思維可視化促進高中生“模型認知”評價

范麗花 福建省南平市松溪縣第一中學

隨著教育改革的深入推進，高中階段的教學目標已經從單純的知識傳授進一步轉向對學生核心素養的提升，而“模型認知”作為科學素養的重要組成部分對學生的思維拓展和對問題的解決有著至關重要的影響，然而如何有效地評價學生的“模型認知”素養以及如何通過教育評價策略促進學生進一步發展，仍是當前教育領域面臨的一大挑戰。在當下社會，思維可視化技術在教學領域的應用日益廣泛，思維可視化指的是以圖示或圖示組合的方式把原本不可見的思維路徑、結構、方法和策略呈現出來，使其清晰可見的過程。實現思維可視化的圖示技術主要包括圖示方法和生成圖示的軟件。思維可視化以可視化為隱性思維過程的顯性載體，以思維訓練和思維發展為根本目的，它通過圖形、圖像等視覺手段將抽象的思維過程具象化，有助于學生更好地理解知識和發展思維能力，將思維可視化技術應用于教育評價可以更直觀地展現學生的思維過程和認知水平。從本質上看，思維可視化就是讓不可見的思維過程顯性化、具象化，并通過圖示將最終的思維結果分解細化，以更小的思維區間展現思維的過程，同時兼顧思維的過程與結果，從而提高信息處理的效率與教育教學效能。因此，思維可視化可以為教師提供更準確的評價依據和制定更具針對性的教學策略。本文將結合思維可視化的教育評價策略來探討思維可視化對高中生“模型認知”素養發展的影響，并深入分析思維可視化技術在教育評價中的具體應用及如何促進學生“模型認知”素養的發展等問題，以期為未來的高中教育改革提供有益的價值借鑒和參考。

一、思維可視化教育評價策略的理論基礎

（一）思維可視化的概念及其在教學中的應用

思維可視化指通過視覺化的方式呈現思維活動的具體過程及其結果，在實際教學過程中，思維可視化能夠通過圖表、圖像、動畫等多種形式將抽象的思維過程具象化，幫助學生更好地理解和掌握所學知識。思維可視化在教學中的應用主要包括概念的可視化、過程的可視化、關系的可視化、數據的可視化等方面。概念的可視化能夠將抽象的概念轉化為圖表或圖像來幫助學生更好地理解與記憶知識；過程的可視化則是進一步將思考問題的過程、解決問題的步驟以圖表或動畫等形式展示，并幫助學生更清晰地了解問題的解決思路；關系的可視化指將知識之間的關系用圖表展示并幫助學生理解知識結構及其具體的內在聯系。此外，數據的可視化能夠幫助學生更直觀地理解數據的含義及其內在蘊藏的規律。

（二）教育評價策略的內涵及其對學生發展的影響

教育評價策略指用于評價學生學習及其具體發展情況的方法與工具，其不僅關注學生的知識掌握程度，還會對學生的思維能力、解決問題的能力、合作能力等進行綜合評價。教育評價策略對學生發展的影響主要體現在能夠通過及時準確的評價和反饋來激發學生的學習興趣和學習動力，從而更好地指導學生的學習方向。此外，教育評價策略可以幫助教師了解學生在某一階段具體的學習目標與學習要求，進一步對學生的學習規劃進行調整和引導。當然，評價策略也應尊重學生的差異性，幫助其發展自身的特長與潛力。

（三）“模型認知”素養的內涵及其在高中教學中的重要性

“模型認知”素養指學生使用模型來理解與解決問題的能力，其可以是對現實世界的簡化和抽象的表達，也可以是符號、圖表、圖像等形式。在高中教學過程中，培養學生模型認知素養的重要性主要體現在：通過使用適當的模型，可以使學生更好地理解問題的本質與關鍵性因素，從而大幅提高解決自身問題的能力，同時也可以激發學生的創造力，并幫助他們從新的角度來解決具體問題。由于“模型認知”通常涉及多個學科領域的知識，其可以促使學生將各學科知識進行整合和應用，同時幫助學生實現對知識的觀察、歸納、推理等科學思維能力的全面完善。

