讓學(xué)程因可視而精彩

【摘 要】基于可視化思維的教學(xué)是指把可視化技術(shù)引入教育教學(xué)領(lǐng)域，將其作為思考、分析、改進(jìn)教育教學(xué)的策略性工具。基于可視化思維的教學(xué)應(yīng)該把可視化技術(shù)融入課前、課中、課后全時(shí)空，貫穿教、學(xué)、評(píng)、測(cè)、輔全環(huán)節(jié)，觀照智力、非智力、認(rèn)知、元認(rèn)知、內(nèi)容、動(dòng)機(jī)和互動(dòng)等事關(guān)學(xué)習(xí)的全要素，實(shí)現(xiàn)技術(shù)與教學(xué)的深度融合，收獲學(xué)程的精彩，成就學(xué)生的精彩。

【關(guān)鍵詞】可視化思維；可視化技術(shù)；小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)；學(xué)科核心素養(yǎng)

【中圖分類(lèi)號(hào)】G623.5 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1005-6009（2018）01-0035-04

【作者簡(jiǎn)介】張超，江蘇省南通高新區(qū)小學(xué)（江蘇南通，226300）副校長(zhǎng)，高級(jí)教師。

隨著多媒體技術(shù)、數(shù)字化終端的普及，“可視化”成為信息傳播的一個(gè)重要趨勢(shì)。當(dāng)“可視化”與日常教學(xué)激情相遇，又會(huì)成就怎樣的精彩呢？

一、概念界定：可視化的前世今生

“可視化”這個(gè)詞作為專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)最早于20世紀(jì)80年代出現(xiàn)在信息技術(shù)領(lǐng)域，后來(lái)演化為“數(shù)據(jù)可視化”和“信息可視化”。隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，為了挖掘和放大數(shù)據(jù)信息價(jià)值，對(duì)于可視化的研究越發(fā)炙熱。

近年來(lái)，可視化概念被引入認(rèn)知領(lǐng)域，人們相繼提出“知識(shí)可視化”“思維可視化”的概念。知識(shí)可視化是指通過(guò)人的智慧參與繪制圖形圖像，體現(xiàn)人對(duì)于所表現(xiàn)的知識(shí)的理解、意見(jiàn)等，目的是促進(jìn)群體間知識(shí)的傳播和創(chuàng)新。思維可視化是指把看不見(jiàn)的思維過(guò)程以可視化的形式清晰地呈現(xiàn)出來(lái)。思維可視化與知識(shí)可視化是相互交叉的。D.H.喬納森在《什么是認(rèn)知工具？》一文中概括出了認(rèn)知工具的五種常用可視化方法：概念圖、思維導(dǎo)圖、認(rèn)知地圖、語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)、思維地圖。

本文的“可視化思維”可以理解為可視化技術(shù)在教育教學(xué)領(lǐng)域的新發(fā)展，即把其作為思考、分析、改進(jìn)教育教學(xué)的策略性工具。在可視化思維視域下，服務(wù)認(rèn)知學(xué)習(xí)的不僅僅是傳統(tǒng)意義上的“知識(shí)可視化”“思維可視化”，還應(yīng)該把其作為個(gè)體認(rèn)知精加工策略、問(wèn)題解決輔助策略、群體互動(dòng)增強(qiáng)策略、學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)激發(fā)和維持策略等的優(yōu)選手段；可視化工具也應(yīng)該超越概念圖、思維導(dǎo)圖等經(jīng)典工具，擴(kuò)展至基于傳統(tǒng)紙筆、現(xiàn)代信息技術(shù)、移動(dòng)終端的一切圖形、影像記錄、儲(chǔ)存、分享的技術(shù)和手段。教學(xué)應(yīng)該把可視化技術(shù)融入課前、課中、課后全時(shí)空，貫穿教、學(xué)、評(píng)、測(cè)、輔全環(huán)節(jié)，觀照智力、非智力、認(rèn)知、元認(rèn)知、內(nèi)容、動(dòng)機(jī)和互動(dòng)等事關(guān)學(xué)習(xí)的全要素，從而實(shí)現(xiàn)技術(shù)與教學(xué)的深度融合。

二、價(jià)值分析：可視化思維——素養(yǎng)落地的當(dāng)為之策

課程改革進(jìn)入核心素養(yǎng)時(shí)代，學(xué)科教學(xué)也應(yīng)該既服務(wù)于學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng)，又指向綜合核心素養(yǎng)的發(fā)展。特級(jí)教師曹培英認(rèn)為：抽象、推理和模型思想構(gòu)成了數(shù)學(xué)學(xué)科第一層次的核心素養(yǎng)，它又能生成思維、交流與問(wèn)題解決三個(gè)基本的素養(yǎng)。在可視化思維視域下，技術(shù)可以助力學(xué)科核心素養(yǎng)生根，也可以承接“自主發(fā)展—學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)”以及“健全人格、自我管理、問(wèn)題解決、技術(shù)運(yùn)用”等核心素養(yǎng)的基本點(diǎn)，讓學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展落地生根。

