【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、課后全時空，貫穿教、學(xué)、評、測、輔全環(huán)節(jié)，觀照智力、非智力、認(rèn)知、元認(rèn)知、內(nèi)容、動機(jī)和互動等事關(guān)學(xué)習(xí)的全要素，實現(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)

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

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

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重要趨勢。當(dāng)“可視化”與日常教學(xué)激情相遇，又會成就怎樣的精彩呢？

一、概念界定：可視化的前世今生

“可視化”這個詞作為專業(yè)術(shù)語最早于20世紀(jì)80年代出現(xiàn)在信息技術(shù)領(lǐng)域，后來演化為“數(shù)據(jù)可視化”和“信息可視化”。隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，為了挖掘和放大數(shù)據(jù)信息價值，對于可視化的研究越發(fā)炙熱。

近年來，可視化概念被引入認(rèn)知領(lǐng)域，人們相繼提出“知識可視化”“思維可視化”的概念。知識可視化是指通過人的智慧參與繪制圖形圖像，體現(xiàn)人對于所表現(xiàn)的知識的理解、意見等，目的是促進(jìn)群體間知識的傳播和創(chuàng)新。思維可視化是指把看不見的思維過程以可視化的形式清晰地呈現(xiàn)出來。思維可視化與知識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“知識可視化”“思維可視化”，還應(yīng)該把其作為個體認(rèn)知精加工策略、問題解決輔助策略、群體互動增強(qiáng)策略、學(xué)習(xí)動機(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)、移動終端的一切圖形、影像記錄、儲存、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、課后全時空，貫穿教、學(xué)、評、測、輔全環(huán)節(jié)，觀照智力、非智力、認(rèn)知、元認(rèn)知、內(nèi)容、動機(jī)和互動等事關(guān)學(xué)習(xí)的全要素，從而實現(xiàn)技術(shù)與教學(xué)的深度融合。

二、價值分析：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、交流與問題解決三個基本的素養(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)會學(xué)習(xí)”以及“健全人格、自我管理、問題解決、技術(shù)運用”等核心素養(yǎng)的基本點，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?？梢暬槕?yīng)人類認(rèn)知的天然方式，將知識以圖解的方式表示出來，契合雙重編碼理論中的“同時以視覺形式和語言形式呈現(xiàn)信息能夠增強(qiáng)記憶和識別”這一重要原則，為基于語言的理解提供了很好的輔助和補(bǔ)充，可以大大降低語言文字通道的認(rèn)知負(fù)荷，加速知識技能的獲取。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)》一書中指出：“學(xué)習(xí)是一種意義煉制的活動?！边@一煉制過程需要和他人“對質(zhì)”，也就是在交往互動中進(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，對其加以總結(jié)概括，要讀懂一張圖示或者地圖，對于外行人來說是極為困難的。所以，圖示化過程需要符合學(xué)習(xí)者的發(fā)展軌跡，學(xué)習(xí)者必須學(xué)會自己繪圖，然后和同伴畫的圖進(jìn)行比照。在相互比照的過程中，讀懂他人的表達(dá)，解釋自己的表達(dá)，在交流與“對質(zhì)”的過程中實現(xiàn)自主與合作、獲取知識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。可視化表達(dá)本身就是對知識進(jìn)行精加工的過程，這一過程不僅有對量的檢視，更有對結(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，豐富認(rèn)知策略。可視化表達(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、感受、認(rèn)知的表達(dá)，又是外在的客觀實體，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)能有效放大激勵效應(yīng)，讓學(xué)生成為自動的學(xué)習(xí)者。法國教育家盧梭在《愛彌爾》一書中指出：“讓兒童產(chǎn)生學(xué)習(xí)欲望，那么一切方法都會是好方法?！毙袨橹髁x認(rèn)為，動機(jī)來源于外部刺激。人本主義認(rèn)為，動機(jī)的真正來源是人的內(nèi)在需求。建構(gòu)主義認(rèn)為，動機(jī)存在于學(xué)生及其所屬環(huán)境的互動關(guān)系中。利用可視化技術(shù)建立一套積分、獎?wù)?、闖關(guān)升級等可視的激勵系統(tǒng)，能有效激發(fā)學(xué)生的外部動機(jī)。呈現(xiàn)在現(xiàn)實學(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，他們在縱向比較中還可以意識到自己的增量變化，進(jìn)而產(chǎn)生持久的激勵效應(yīng)，放大評價激勵功效。

