思維可視化工具Focusky在翻轉(zhuǎn)課堂中的實例研究*

吳 軍

翻轉(zhuǎn)課堂(Flipped Classroom)的科學之處在于將“知識傳遞”與“知識內(nèi)化”進行了翻轉(zhuǎn)，充分肯定并尊重學生的自主探究能力的提升。我校 “教師點撥教、學生自主學”課堂翻轉(zhuǎn)模式以建構(gòu)主義理論為依據(jù)而設立，強調(diào)教師作為教學過程的組織者、指導者及意義建構(gòu)的幫助者和促進者，要求以學生為中心、以學生的認知結(jié)構(gòu)為起點、以學生自主建構(gòu)良好的認知結(jié)構(gòu)為終點原則來實施課堂教學。

在我校翻轉(zhuǎn)課堂的具體實施中，知識的展示較多采用PowerPoint軟件進行制作，知識的呈現(xiàn)較為線性化，知識的生成與內(nèi)化無法可視化的快速展示，以至于學生無法快速地發(fā)現(xiàn)知識的意義，無法有效地與原有的認知結(jié)構(gòu)融會貫通， 學生思維的發(fā)散性、離散性和跳躍性以及行為的非線性，都受到了極大的限制[1]。

因此，要想深度促進學生提升翻轉(zhuǎn)課堂的實效性，必須選擇合適的展示工具以改變現(xiàn)有知識的呈現(xiàn)方式，變“強調(diào)答案”為“強調(diào)答案的生成過程”，變“依靠感性經(jīng)驗答題”為“運用理性思考解題”[2]，將“看不見的”思維過程和方法清晰地呈現(xiàn)出來，以便學生更好地理解、記憶和運用。本文試以我?；诳梢暬故竟ぞ逨ocusky作為研究對象，探析思維可視化課件的制作方法。

一、思維可視化的概念

思維可視化(Thinking Visualization)是指運用一系列圖示技術(shù)把本來不可視的思維(思考方法和思考路徑)呈現(xiàn)出來，使其清晰可見的過程，其本質(zhì)就是將隱性思維顯性化的過程。目前的可視化研究已經(jīng)作為一種學科存在，并且被劃分為數(shù)據(jù)可視化、信息可視化和知識可視化3種類型[3]?？梢暬猿蔀橐环N教學需求，在于被可視化的“思維”更有利于理解和記憶，更側(cè)重于知識表征背后的思維規(guī)律、思考方法、思考路徑，在可視化的過程中更強調(diào)對思考方法及思考路徑的梳理及呈現(xiàn)，可以有效提高信息加工及信息傳遞的效能。

實現(xiàn)“思維可視化”的技術(shù)主要包括兩類：圖示技術(shù)(思維導圖、模型圖、流程圖、概念圖等)及生成圖示的軟件技術(shù)(Mindmanager，Mindmapper，F(xiàn)reeMind，F(xiàn)ocusky等)[4]。其中Focusky以其本土化，對中文字符較好的支持，得到較為廣泛的使用。

二、可視化課件引入翻轉(zhuǎn)課堂教學的意義

中學生記憶發(fā)展的特點是直觀形象的材料記憶要優(yōu)于抽象材料，對圖形記憶要優(yōu)于詞語，因此在教學中先從圖像(視頻)開始，然后進入到動作(表演)，最后運用符號(語言、文字)，這樣更符合學生的認知規(guī)律。而現(xiàn)有的翻轉(zhuǎn)課堂中使用的資源一般都是基于“PPT+錄屏”方式制作而成，基本概念的生成與知識的傳遞一般通過直接展示或教師的講解給出，文字、靜態(tài)圖片較多，知識的呈現(xiàn)較為抽象、單一。學生在課前進行自主預習時，注意力不易集中，不易跟上教師的思維，對知識的記憶理解深度不夠。采用Focusky軟件可以實現(xiàn)音視頻、圖片、文字多種媒體元素呈現(xiàn)，多維度的動態(tài)切換、多視角的事例展示，呈現(xiàn)出教師對問題解決的思維過程，培養(yǎng)學生把具體事例歸結(jié)為知識的能力。