1.可視化技術(shù)能有效調(diào)節(jié)認(rèn)知負(fù)荷，讓學(xué)生成為自信的學(xué)習(xí)者。可視化順應(yīng)人類(lèi)認(rèn)知的天然方式，將知識(shí)以圖解的方式表示出來(lái)，契合雙重編碼理論中的“同時(shí)以視覺(jué)形式和語(yǔ)言形式呈現(xiàn)信息能夠增強(qiáng)記憶和識(shí)別”這一重要原則，為基于語(yǔ)言的理解提供了很好的輔助和補(bǔ)充，可以大大降低語(yǔ)言文字通道的認(rèn)知負(fù)荷，加速知識(shí)技能的獲取。需要注意的是，可視化技術(shù)的使用并非一味地追求降低認(rèn)知負(fù)荷，片面強(qiáng)調(diào)知識(shí)獲取，忽略思維及認(rèn)知能力的提升。在具體教學(xué)中，更多地是讓學(xué)生先學(xué)習(xí)、先探索，再自主進(jìn)行可視化表達(dá)，而非一味地直接給予。

2.可視化技術(shù)能有效增進(jìn)互動(dòng)交流，讓學(xué)生成為自主的學(xué)習(xí)者。瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)教授安德烈·焦?fàn)柈?dāng)在《學(xué)習(xí)的本質(zhì)》一書(shū)中指出：“學(xué)習(xí)是一種意義煉制的活動(dòng)。”這一煉制過(guò)程需要和他人“對(duì)質(zhì)”，也就是在交往互動(dòng)中進(jìn)行意義的建構(gòu)。圖示化理論告訴我們：圖示化是把一系列信息具體化，對(duì)其加以總結(jié)概括，要讀懂一張圖示或者地圖，對(duì)于外行人來(lái)說(shuō)是極為困難的。所以，圖示化過(guò)程需要符合學(xué)習(xí)者的發(fā)展軌跡，學(xué)習(xí)者必須學(xué)會(huì)自己繪圖，然后和同伴畫(huà)的圖進(jìn)行比照。在相互比照的過(guò)程中，讀懂他人的表達(dá)，解釋自己的表達(dá)，在交流與“對(duì)質(zhì)”的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)自主與合作、獲取知識(shí)和提升能力的和諧統(tǒng)一。

3.可視化技術(shù)能有效提升元認(rèn)知能力，讓學(xué)生成為自省的學(xué)習(xí)者?？梢暬磉_(dá)本身就是對(duì)知識(shí)進(jìn)行精加工的過(guò)程，這一過(guò)程不僅有對(duì)量的檢視，更有對(duì)結(jié)構(gòu)和關(guān)系的審察，進(jìn)而幫助學(xué)生獲得認(rèn)知監(jiān)控經(jīng)驗(yàn)，豐富認(rèn)知策略?？梢暬磉_(dá)的作品一經(jīng)形成就具有了二重性，它既是學(xué)生內(nèi)在主觀體驗(yàn)、感受、認(rèn)知的表達(dá)，又是外在的客觀實(shí)體，借助它能有效地幫助學(xué)生達(dá)成反省認(rèn)知。

4.可視化技術(shù)能有效放大激勵(lì)效應(yīng)，讓學(xué)生成為自動(dòng)的學(xué)習(xí)者。法國(guó)教育家盧梭在《愛(ài)彌爾》一書(shū)中指出：“讓兒童產(chǎn)生學(xué)習(xí)欲望，那么一切方法都會(huì)是好方法?！毙袨橹髁x認(rèn)為，動(dòng)機(jī)來(lái)源于外部刺激。人本主義認(rèn)為，動(dòng)機(jī)的真正來(lái)源是人的內(nèi)在需求。建構(gòu)主義認(rèn)為，動(dòng)機(jī)存在于學(xué)生及其所屬環(huán)境的互動(dòng)關(guān)系中。利用可視化技術(shù)建立一套積分、獎(jiǎng)?wù)?、闖關(guān)升級(jí)等可視的激勵(lì)系統(tǒng)，能有效激發(fā)學(xué)生的外部動(dòng)機(jī)。呈現(xiàn)在現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)環(huán)境或虛擬環(huán)境中的可視化作品，可以讓學(xué)生經(jīng)常性地看到自己的成果，他們?cè)诳v向比較中還可以意識(shí)到自己的增量變化，進(jìn)而產(chǎn)生持久的激勵(lì)效應(yīng)，放大評(píng)價(jià)激勵(lì)功效。