三、實踐反思：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，可視化思維需要實踐的檢驗，從理念到實踐的跨越需要在實踐和反思中經(jīng)歷時間的打磨，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單羅列，它重在呈現(xiàn)概念間的關(guān)系，通過表示概念與概念之間關(guān)系的圖示來組織和結(jié)構(gòu)化知識，從而幫助學(xué)生深入理解和學(xué)習(xí)知識。endprint

2.思維導(dǎo)圖。思維導(dǎo)圖也稱心智圖，是一種利用圖像來輔助思維的手段。思維導(dǎo)圖可以用專門的軟件制作，也可以手工繪制。對小學(xué)生來說，手工繪制更易掌握，可以通過移動終端拍照分享，也可以在教室空間里粘貼展示。

3.示意圖（線段圖）。在某種意義上，數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)就是數(shù)學(xué)問題解決的學(xué)習(xí)。借助示意圖（線段圖），有助于學(xué)生形成正確的問題表征，使他們清晰地感知條件和問題間的操作空間，借助數(shù)量關(guān)系和分析方法解決問題。教學(xué)蘇教版四下《解決復(fù)雜的行程問題》時，會涉及運動的起點、方向、時間、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“演動畫片”（手勢比劃運動情形），再“拍照片”（畫出線段圖），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，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”的過程。筆者教學(xué)時從點陣引入，先回顧乘法、加法的意義，再為乘法分配律建模提供活動經(jīng)驗，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)知識的橋梁，也是數(shù)學(xué)模型建構(gòu)的必要基石。

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

動圖可以用幾何畫板制作，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)動圖效果更明顯，學(xué)生解讀的內(nèi)涵更豐富，價值更大。

5.其他可用技術(shù)。實物模型、可視化評價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。教師可以用來錄制微課，開展“翻轉(zhuǎn)”教學(xué)。學(xué)生可以用來講述解題過程，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。

（二）應(yīng)時推動，順其“勢”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，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、學(xué)習(xí)新知識的操作探究和互動演示、解決問題過程中的畫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.課后輔助整理運用。整理學(xué)習(xí)所得，形成概念圖或思維導(dǎo)圖、對比圖。練習(xí)運用時可以通過示意圖、線段圖輔助分析問題，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，評價他人的解題思路。

（三）節(jié)點融合，重其“要”以成效

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

1.教的環(huán)節(jié)。主要表現(xiàn)在優(yōu)化教學(xué)媒體設(shè)計，增強(qiáng)傳播效果。優(yōu)化課堂活動設(shè)計，把可視化表達(dá)融入其中。融入的重點在“備”，要點在“整”，要整體設(shè)計教學(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)。可視化操作、可視化探究、可視化驗證、可視化整理與反饋等可以讓可視化技術(shù)與學(xué)習(xí)過程無縫對接。要點在于貼合學(xué)習(xí)過程，貼近學(xué)生實際，讓學(xué)生接納、理解、運用、交流互評可視化表達(dá)，并合理安排呈現(xiàn)的時機(jī)，防止直觀呈現(xiàn)替代、弱化思維。

3.評的環(huán)節(jié)。一是要重視學(xué)生的可視化表達(dá)，把它作為評價的依據(jù)。二是用可視化技術(shù)呈現(xiàn)評價結(jié)果，讓評價更具激勵性。要點在于借助可視化技術(shù)的優(yōu)勢實現(xiàn)多方互動、多元評價、正面激勵。

4.測的環(huán)節(jié)。評測過程重視思維過程的可視化，對錯誤進(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，又可以個體分析，縱向比較。

5.輔的環(huán)節(jié)。把學(xué)生存在的問題以可視化的方式呈現(xiàn)出來，可以讓輔導(dǎo)更具針對性。錯題記錄本、大數(shù)據(jù)形成的知識點圖譜、能力圖譜等都能助力個性化教學(xué)。

（四）要素觀照，盡其“用”以增效

可視化技術(shù)對學(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，實現(xiàn)對自己認(rèn)知過程的自我監(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”征文競賽一等獎，有刪改。endprint