二、思維可視化教育評價促進高中生“模型認知”素養的意義

（一）幫助學生構建清晰的模型認知框架

以高中數學學習為例。學生需要掌握大量的知識點和概念，而這些知識點和概念之間往往存在著復雜的聯系。通過概念圖、思維導圖等思維可視化工具，學生可以將這些知識點和概念有機地整合在一起，形成一個清晰、系統的模型認知框架，不僅有助于學生理解和記憶知識，還能夠提升學生運用模型解決問題的能力。思維可視化教育評價通過直觀、形象的方式展現學生的思維過程，對幫助學生構建清晰的模型認知框架具有顯著作用，具體表現在以下幾個方面：第一，在數學等科學學科中，學生需要掌握大量概念和原理。思維可視化工具可以幫助學生將這些概念進行分類、梳理和整合，形成一個層次清晰、關聯明確的知識網絡，這樣的網絡結構有助于學生更好地理解和記憶相關概念，同時也為后續的模型構建提供了堅實的基礎。第二，思維可視化工具不僅可以用于展現已有的知識，還可以用于輔助學生構建新的認知模型。通過圖形、圖像等直觀形式，學生可以更加清晰地理解模型結構、功能和運行機制，而且思維可視化工具還可以幫助學生將抽象的模型具體化、形象化，從而降低認知難度，提升學習效果。第三，在模型認知過程中，學生需要經歷觀察、分析、歸納、推理等一系列思維活動。思維可視化教育評價可以實時展現學生的這些思維過程，幫助學生及時發現并糾正自己的認知偏差和思維誤區；教師也可以通過觀察學生的思維過程，了解其學習狀況和困難，從而提供更有針對性的指導和幫助。第四，思維可視化工具還可以作為學生之間、師生之間的交流媒介。通過展示自己的思維過程和認知模型，學生可以與他人進行深入的討論和交流，拓寬自己的視野，豐富自己的認知。這種互動式的學習方式不僅可以提升學生的模型認知能力，還可以培養學生的團隊協作能力和溝通能力。

（二）可以揭示學生的模型認知過程

在傳統的教學評價中，教師往往只關注學生的答案是否正確，而忽略了學生的思維過程。思維可視化教育評價是一種獨特的教學評價方法，它可以通過圖形、圖表、思維導圖等視覺工具將學生的思維過程和認知結構以直觀的方式呈現出來。在模型認知的過程中，這種評價方式能夠深入揭示學生對模型的理解、構建和應用過程，為教師提供學生模型認知的豐富信息，幫助教師更好地指導學生的學習。思維可視化教育評價能夠清晰地展現學生對模型概念的理解過程。在數學、物理等理科學科中，模型往往用來描述和解釋復雜的現象和過程。通過思維可視化工具，教師可以觀察學生是如何將這些抽象的概念和現象與具體的模型聯系起來的，從而判斷學生對模型概念的掌握程度。當然，在模型認知過程中，學生不僅需要理解模型的概念，還需要學會如何構建和應用模型，而思維可視化工具可以幫助學生將構建模型的過程以圖形化的方式表達出來，使教師能夠清晰地看到學生在構建模型時的思維路徑和方法。此外，思維可視化教育評價還能夠展示學生應用模型解決問題的能力。通過讓學生將問題解決的過程以思維導圖或流程圖的形式呈現出來，教師可以直觀地看到學生是如何運用所學知識和模型去分析和解決問題的，從而評估學生的模型應用能力和問題解決能力。通過觀察學生的思維可視化成果，教師可以發現學生在理解、構建和應用模型時可能存在的問題與偏差，從而及時進行干預和指導，幫助學生糾正錯誤的認識和思維方式。