三、實(shí)踐反思：可視化思維——改善學(xué)習(xí)的可為之術(shù)

作為改善學(xué)習(xí)的一種新理念，可視化思維需要實(shí)踐的檢驗(yàn)，從理念到實(shí)踐的跨越需要在實(shí)踐和反思中經(jīng)歷時(shí)間的打磨，以完善技術(shù)、形成工藝。

（一）靈活選用，利其“器”以善工

在具體教學(xué)中應(yīng)用可視化思維的首要任務(wù)，是大膽選擇、靈活使用可視化工具。

1.概念圖。概念圖不是概念的簡(jiǎn)單羅列，它重在呈現(xiàn)概念間的關(guān)系，通過(guò)表示概念與概念之間關(guān)系的圖示來(lái)組織和結(jié)構(gòu)化知識(shí)，從而幫助學(xué)生深入理解和學(xué)習(xí)知識(shí)。endprint

2.思維導(dǎo)圖。思維導(dǎo)圖也稱(chēng)心智圖，是一種利用圖像來(lái)輔助思維的手段。思維導(dǎo)圖可以用專(zhuān)門(mén)的軟件制作，也可以手工繪制。對(duì)小學(xué)生來(lái)說(shuō)，手工繪制更易掌握，可以通過(guò)移動(dòng)終端拍照分享，也可以在教室空間里粘貼展示。

3.示意圖（線(xiàn)段圖）。在某種意義上，數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)就是數(shù)學(xué)問(wèn)題解決的學(xué)習(xí)。借助示意圖（線(xiàn)段圖），有助于學(xué)生形成正確的問(wèn)題表征，使他們清晰地感知條件和問(wèn)題間的操作空間，借助數(shù)量關(guān)系和分析方法解決問(wèn)題。教學(xué)蘇教版四下《解決復(fù)雜的行程問(wèn)題》時(shí)，會(huì)涉及運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)、方向、時(shí)間、結(jié)果等非數(shù)據(jù)條件，單憑文字學(xué)生很難準(zhǔn)確把握，可要求他們先“演動(dòng)畫(huà)片”（手勢(shì)比劃運(yùn)動(dòng)情形），再“拍照片”（畫(huà)出線(xiàn)段圖），然后分析數(shù)量關(guān)系，這么做能有效提升學(xué)生表征復(fù)雜行程問(wèn)題的能力。

還有一種由情境“半抽象”形成的示意圖，能有效地幫助學(xué)生理解和建模，但常常被忽視。蘇教版四下“乘法分配律”是公認(rèn)的教學(xué)難點(diǎn)，多是由于教材直接從生活情境中抽象出相關(guān)等式，中間少了“半抽象”的過(guò)程。筆者教學(xué)時(shí)從點(diǎn)陣引入，先回顧乘法、加法的意義，再為乘法分配律建模提供活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)，最后回歸生活發(fā)現(xiàn)原型。

后續(xù)跟蹤研究表明，這種“半抽象”示意圖在教學(xué)中就如同概念教學(xué)中的“表象”一樣重要，它是溝通情境與抽象數(shù)學(xué)知識(shí)的橋梁，也是數(shù)學(xué)模型建構(gòu)的必要基石。

4.動(dòng)圖。以GIF為代表的動(dòng)態(tài)圖，因其動(dòng)態(tài)變化、反復(fù)呈現(xiàn)的特點(diǎn)而成為一種有效的“知識(shí)封裝”工具，有助于突出教學(xué)重點(diǎn)、化解教學(xué)難點(diǎn)。教學(xué)蘇教版五下《圓的面積計(jì)算公式》時(shí)，學(xué)生完成探究后，筆者把推導(dǎo)過(guò)程濃縮為一張GIF動(dòng)態(tài)圖，反復(fù)呈現(xiàn)，配合引導(dǎo)學(xué)生回顧反思，依托動(dòng)圖的反復(fù)刺激，學(xué)生留下的印象深刻而持久，如下圖1所示。

動(dòng)圖可以用幾何畫(huà)板制作，用GifCam軟件進(jìn)行錄制。在教學(xué)中，一般在總結(jié)概括階段呈現(xiàn)動(dòng)圖效果更明顯，學(xué)生解讀的內(nèi)涵更豐富，價(jià)值更大。

5.其他可用技術(shù)。實(shí)物模型、可視化評(píng)價(jià)圖表榜單等也是重要的可視化工具?；谥悄芙K端的小視頻也是很好的可視化工具。教師可以用來(lái)錄制微課，開(kāi)展“翻轉(zhuǎn)”教學(xué)。學(xué)生可以用來(lái)講述解題過(guò)程，進(jìn)行分享交流，有助于他們理清解題思路，增加表述機(jī)會(huì)。

