(diǎn)和相關(guān)的問題，留給學(xué)生進(jìn)一步探究。而對于那些填充知識點(diǎn)，或被定義為概述式的教學(xué)內(nèi)容，教師完全可以將此作為學(xué)生自主探究式學(xué)習(xí)的鍛煉課，教師只要制作探究提綱，向?qū)W生提供自學(xué)內(nèi)容獲取的途徑，敦促學(xué)生按時完成思維導(dǎo)圖即可。

這里以哈爾濱理工大學(xué)面向電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信”課程教學(xué)為例，課程知識體系的骨架由主體知識和擴(kuò)展知識組成。主體側(cè)重點(diǎn)放在課程所屬領(lǐng)域所確定的知識內(nèi)容，分別為網(wǎng)絡(luò)通信核心技術(shù)、虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和以網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、鏈路搭建為主的互聯(lián)技術(shù)，而網(wǎng)絡(luò)管理和網(wǎng)絡(luò)安全等知識點(diǎn)為課程主體的簡略填充點(diǎn);相關(guān)領(lǐng)域的知識內(nèi)容，為擴(kuò)展知識點(diǎn)，如云計(jì)算概念、特征和體系的基本簡介。主體內(nèi)容采取深入層次展開，突出主要側(cè)重點(diǎn)。側(cè)重知識點(diǎn)以導(dǎo)圖形式教授為主，繪制詳盡的全局導(dǎo)圖和分支導(dǎo)圖，引導(dǎo)學(xué)生逐步從宏觀的網(wǎng)絡(luò)理解深入到每個知識點(diǎn)的掌握。非重點(diǎn)和擴(kuò)展知識點(diǎn)，作為思維誘導(dǎo)訓(xùn)練的素材，學(xué)生被要求獨(dú)立地完成知識的查找和整理。

（二）動態(tài)的可視化

教學(xué)外在表現(xiàn)越是形象化、越是動態(tài)呈現(xiàn)，越是能促進(jìn)學(xué)生思維的活躍[8]。為此，采用多媒體模式授課，教師在制作課件時可以引入聲音、圖解和動畫等，以此激發(fā)學(xué)生的興趣和積極性。讓靜止的知識在被演繹、表達(dá)和理解的過程中動起來;讓看不到摸不著的抽象知識被直觀地看到與感知到。例如網(wǎng)絡(luò)通信中“協(xié)議數(shù)據(jù)單元”的概念，其文字定義為對等層次之間傳送的數(shù)據(jù)單位，這里的對等層次為邏輯的，而非實(shí)際的物理節(jié)點(diǎn)之間。概念的文字定義很抽象，教師僅僅用語言解釋表達(dá)，學(xué)生是無法理解的。這里，我們引入FLASH動畫，在網(wǎng)絡(luò)體系的每一邏輯層次上，形象地演示出協(xié)議數(shù)據(jù)單元如何組裝、如何拆分和如何向下一層交付。動畫中突出雙方邏輯層次之間如何對等存在，對等層次之間的數(shù)據(jù)如何管道式邏輯傳送。最初可以只加入兩點(diǎn)，逐漸使網(wǎng)絡(luò)加大和復(fù)雜化。色彩和動畫的引入，幫助學(xué)生直觀地觀察到協(xié)議數(shù)據(jù)單元和它在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的流動。

動靜結(jié)合的可視化教學(xué)強(qiáng)調(diào)知識的講授與自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)并重。隨著課程的深入化和知識導(dǎo)圖的逐漸豐富化，學(xué)生繪制導(dǎo)圖的能力和深層次知識的探究興趣也會越來越增強(qiáng)。

三、教學(xué)可視化方法的應(yīng)用效果

筆者選取電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信”課程作為測試課程，應(yīng)用可視化教學(xué)方法前后的兩個年級的學(xué)生為測試對象，課程的期末考試成績統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖1所示。可以看出，非可視化教學(xué)方法下，低分段人數(shù)較多，整體分布的擬合曲線不完全符合正態(tài)分布。而新的教學(xué)方法應(yīng)用后，不及格分?jǐn)?shù)段的問題得到了明顯的改善，優(yōu)異分?jǐn)?shù)段的學(xué)生人數(shù)明顯提高。分?jǐn)?shù)的整體分布更加合理。另外，筆者還做了問卷調(diào)查，可視化教學(xué)方法獲得學(xué)生的普遍好評。學(xué)生普遍認(rèn)為新教學(xué)方法的知識組織方式易于接受，課堂教學(xué)鮮活，在知識的學(xué)習(xí)過程中與教師互動融洽。許多學(xué)生表示有興趣對所學(xué)課程繼續(xù)深入自學(xué)。

圖 1 ?新教學(xué)方法應(yīng)用前后的學(xué)生成績對比圖

“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信”課程中的應(yīng)用效果初步驗(yàn)證了本文所述教學(xué)方法的有效性。但是方法有效性的驗(yàn)證實(shí)例單一，在一定的情景下實(shí)現(xiàn)。本方法是否擁有拓展性，還有待進(jìn)一步研究和探討。

可視化教學(xué)強(qiáng)調(diào)的是學(xué)生的思維活動“可視化”，思維導(dǎo)圖以發(fā)散性的結(jié)構(gòu)和清晰的層次來展現(xiàn)內(nèi)容，使抽象的知識變得鮮活起來，這正符合可視化教學(xué)的需要。在總結(jié)十多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，筆者真正將思維導(dǎo)圖引入到所研究的高效教學(xué)方法中，充分調(diào)動起學(xué)生大腦的發(fā)散性思維，激活他們的學(xué)習(xí)欲望和潛能。筆者依照學(xué)生的認(rèn)知需要和特征，去組織、調(diào)控教學(xué)活動，有效引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷探求知識的形成過程。通過一定學(xué)時的課堂學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅學(xué)到了知識，也提升了繼續(xù)自學(xué)的能力和增加了后續(xù)學(xué)習(xí)的可能性。

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