（三）可以提升學生的模型創新能力

通過思維可視化工具，學生可以將自己的創新想法以直觀的形式展現出來，與教師和同學進行交流和討論，這樣不僅可以激發學生的創新靈感，還能夠提升學生的模型創新能力和科學素養。思維可視化教育評價在提升學生的模型創新能力方面發揮著重要作用，這種評價方式通過圖形、圖表、思維導圖等視覺工具，將學生的思維過程和認知結構直觀地呈現出來，從而激發學生的創新思維，提升學生的模型構建和創新能力。首先，思維可視化教育評價鼓勵學生進行自由聯想和想象，打破傳統思維模式的束縛。在可視化工具的輔助下，學生可以更直觀地看到知識之間的聯系和規律，發現新的問題和解決方案，這種自由聯想和想象的過程有助于培養學生的創新思維和模型構建能力。其次，思維可視化教育評價提供了豐富的視覺元素和認知工具，如流程圖、概念圖、魚骨圖等，這些工具不僅可以幫助學生整理和表達知識，還可以引導學生從不同角度思考問題，拓展思維空間。通過使用這些工具，學生可以更深入地理解模型的結構和功能，提出更具創新性的模型改進方案。最后，思維可視化教育評價還注重培養學生的批判性思維和問題解決能力。在評價過程中，教師鼓勵學生對自己的思維過程和模型進行反思和質疑，發現其中的不足和問題并提出改進意見，這種批判性思維的培養有助于學生在模型創新過程中保持謹慎和開放的態度，不斷完善和優化自己的模型。最后，思維可視化教育評價還為學生提供了展示和交流的平臺。學生可以將自己的創新模型和思維過程以可視化的形式展示出來，與他人進行分享和討論，這種展示和交流的過程不僅可以激發學生的創新靈感，還可以促進他們之間的相互學習和合作并進一步提升其模型創新能力。

三、思維可視化教育評價策略的實施過程

（一）設計富有針對性的思維可視化教學方案

在教學目標設置方面，思維可視化教育評價策略旨在培養學生的思維能力、創新能力和模型認知素養，這就要求教師能夠明確教學目標，將其劃分為學科知識、思維能力、模型認知三個層面，并進一步為每個層面設定具體的教學目標。在設計思維可視化教學方案過程中，教師應考慮如何將學生學科知識學習與培育思維能力進行高效結合；而且，教師的教學方案也需要明確具體的教學內容、教學方法和所需的教學資源，同時還要注意相應的思維可視化工具的實際運用。在教學活動設計方面，教師需根據教學方案來設計不同類型的教學活動，如案例分析、實驗探究、小組討論、項目研究等來提高學生的思維能力和創新能力；在設計活動過程中，教師還應合理運用思維可視化工具使學生能夠更為直觀地理解與運用知識。當然，教師也應及時為學生提供與思維可視化工具相關的實例和對應的練習內容。

（二）思維可視化教育評價策略的實施步驟

在教學過程中，教師通過引入思維可視化工具進行示范或解釋，可以幫助學生更為直觀地了解如何消化理解相關知識內容。例如，教師可以借助投影儀或電子白板等設備來展示圖表、圖像、模型，以激發學生的興趣，活躍學生的思維。此外，教師還可以設計一系列互動式教學活動來鼓勵學生運用思維可視化工具進行思考、討論和解決問題。例如，課堂上可以采用小組討論的方法使學生全身心參與活動，并通過使用圖表或模型的路徑共同探討和解決問題。針對學生的學習差異，教師可以提供更為個性化的學習支持，如對于思維能力較弱的學生，需要提供額外的指導或練習，這樣具有較強針對性的教學方式可以幫助學生更好地理解與應用思維可視化工具。當然，對于思維能力較強的學生，可以提供較為復雜的問題來促進他們深度思維和創新能力的突破。最后，學生可以分享他們在思考過程中想到的不同解決方案并及時接受教師和其他同學的評價與建議，教師也要注意鼓勵學生并對學習過程進行反思與總結。

（三）制定有效的評價標準和評估策略

教師可以設計基于高中各學科知識的評價任務或考試來測試學生對知識的掌握程度，并通過觀察、聽取、記錄等方式的綜合運用，評估學生思考的深度與邏輯性、問題解決能力和創新思維能力等方面的具體表現。此外，教師還可以鼓勵學生進行自我評價，并與同學進行互評，讓學生主動評價自己的思維能力和自身模型認知素養的發展。最后，教師可以結合評價結果指導學生如何改進與思維可視化有關的策略，并進一步提升教學質量，推動教學改革。

總的來說，思維可視化在促進高中生模型認知能力發展方面具有顯著作用。通過將抽象的思維過程和知識結構以圖形、圖像、動畫等形式呈現出來，學生能夠更直觀地理解知識本質及其內在聯系，更好地建立知識模型，提高解決實際問題的能力。因此，教師在教學中應積極采用思維可視化教學策略，注重培養學生的自主學習能力和合作探究能力，關注學生的思維過程和認知發展，為學生的全面發展奠定堅實的基礎。此外，教師需要進一步深化教育改革，加強思維可視化和模型認知的理論和實踐研究，不斷完善和優化教學策略和方法，為培養具有創新精神和實踐能力的人才貢獻力量。