現(xiàn)代認知心理學將學生的認知水平分為3個層次：識記層次、理解層次、探究層次，其對應著知識、能力與素質(zhì)。傳統(tǒng)課堂關注學生在課上的知識接受，其消化與吸收更多的是在課外，學生能力與素質(zhì)的發(fā)展教師參與的不多。而翻轉(zhuǎn)課堂的出現(xiàn)將知識的傳授前置，教師根據(jù)前置性活動的評價結(jié)果采用Focusky優(yōu)化課堂教學策略、設計合作探究項目，更有利于促進學生認知、情感體驗與內(nèi)化，以達到能力與素質(zhì)的提升。

科學研究已經(jīng)充分證明：人類的思維特征是呈放射性的，進入大腦的每一條信息，每種感覺、記憶或思想都可以作為一個思維分支表現(xiàn)出來。如何將分散的概念組合在一起，達到融會貫通的境界，F(xiàn)ocusky提供了一個思維導圖式的教學體驗，彌補了以 PPT 演示為主的教學模式中立體感和邏輯性的不足，解決思維靜態(tài)封閉的缺點[5]，促進新舊知識的融合。

三、制作適合翻轉(zhuǎn)課堂的可視化課件的流程

1.剖析——厘清知識之間的思維聯(lián)系

連接主義學習理論認為，學習就是不斷優(yōu)化腦中的知識網(wǎng)絡[6]。因此，教師需對章節(jié)內(nèi)容的核心目標和內(nèi)容進行層次分析，厘清知識之間的思維聯(lián)系，把整個章節(jié)的學習內(nèi)容分解成既相互聯(lián)系又相互獨立的微單元，設計出知識導圖，便于學生不斷地形成知識架構(gòu)。每一個微單元應由任務單、可視化課件、針對性檢測三部分組成。其中一個可視化的課件所包含的不僅僅是知識的展示，更多的是體現(xiàn)教師對教學內(nèi)容的整體把握，即包括課題整體的導入、思考情境的創(chuàng)設、問題思考的方式、難點解決的過程、知識體系的建構(gòu)，通過Focusky將思考方法、思維路徑進行可視化，便于引導學生進行自主探究，自主進行知識的建構(gòu)，最終形成知識脈絡，加深理解。學生不斷優(yōu)化知識網(wǎng)絡的過程就是對大腦知識和想法進行 “碎片整理”并“不斷優(yōu)化”的過程。例如在進行《探索原子的結(jié)構(gòu)》教學時，教師需明晰通過何種方式導入新課，展示出宏觀世界與微觀粒子之間的關系，激發(fā)學生學習的興趣；如何將具體的粒子可視化展示，構(gòu)建出適合的微觀模型，便于學生厘清原子與原子核、核外電子的結(jié)構(gòu)關系等。學生通過對課件的預習，能在腦海中形成原子結(jié)構(gòu)的三維模型，能初步理解微粒間的空間關系，為課上探究能“發(fā)現(xiàn)問題—實驗驗證—建立模型—解釋模型”提供基礎保障，也便于教師能初步培養(yǎng)學生由現(xiàn)象到本質(zhì)、宏觀與微觀相結(jié)合的思維方法。

2.規(guī)劃——確定思維可視化呈現(xiàn)的路徑

知識的整體脈絡結(jié)構(gòu)形成后，需要選擇合適的布局方法，以體現(xiàn)不同的思維路徑，讓學生便于理解教師思考的過程與方法。Focusky提供了多種布局方法(如圖1所示)，可以讓教者以邏輯思維組織路線，每種方法體現(xiàn)不同的思考展示路徑。如時間軸布局依據(jù)時間順序，把一方面或多方面的事件串聯(lián)起來，形成相對完整的記錄體系，以最適合的形態(tài)展示給用戶，最大的作用就是把過去的事物系統(tǒng)化、完整化、精確化。例如，在突破原子模型的建立這個難點時，教師帶領學生按時間的順序進行了原子模型的發(fā)現(xiàn)之旅，把古人對原子的臆測、道爾頓模型、電子的發(fā)現(xiàn)和湯姆生模型的建立做成展示資料，讓學生帶著問題進行閱讀，找到核心觀點；圓形布局和發(fā)散型布局主要用于強調(diào)場景中心位置中的信息和外環(huán)中信息的關系，創(chuàng)建后的兩種布局有點類似，可根據(jù)具體的信息間關系情況進行選擇。如對核外電子繞原子核做運動時可采用圓形布局加以表示等。