（二）應(yīng)時(shí)推動(dòng)，順其“勢(shì)”而有為

可視化技術(shù)可以用于課前、課中、課后。在不同的情境中，需求不一樣，用法也不一樣，需要應(yīng)時(shí)而用。

1.課前輔助預(yù)學(xué)反饋。預(yù)學(xué)可以培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力和習(xí)慣，激活其已有經(jīng)驗(yàn)，讓學(xué)生有備而學(xué)，讓教師有備而教?？梢暬夹g(shù)可以給學(xué)生提供預(yù)習(xí)框架，也可用于學(xué)生展示預(yù)學(xué)成果。

2.課中輔助學(xué)習(xí)總結(jié)。形象直觀的教學(xué)課件、結(jié)構(gòu)良好的板書(shū)、學(xué)習(xí)新知識(shí)的操作探究和互動(dòng)演示、解決問(wèn)題過(guò)程中的畫(huà)圖和列表等策略的使用，都是可視化思維的教學(xué)體現(xiàn)。

3.課后輔助整理運(yùn)用。整理學(xué)習(xí)所得，形成概念圖或思維導(dǎo)圖、對(duì)比圖。練習(xí)運(yùn)用時(shí)可以通過(guò)示意圖、線(xiàn)段圖輔助分析問(wèn)題，展現(xiàn)解題思路。錄制“好題分享”“糾正講題”等小視頻，有助于學(xué)生整理、分享自己的解題思路，評(píng)價(jià)他人的解題思路。

（三）節(jié)點(diǎn)融合，重其“要”以成效

教學(xué)活動(dòng)環(huán)節(jié)眾多，用可視化思維指導(dǎo)教學(xué)時(shí)，重在領(lǐng)悟和把握各環(huán)節(jié)的使用要點(diǎn)，以實(shí)效為先。

1.教的環(huán)節(jié)。主要表現(xiàn)在優(yōu)化教學(xué)媒體設(shè)計(jì)，增強(qiáng)傳播效果。優(yōu)化課堂活動(dòng)設(shè)計(jì)，把可視化表達(dá)融入其中。融入的重點(diǎn)在“備”，要點(diǎn)在“整”，要整體設(shè)計(jì)教學(xué)流程，整體分析教學(xué)內(nèi)容，整體把握教學(xué)目標(biāo)。這種備課的整體性可以借助思維導(dǎo)圖抵達(dá)。

2.學(xué)的環(huán)節(jié)?？梢暬僮?、可視化探究、可視化驗(yàn)證、可視化整理與反饋等可以讓可視化技術(shù)與學(xué)習(xí)過(guò)程無(wú)縫對(duì)接。要點(diǎn)在于貼合學(xué)習(xí)過(guò)程，貼近學(xué)生實(shí)際，讓學(xué)生接納、理解、運(yùn)用、交流互評(píng)可視化表達(dá)，并合理安排呈現(xiàn)的時(shí)機(jī)，防止直觀呈現(xiàn)替代、弱化思維。

3.評(píng)的環(huán)節(jié)。一是要重視學(xué)生的可視化表達(dá)，把它作為評(píng)價(jià)的依據(jù)。二是用可視化技術(shù)呈現(xiàn)評(píng)價(jià)結(jié)果，讓評(píng)價(jià)更具激勵(lì)性。要點(diǎn)在于借助可視化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)多方互動(dòng)、多元評(píng)價(jià)、正面激勵(lì)。

4.測(cè)的環(huán)節(jié)。評(píng)測(cè)過(guò)程重視思維過(guò)程的可視化，對(duì)錯(cuò)誤進(jìn)行準(zhǔn)確歸因。應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，形成完備的學(xué)業(yè)檔案，并可視化呈現(xiàn)，既可以宏觀檢視，又可以個(gè)體分析，縱向比較。

5.輔的環(huán)節(jié)。把學(xué)生存在的問(wèn)題以可視化的方式呈現(xiàn)出來(lái)，可以讓輔導(dǎo)更具針對(duì)性。錯(cuò)題記錄本、大數(shù)據(jù)形成的知識(shí)點(diǎn)圖譜、能力圖譜等都能助力個(gè)性化教學(xué)。

（四）要素觀照，盡其“用”以增效

可視化技術(shù)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的其他要素也有著不可估量的作用，如幫助他們形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，培養(yǎng)其自我反省的能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)自己認(rèn)知過(guò)程的自我監(jiān)控和調(diào)節(jié)。把這些相關(guān)因素納入我們關(guān)注的范圍，可以給上述可視化過(guò)程增添更多的教育附加值。

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注：本文獲2017“教海探航”征文競(jìng)賽一等獎(jiǎng)，有刪改。endprint