圖1

3.呈現(xiàn)——選擇恰當?shù)目梢暬故痉椒?/h3>

首先，要營造適合的教學情境，自然導入新課。如利用Focusky鏡頭拉伸的特點，從浩瀚的宇宙快速拉伸到星球再拉伸到湖面中的一滴水直至水分子內(nèi)部，縮放式的拉伸效果像電影鏡頭一般能給學生身臨其境的感覺，將學習者帶入故事情境當中，深切體會從宏觀到微觀的變化，激發(fā)學生探究微粒結(jié)構(gòu)的學習欲望。因此，要靈活的借助Focusky放大、縮小、移動和旋轉(zhuǎn)等工具抓住學生眼球，營造教學情境，使內(nèi)容導入更加流暢清晰、引人入勝。

其次，要巧用舞臺無邊界的特點，靈活信息整體與細節(jié)的呈現(xiàn)，利用Focusky舞臺無邊界的特點，可以實現(xiàn)先顯示主題架構(gòu)而隱藏次級內(nèi)容的效果，在先給學生一個總體框架的情況下再去講述次級內(nèi)容，內(nèi)容展示的方式符合人們由整體到局部的思維認知規(guī)律。例如在講解“共價鍵與分子間力”時可以制作一個矢量圖展示氫分子的形成，當縮小圖片顯示時學生可以看到氫分子的整體“全貌”，局部放大以后又可以顯示氫分子共價鍵的細微之處，有助于學生深入理解課程內(nèi)容。

最后，要借助“手繪”“蓋章”等工具，強調(diào)重點知識點。Focusky可以通過“放大”圖片使觀眾聚焦于相對重要的內(nèi)容，將演示內(nèi)容的框架結(jié)構(gòu)一目了然；也可以通過“手繪”工具演示動作展示的軌跡；還可以通過將縮小后的文本放大的方式實現(xiàn)“腳注”效果，增強學生求知欲，帶動學習的積極性。

4.輸出——生成便于使用的可視化課件

在基本的演示文稿編輯完成后，可通過配錄音頻講解、插入演示視頻、增加交互動作或外部鏈接等豐富教學的輔助資源，降低學生學習的難度。最終演示文稿可生成*.EXE，*.APP，*.MP4，*.PDF，*.HTML等格式，學生既可以在計算機上瀏覽，也可在手機上觀看，學習不再受時間和空間的約束，有利于翻轉(zhuǎn)課堂的實施。

四、結(jié)語

將Focusky軟件和其他教育信息技術(shù)結(jié)合起來應用到翻轉(zhuǎn)課堂中，可以將抽象的教學內(nèi)容予以可視化的表征，可以通過豐富的視覺形象感染學生，給學生真切的情感體驗和認知體驗，在生動活潑的情境教學中將知識傳送給學生。當然，技術(shù)的應用也應適度，不可一味崇尚炫酷的視覺效果，教師更應探索適合翻轉(zhuǎn)課堂知識的呈現(xiàn)方法、知識轉(zhuǎn)化的路徑、學生探究的渠道等等，以期切實提升教育教學質(zhì)量，培養(yǎng)出更多具備獨立思考能力和創(chuàng)新精神的人才。

[1]路鵬燕,張麥俠,韓麗珍.思維可視化工具Prezi在信息技術(shù)教學中的應用[J].中國教育信息化,2015(16):63-65.

[2]馮秀燕.可視化思維工具在數(shù)學教學中的運用[J].科教導刊,2017(21):126-127.

[3]楊建.Focusky在可視化教學中的應用[J].現(xiàn)代教育,2016(3):33-34.

[4]百度百科.思維可視化[EB/OL].https://baike.baidu.com/item/%E6%80%9D%E7%BB%B4%E5%8F%A F%E8%A7%86%E5%8C%96/6253941?fr=aladdin

[5]張玲莉,陳菁,費紅軍,汪文娟,李正輝.淺談Focusky演示軟件在醫(yī)學檢驗專業(yè)課程教學中的應用[J].中國教育信息化,2017(2):91-93.

[6]劉菊,鐘紹春.網(wǎng)絡時代學習理論的新發(fā)展—連接主義[J].外國教育研究,2011(1):34-38.